CN110262559A - 一种无人机安全保护方法、装置及无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无人机安全保护技术领域，尤其涉及一种无人机安全保护方法、装置及无人机。该方法包括：获取无人机的超声信息和飞行状态，其中，所述飞行状态包括正常飞行状态和下降状态；根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护。该实施方式能够降低在超声出现异常时所造成的无人机高空炸机，高空失控而不能下降、上升、左移以及右移，以及降落不减速猛烈砸地等现象的发生概率，提高了无人机的安全性，提升了用户体验。

Description

一种无人机安全保护方法、装置及无人机
【技术领域】
本发明涉及无人机安全保护技术领域，尤其涉及一种无人机安全保护方法、装置及无人机。
【背景技术】
无人机在起飞和降落时，对地高度是一个关键的信息，若对地高度不准确，会影响无人机的起飞降落性能，特别是降落性能。目前，采用超声来实现对地高度的测量，常采用下视超声雷达来感知地面，实现无人机的安全起飞和降落，以及无人机的正常飞行。
然而，超声容易受到干扰而不稳定，其主要表现在超声数据会间歇性中断或测量不准确，超声数据偶尔会出现常值欺骗值，在飞机老化或者炸机多次后可能引起超声完全损坏，超声数据出现严重延迟等等。这些超声异常情况会导致无人机出现高空炸机，高空失控而不能下降、上升、左移以及右移，降落时不减速猛烈砸地等现象，从而严重影响了无人机的性能和用户体验。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种无人机安全保护方法，解决无人机高空炸机，高空失控而不能下降、上升、左移以及右移，以及降落时不减速猛烈砸地的技术问题。
本发明实施例的一个方面，提供一种无人机安全保护方法，所述方法包括：
获取无人机的超声信息和飞行状态，其中，所述飞行状态包括正常飞行状态和下降状态；
根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护。
可选地，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，包括：
判断所述超声信息是否有效；
若有效，则：
检测超声测量高度是否小于第一预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第一速度阈值。
可选地，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，包括：
当所述超声测量高度大于或等于所述第一预设值时，控制所述无人机正常飞行。
可选地，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，还包括：
若所述超声信息无效，则：
检测融合高度是否小于所述第一预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第一速度阈值。
可选地，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，还包括：
当所述融合高度大于或等于所述第一预设值时，控制所述无人机正常飞行。
可选地，当所述飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，包括：
判断所述超声信息是否有效；
若无效，则判断融合高度是否在预设区间内；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第二速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为第一停桨阈值。
可选地，当所述飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，还包括：
通过所述无人机的加速度判断所述无人机是否着地；
若是，则控制所述无人机停桨；
若否，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第二速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为所述第一停桨阈值。
可选地，所述判断所述无人机是否着地，包括：
获取所述无人机的Z轴加速度Az和比推力T；
根据公式A＝-Az-T计算所述A的值；
判断所述A的值是否大于所述第一停桨阈值，若所述A的值大于所述第一停桨阈值，则所述无人机着地，若所述A的值不大于所述第一停桨阈值，则所述无人机未着地。
可选地，当所述飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，包括：
若所述融合高度不在预设区间内，则控制所述无人机继续下降。
可选地，当所述飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，还包括：
当所述超声信息有效时，检测所述无人机的对地高度是否小于第二预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第三速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为第二停桨阈值。
可选地，当所述飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，还包括：
通过所述无人机的加速度判断所述无人机是否着地；
若是，则控制所述无人机停桨；
若否，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第三速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为所述第二停桨阈值。
可选地，所述判断所述无人机是否着地，包括：
获取所述无人机的Z轴加速度Az和比推力T；
根据公式A＝-Az-T计算所述A的值；
判断所述A的值是否大于所述第二停桨阈值，若所述A的值大于所述第二停桨阈值，则所述无人机着地，若所述A的值不大于所述第二停桨阈值，则所述无人机未着地。
可选地，当所述飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，还包括：
当检测所述无人机的对地高度大于或等于所述第二预设值时，控制所述无人机继续下降。
可选地，所述判断所述超声信息是否有效，包括：
获取所述无人机的融合高度；
根据所述融合高度和所述超声信息获取超声可信度检测结果，并且根据所述超声信息获取超声更新检测结果；
在所述超声可信度检测结果和所述超声更新检测结果均符合预设值时，确定所述超声信息有效，否则，确定所述超声信息无效。
本发明实施例的另一个方面，提供一种无人机安全保护装置，所述装置包括：
信息获取模块，用于获取无人机的超声信息和飞行状态，其中，所述飞行状态包括正常飞行状态和下降状态；
安全保护模块，用于根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护。
可选地，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述安全保护模块用于：
判断所述超声信息是否有效；
若有效，则：
检测超声测量高度是否小于第一预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第一速度阈值。
可选地，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述安全保护模块用于：
当所述超声测量高度大于或等于所述第一预设值时，控制所述无人机正常飞行。
可选地，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述安全保护模块还用于：
若所述超声信息无效，则：
检测融合高度是否小于所述第一预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第一速度阈值。
可选地，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述安全保护模块还用于：
当所述融合高度大于或等于所述第一预设值时，控制所述无人机正常飞行。
可选地，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块用于：
判断所述超声信息是否有效；
若无效，则判断融合高度是否在预设区间内；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第二速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为第一停桨阈值。
可选地，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块还用于：
通过所述无人机的加速度判断所述无人机是否着地；
若是，则控制所述无人机停桨；
若否，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第二速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为所述第一停桨阈值。
可选地，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块用于：
若所述融合高度不在预设区间内，则控制所述无人机继续下降。
可选地，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块还用于：
当所述超声信息有效时，检测所述无人机的对地高度是否小于第二预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第三速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为第二停桨阈值。
可选地，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块还用于：
通过所述无人机的加速度判断所述无人机是否着地；
若是，则控制所述无人机停桨；
若否，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第三速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为所述第二停桨阈值。
可选地，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块还用于：
当检测所述无人机的对地高度大于或等于所述第二预设值时，控制所述无人机继续下降。
本发明实施例的又一个方面，提一种无人机，包括：机身；机臂，与所述机身相连；动力装置，设于所述机臂，用于提供所述无人机飞行的动力；以及飞行控制器，设于所述机身；所述飞行控制器包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上所述的方法。
本发明实施例的再一个方面，提一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的方法。
在本发明实施例中，通过获取无人机的超声信息和飞行状态，从而根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护。其中，所述超声信息可以是正常的超声所采集的数据信息，也可以是不正常的超声所采集的数据信息，所述飞行状态包括无人机的起飞、降落以及正常飞行，在根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护时，可以根据不同的超声信息和不同的飞行状态采取对应的安全保护方式。该实施方式能够降低在超声出现异常时所造成的无人机高空炸机，高空失控而不能下降、上升、左移以及右移，以及降落不减速猛烈砸地等现象的发生概率，提高了无人机的安全性，提升了用户体验。
【附图说明】
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供的一种无人机安全保护方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护的方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种无人机安全保护方法中判断所述超声信息是否有效的方法的流程图；
图4是本发明另一实施例提供的一种根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护的方法的流程图；
图5是本发明实施例提供的一种无人机安全保护装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种无人机的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种无人机的硬件结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互组合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块的划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置示意图中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供的无人机安全保护方法和装置，可以应用于各种不同类型的无人机。通常无人机通过下视超声雷达来感知地面，在无人机起飞、降落以及正常飞行时，无人机通过自身安装的超声雷达来检测飞机距离地面的高度，如果超声雷达出现问题，将影响飞机的起飞、降落以及正常飞行等。因此，本发明实施例的核心在于根据无人机的超声情况，包括超声正常和超声不正常，以及无人机当前具体的飞行状态来对所述无人机实施不同的安全保护。由此，提高无人机的安全性，以及对无人机进行安全保护的灵活性。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种无人机安全保护方法的流程图，该方法应用于无人机，具体由无人机的飞行控制器来执行，该方法包括：
步骤11、获取无人机的超声信息和飞行状态。
其中，所述超声信息指的是所述无人机的超声雷达检测到的信息，其具体包括超声测量高度、超声返回飞控的时间戳序列等。所述超声测量高度指的是通过超声检测出的所述无人机距离地面的高度。所述超声返回飞控的时间戳序列指的是所述超声数据所对应的时间节点序列，每一超声数据对应一时间节点，其用于表示所述超声测量高度是在什么时间被测量的。例如，时间戳包括：0.1秒、0.2秒、0.3秒；超声测量高度包括：0.5米、0.6米、0.9米；其中，所述无人机向飞控发送所述超声测量高度0.5米时附带时间戳0.1秒，表示0.1秒时所检测的超声测量高度为0.5米；发送所述超声测量高度0.6米时附带时间戳0.2秒，表示0.2秒时所检测的超声测量高度为0.6米；发送所述超声测量高度0.9米时附带时间戳0.3秒，表示0.3秒时所检测的超声测量高度为0.9米。由此，飞控能够获取在什么时间检测的超声测量高度是多少。
其中，所述飞行状态指的是所述无人机的飞行状态，所述飞行状态包括下降状态、正常飞行状态、起飞状态等。所述正常飞行状态可以包括加速飞行、减速飞行等。
步骤12、根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护。
在本实施例中，主要是基于所述无人机的超声情况，包括超声正常和超声不正常，以及无人机为正常飞行状态或者下降状态时，来对所述无人机实施不同的安全保护方法，由此，提高了飞机的安全性，以及飞机安全保护的灵活性。
下面分别从无人机为正常飞行状态和下降状态这两种飞行状态来对所述无人机的安全保护方法进行具体阐述。
如图2所示，当所述无人机的飞行状态为正常飞行状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，包括：
步骤101、判断所述超声信息是否有效。
判断超声信息是否有效也即判断无人机的超声是否出现异常，具体地，如图3所示，所述判断所述超声信息是否有效，包括：
步骤1011、获取所述无人机的融合高度；
所述融合高度又称飞行高度，其指的是所述无人机距离起飞点的高度，所述融合高度通过各种传感器检测得到。所述传感器包括气压高度计、加速度计、超声传感器、雷达传感器等等。
步骤1012、根据所述融合高度和所述超声信息获取超声可信度检测结果，并且根据所述超声信息获取超声更新检测结果；
所述超声可信度检测结果用于确定所述无人机的超声输出的数值是否可用，在本实施例中，可以通过数字信号表示所述超声可信度检测结果，比如，当所述超声可信度检测结果为“1”时，说明所述超声输出的数值可用，当所述超声可信度检测结果为“0”时，说明所述超声输出的数值不可用。
所述超声更新检测结果用于识别所述无人机的超声数据是否还在正常更新。在本实施例中，所述超声数据经过更新检测模块，更新检测模块根据所述超声数据获取超声更新检测结果，也可以通过数字信号表示所述超声更新检测结果，比如，当所述超声更新检测结果为“1”时，说明所述超声数据在正常的更新，当所述超声更新检测结果为“0”时，说明所述超声数据不在正常的更新。
在本实施例中，根据所述融合高度和所述超声信息获取超声可信度检测结果包括：根据所述超声信息获取超声测量高度，将所述超声测量高度和所述融合高度分别进行求导，输出所述超声测量高度的微分信息和所述融合高度的微分信息；对所述超声测量高度的微分信息和所述融合高度的微分信息分别进行滤波，以获取滤波后的所述超声测量高度的微分信息和所述融合高度的微分信息；根据所述超声测量高度的微分信息和所述融合高度的微分信息获取所述超声可信度检测结果。
由于飞机在下降时，超声所检测出的超声测量高度和所述融合高度可能不相等，但其各自的一节微分所表征飞机的上升下降速度应当较为接近，因此，将所述一节微分所表征的飞机的上升下降速度作为一个判断依据，通过对所述超声测量高度进行求导，以输出所述超声测量高度的微分信息，对所述融合高度进行求导，以输出所述融合高度的微分信息，通过比较这两个微分信息之间的差异，从而确定超声输出的值是否可用。
其中，所述滤波器具体可以是微分滤波器，由于工程中的信号一般含有噪声，通过所述滤波器过滤所述噪声，以更准确的获取所述超声测量高度和所述融合高度的近似导数。
其中，所述根据所述超声测量高度的微分信息和所述融合高度的微分信息获取所述超声可信度检测结果具体包括：将所述超声测量高度的微分信息和所述融合高度的微分信息进行差异比较，当所述差异比较的结果在预设范围内时，输出所述超声可信度检测结果可信，当所述差异比较的结果不在预设范围内时，输出所述超声可信度检测结果不可信。
其中，所述超声测量高度的微分信息和所述融合高度的微分信息可以相同，也可以存在差异，两者微分相同或者两者微分之间的差异在所述预设范围内时，则所述超声可信度检测结果可信，即说明超声输出的数值是可用的，否则所述超声可信度检测结果不可信，超声输出的数值不可用。所述预设范围可以人工自定义，也可以由系统设置。
在本实施例中，根据所述超声信息获取超声更新检测结果包括：根据所述超声信息进行时间戳更新检测、超声值变化检测以及超声值异常检测，以获取时间戳更新检测结果、超声值变化检测结果以及超声值异常检测结果；将所述时间戳更新检测结果、所述超声值变化检测结果以及所述超声值异常检测结果进行逻辑运算，从而获取所述超声更新检测结果。
其中，根据所述时间戳更新检测来获取所述时间戳更新检测结果。所述时间戳更新检测具体为，检测当前步与上一步的时间的差异，如果所述时间的差异与预设的时间步长值的差异在预设范围内，则所述时间戳更新检测结果输出1，表示时间戳更新正常；如果所述时间的差异与预设的时间步长值的差异为零或者差异不在预设范围内，则所述时间戳更新检测结果输出0，表示时间戳更新不正常。
其中，根据所述超声值变化检测来获取所述超声值变化检测结果。所述超声值变化检测具体为，取当前时刻对应的超声测量高度以及当前时刻前的预设数目(比如3个或者5个等)个时刻对应的超声测量高度进行判断，如果其中任意3个超声测量高度不相等，则所述超声值变化检测结果输出为1，表示超声值的变化是正常的；否则所述超声值变化检测结果输出为0，表示超声值的变化是不正常的。需要说明的是，其中超声测量高度不相等的个数除了是3个之外，还可以是其他任意个数，在此不做限定。
其中，根据所述超声值异常检测获取所述超声值异常检测结果。所述超声值异常检测具体为，检测当前步与上一步的超声值之差，以及上一步与上上一步的超声值之差，如果持续5步的超声值之差都为0，则所述超声值异常检测结果输出为0，表示超声异常；否则所述超声值异常检测结果输出为1，表示超声正常。需要说明的是，超声值步数不仅仅为5步，还可以是3至10之间的任意步数。
其中，将所述时间戳更新检测结果、所述超声值变化检测结果以及所述超声值异常检测结果进行逻辑运算具体是将所述时间戳更新检测结果、所述超声值变化检测结果以及所述超声值异常检测结果进行逻辑与运算，只有在所述时间戳更新检测结果、所述超声值变化检测结果以及所述超声值异常检测结果均输出为1，即三个结果都正常时，所述超声更新检测结果正常，输出超声正常更新标志位1，否则，所述超声更新检测结果不正常，输出超声异常更新标志位0。需要说明的是，上述逻辑运算除了是逻辑与之外，也可以是其他逻辑运算，比如逻辑或等。在本实施例中，优选为逻辑与运算。
步骤1013、在所述超声可信度检测结果和所述超声更新检测结果均符合预设值时，确定所述超声信息有效，否则，确定所述超声信息无效。
其中，当所述超声可信度检测结果可信，并且所述超声更新检测结果表示超声在正常更新时，确定所述超声信息有效，否则确定所述超声信息无效。
在本实施例中，当所述超声可信度检测结果和所述超声更新检测结果均用数字信号0和1表示时，即，1表示所述超声可信度检测结果可信以及所述超声在正常更新，0表示所述超声可信度检测结果不可信以及所述超声不在正常更新，此时，可以将所述超声更新检测结果和所述超声可信度检测结果进行逻辑与运算，当所述逻辑与运算的结果输出为1时，表示超声信息有效，当所述逻辑与运算的结果输出为0时，表示超声信息无效。
可以根据上述步骤1011至步骤1013判断所述超声信息是否有效。
若所述超声信息有效，则执行下述步骤102。
步骤102、检测超声测量高度是否小于第一预设值。
其中，所述超声测量高度可以根据所述超声信息获得。所述第一预设值可以是2米至6米之间的任意值，比如，第一预设值为5米。
若所述超声测量高度小于第一预设值，则执行下述步骤103。
步骤103、限制所述无人机的下降速度不大于第一速度阈值。
其中，所述第一速度阈值具体可以是2m/s，所述第一速度阈值还可以是1m/s至3m/s之间的任意值。
若所述超声测量高度大于或等于所述第一预设值，则执行下述步骤104。
步骤104、控制所述无人机正常飞行。
上述是在所述无人机为正常飞行状态，并且所述超声信息有效时的情况。当所述超声信息无效，也即超声异常时，执行下述步骤105。
步骤105、检测融合高度是否小于所述第一预设值。
其中，所述融合高度又称飞行高度，其指的是所述无人机距离起飞点的高度，所述融合高度通过各种传感器检测得到。所述传感器包括气压高度计、加速度计、超声传感器、雷达传感器等等。所述第一预设值可以是2米至6米之间的任意值，比如，第一预设值为5米。
若所述融合高度小于所述第一预设值，则执行下述步骤106。
步骤106、限制所述无人机的下降速度不大于所述第一速度阈值。
其中，所述第一速度阈值具体可以是2m/s，所述第一速度阈值还可以是1m/s至3m/s之间的任意值。
若所述融合高度大于或等于所述第一预设值，则执行下述步骤107。
步骤107、控制所述无人机正常飞行。
本发明实施例为所述无人机处于正常飞行状态时，根据所述超声信息和所述正常飞行状态对所述无人机进行安全保护的具体过程。该实施方式能够根据无人机的超声情况及时作出相应的处理，从而确保飞机的正常飞行，避免了高空炸机等意外情况的发生，提高了无人机正常飞行时的稳定性和安全性。
如图4所示，当所述无人机的飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，包括：
步骤201、判断所述超声信息是否有效。
其中，判断所述超声信息是否有效的详细过程可以参考上述实施例中的步骤1011至步骤1013。
若所述超声信息无效，则执行下述步骤202。
步骤202、判断融合高度是否在预设区间内。
所述融合高度又称飞行高度，其指的是所述无人机距离起飞点的高度，所述融合高度通过各种传感器检测得到。所述传感器包括气压高度计、加速度计、超声传感器、雷达传感器等等。
所述预设区间具体可以是-2米至2米，即判断所述融合高度是否是大于等于-2米并且小于等于2米。所述预设区间可以由用户根据个人习惯进行自定义，也可以由系统定义，其具体值可以根据实际应用场景进行设置。
若所述融合高度在预设区间内，则执行下述步骤203。
步骤203、限制所述无人机的下降速度不大于第二速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为第一停桨阈值。
其中，所述第二速度阈值可以是0.5m/s至1.5m/s之间的任意值，比如，所述第二速度阈值为1m/s。所述第一停桨阈值具体是所述无人机落地时的加速度判断阈值，所述第二速度阈值对应的第一停桨阈值具体可以是7.5，还可以是5至9之间的任意值。
在一些实施例中，同样请参阅图4，在执行所述步骤203后，所述方法还包括：
步骤204、通过所述无人机的加速度判断所述无人机是否着地。
其中，判断所述无人机是否着地包括：获取所述无人机的Z轴加速度Az和比推力T；根据公式A＝-Az-T计算所述A的值；判断所述A的值是否大于所述第一停桨阈值，若所述A的值大于所述第一停桨阈值，则所述无人机着地，若所述A的值不大于所述第一停桨阈值，则所述无人机未着地。
其中，所述Z轴加速度Az的方向为竖直向下，其具体是所述无人机惯性测量单元的加速度。所述比推力T具体是电机拉力与飞机重量之比。其中，将所述A的值与第一停桨阈值进行比较，比如将A与7.5进行比较，当A>7.5时，则所述无人机着地，此时启动停桨，否则，则所述无人机未着地，此时可以跳转执行获取所述无人机的Z轴加速度Az和比推力T的步骤，以继续判断所述无人机是否着地，与此同时，控制所述无人机的下降速度为第二速度阈值，并且设置所述第二速度阈值对应的第一停桨阈值。
需要说明的是，除了通过上述方法判断所述无人机是否着地之外，还可以采用其他方法。
若所述无人机着地，则执行下述步骤205。
步骤205、控制所述无人机停桨。
若所述无人机未着地，则跳转执行步骤203。
在一些实施例中，若融合高度不在预设区间内，则执行下述步骤206。
步骤206、控制所述无人机继续下降。
在一些实施例中，若所述超声信息有效，则执行下述步骤207。
步骤207、检测所述无人机的对地高度是否小于第二预设值。
由于飞机下降时，通常在距离地面0.5米时容易发生超声异常，因此所述第二预设值优选为0.5米，当然，在实际应用中，所述第二预设值可以是0.3米至0.8米之间的任意值。
若对地高度小于第二预设值，则执行下述步骤208。
步骤208、限制所述无人机的下降速度不大于第三速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为第二停桨阈值。
其中，所述第三速度阈值具体可以是0.2m/s，所述第三速度阈值还可以是0.1m/s至0.4m/s之间的任意值。所述第二停桨阈值具体是所述无人机落地时的加速度判断阈值，所述第三速度阈值对应的第二停桨阈值具体可以是2.8，还可以是2至4之间的任意值。
若对地高度大于或等于第二预设值，则执行下述步骤209。
步骤209、控制所述无人机继续下降。
在一些实施例中，同样请参阅图4，在执行所述步骤208后，所述方法还包括：
步骤210、通过所述无人机的加速度判断所述无人机是否着地。
其中，所述判断所述无人机是否着地，包括：获取所述无人机的Z轴加速度Az和比推力T；根据公式A＝-Az-T计算所述A的值；判断所述A的值是否大于所述第二停桨阈值，若所述A的值大于所述第二停桨阈值，则所述无人机着地，若所述A的值不大于所述第二停桨阈值，则所述无人机未着地。
其中，所述Z轴加速度Az的方向为竖直向下，其具体是所述无人机惯性测量单元的加速度。所述比推力T具体是电机拉力与飞机重量之比。其中，将所述A的值与第二停桨阈值进行比较，比如将A与2.8进行比较，当A>2.8时，则所述无人机着地，此时启动停桨，否则，则所述无人机未着地，此时可以跳转执行获取所述无人机的Z轴加速度Az和比推力T的步骤，以继续判断所述无人机是否着地，与此同时，控制所述无人机的下降速度为第三速度阈值，并且设置所述第三速度阈值对应的第二停桨阈值。
需要说明的是，除了通过上述方法判断所述无人机是否着地之外，还可以采用其他方法。
若所述无人机着地，则执行下述步骤211。
步骤211、控制所述无人机停桨。
若所述无人机未着地，则跳转执行步骤208。
本发明实施例为所述无人机处于下降状态时，根据所述超声信息和所述下降状态对所述无人机进行安全保护的具体过程。该实施方式能够根据无人机的超声情况及时作出相应的处理，通过飞机的融合高度和对地高度分别调整飞机的下降速度，以及对飞机着地进行相应的保护。该实施例能够避免飞机在降落时不减速猛烈砸地等现象，提高了无人机降落时的安全性。
本发明实施例提供了一种无人机安全保护方法，该方法通过获取无人机的超声信息和飞行状态，从而根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护。其中，所述超声信息可以是正常的超声所采集的数据信息，也可以是不正常的超声所采集的数据信息，其包括超声测量高度，所述飞行状态包括降落状态和正常飞行状态，在根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护时，具体根据所述超声信息的异常情况和当前的飞行状态采取不同的安全保护方式。该实施方式提高了无人机安全保护的灵活性，降低了在超声出现异常时所造成的无人机高空炸机，高空失控而不能下降、上升、左移以及右移，以及降落不减速猛烈砸地等现象的发生概率，提高了无人机的安全性，提升了用户体验。
请参阅图5，图5是本发明实施例提供的一种无人机安全保护装置的结构示意图。该装置应用于无人机，该装置20包括信息获取模块21和安全保护模块22。在本发明的一实施例中，信息获取模块21和安全保护模块22可以是无人机内的飞行控制器。
其中，所述信息获取模块21，用于获取无人机的超声信息和飞行状态；所述安全保护模块22，用于根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护。
在本实施例中，所述飞行状态包括正常飞行状态和下降状态。下面根据这两种飞行状态和超声信息对所述无人机的安全保护进行具体阐述。
当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述安全保护模块22具体用于：判断所述超声信息是否有效；若有效，则所述安全保护模块22用于：
检测超声测量高度是否小于第一预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第一速度阈值。
当所述超声测量高度大于或等于所述第一预设值时，所述安全保护模块22用于：控制所述无人机正常飞行。
在一些实施例中，当所述飞行状态为正常飞行状态时，若所述超声信息无效，所述安全保护模块22还用于：
检测融合高度是否小于所述第一预设值；
若是，则所述安全保护模块22还用于：限制所述无人机的下降速度不大于所述第一速度阈值。
当所述融合高度大于或等于所述第一预设值时，所述安全保护模块22还用于：控制所述无人机正常飞行。
当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块22具体用于：判断所述超声信息是否有效；若无效，则判断融合高度是否在预设区间内；若是，则，所述安全保护模块22用于：
限制所述无人机的下降速度不大于第二速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为第一停桨阈值。
若所述融合高度不在预设区间内，则所述安全保护模块22用于：控制所述无人机继续下降。
在一些实施例中，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块22还用于：通过所述无人机的加速度判断所述无人机是否着地；若是，则控制所述无人机停桨；若否，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第二速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为所述第一停桨阈值。
其中，所述判断所述无人机是否着地包括：获取所述无人机的Z轴加速度Az和比推力T；根据公式A＝-Az-T计算所述A的值；判断所述A的值是否大于所述第一停桨阈值，若所述A的值大于所述第一停桨阈值，则所述无人机着地，若所述A的值不大于所述第一停桨阈值，则所述无人机未着地。
在一些实施例中，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块22还用于：
当所述超声信息有效时，检测所述无人机的对地高度是否小于第二预设值；若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第三速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为第二停桨阈值。当检测所述无人机的对地高度大于或等于所述第二预设值时，则控制所述无人机继续下降。
在一些实施例中，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块22还用于：
通过所述无人机的加速度判断所述无人机是否着地；若是，则控制所述无人机停桨；若否，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第三速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为所述第二停桨阈值。
其中，所述判断所述无人机是否着地包括：获取所述无人机的Z轴加速度Az和比推力T；根据公式A＝-Az-T计算所述A的值；判断所述A的值是否大于所述第二停桨阈值，若所述A的值大于所述第二停桨阈值，则所述无人机着地，若所述A的值不大于所述第二停桨阈值，则所述无人机未着地。
其中，所述判断所述超声信息是否有效，包括：获取所述无人机的融合高度；根据所述融合高度和所述超声信息获取超声可信度检测结果，并且根据所述超声信息获取超声更新检测结果；在所述超声可信度检测结果和所述超声更新检测结果均符合预设值时，确定所述超声信息有效，否则，确定所述超声信息无效。
值得说明的是，上述装置内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的方法实施例基于同一构思，具体内容可以参考本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本发明实施例提供了一种无人机安全保护装置，该装置通过获取无人机的超声信息和飞行状态，从而根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护。其中，所述超声信息可以是正常的超声所采集的数据信息，也可以是不正常的超声所采集的数据信息，其包括超声测量高度，所述飞行状态包括降落状态和正常飞行状态，在根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护时，具体根据所述超声信息的异常情况和当前的飞行状态采取不同的安全保护方式。该实施方式提高了无人机安全保护的灵活性，降低了在超声出现异常时所造成的无人机高空炸机，高空失控而不能下降、上升、左移以及右移，以及降落不减速猛烈砸地等现象的发生概率，提高了无人机的安全性，提升了用户体验。
请参阅图6和图7，图6和图7是本发明实施例提供的无人机的硬件结构示意图，如图6和图7所示，该无人机30包括：机身301、四个自机身301延伸的机臂302、分别装设在每个机臂301上的动力装置303以及设于所述机身301内的飞行控制器。其中，飞行控制器包括至少一个处理器304以及与所述至少一个处理器304通信连接的存储器305。
图6所示的无人机30为四旋翼无人飞行器，动力装置303的数量为四个。在其他可能的实施例中，无人机30可以是其他任何类型的无人飞行器，例如固定翼无人机飞行器等。在动力装置303应用于其他类型无人飞行器的场合，动力装置303的数量可以根据实际需要改变，本发明对此不作限定。
在发明的一实施例中，机臂302与机身301固定连接，优选地，机臂302与机身301一体成型。在其他可能的实施例中，机臂302还可以可相对于机身301展开或折叠的方式与机身301相连。例如，机臂302可以通过一转轴机构与机身301相连，以实现机臂302可相对于机身301展开或折叠。
在本发明的一实施例中，动力装置303包括驱动装置3031和由驱动装置3031驱动的螺旋桨组件3032，螺旋桨组件3032装设于驱动装置3031的输出轴上，螺旋桨组件3032在驱动装置3031的驱动下旋转以产生使无人机30飞行的升力或推力。驱动装置3031可以是任何合适类型的电机，例如有刷电机、无刷电机、直流电机、步进电机、交流感应电机等。
请参阅图7，图7中以一个处理器304为例。处理器304和存储器305可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
存储器305作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的无人机安全保护方法对应的程序指令/模块(例如，附图5所示的信息获取模块21和安全保护模块22)。处理器304通过运行存储在存储器305中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的无人机安全保护方法。
存储器305可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据无人机安全保护装置的使用所创建的数据等。此外，存储器305可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器305可选包括相对于处理器304远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至无人机安全保护装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器305中，当被所述一个或者多个处理器304执行时，执行上述任意方法实施例中的无人机安全保护方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤11至步骤12，图2中的方法步骤101至步骤107，图3中的方法步骤1011至步骤1013，图4中的方法步骤201至步骤212，实现图5中的模块21-22的功能。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
本发明实施例的无人机以多种形式存在，包括但不限于四旋翼无人机，等。
本发明实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被无人机执行上述任意方法实施例中的无人机安全保护方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤11至步骤12，图2中的方法步骤101至步骤107，图3中的方法步骤1011至步骤1013，图4中的方法步骤201至步骤212，实现图5中的模块21-22的功能。
本发明实施例提供了一种计算机程序产品，包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时时，使所述计算机执行上述任意方法实施例中的无人机安全保护方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤11至步骤12，图2中的方法步骤101至步骤107，图3中的方法步骤1011至步骤1013，图4中的方法步骤201至步骤212，实现图5中的模块21-22的功能。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件来实现。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (27)

1.一种无人机安全保护方法，其特征在于，所述方法包括：
获取无人机的超声信息和飞行状态，其中，所述飞行状态包括正常飞行状态和下降状态；
根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，包括：
判断所述超声信息是否有效；
若有效，则：
检测超声测量高度是否小于第一预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第一速度阈值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，包括：
当所述超声测量高度大于或等于所述第一预设值时，控制所述无人机正常飞行。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，还包括：
若所述超声信息无效，则：
检测融合高度是否小于所述第一预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第一速度阈值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，还包括：
当所述融合高度大于或等于所述第一预设值时，控制所述无人机正常飞行。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，当所述飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，包括：
判断所述超声信息是否有效；
若无效，则判断融合高度是否在预设区间内；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第二速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为第一停桨阈值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，还包括：
通过所述无人机的加速度判断所述无人机是否着地；
若是，则控制所述无人机停桨；
若否，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第二速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为所述第一停桨阈值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述判断所述无人机是否着地，包括：
获取所述无人机的Z轴加速度Az和比推力T；
根据公式A＝-Az-T计算所述A的值；
判断所述A的值是否大于所述第一停桨阈值，若所述A的值大于所述第一停桨阈值，则所述无人机着地，若所述A的值不大于所述第一停桨阈值，则所述无人机未着地。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其特征在于，当所述飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，包括：
若所述融合高度不在预设区间内，则控制所述无人机继续下降。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的方法，其特征在于，当所述飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，还包括：
当所述超声信息有效时，检测所述无人机的对地高度是否小于第二预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第三速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为第二停桨阈值。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，当所述飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，还包括：
通过所述无人机的加速度判断所述无人机是否着地；
若是，则控制所述无人机停桨；
若否，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第三速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为所述第二停桨阈值。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述判断所述无人机是否着地，包括：
获取所述无人机的Z轴加速度Az和比推力T；
根据公式A＝-Az-T计算所述A的值；
判断所述A的值是否大于所述第二停桨阈值，若所述A的值大于所述第二停桨阈值，则所述无人机着地，若所述A的值不大于所述第二停桨阈值，则所述无人机未着地。
13.根据权利要10-12中任一项所述的方法，其特征在于，当所述飞行状态为下降状态时，所述根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护，还包括：
当检测所述无人机的对地高度大于或等于所述第二预设值时，控制所述无人机继续下降。
14.根据权利要求2-13中任一项所述的方法，其特征在于，所述判断所述超声信息是否有效，包括：
获取所述无人机的融合高度；
根据所述融合高度和所述超声信息获取超声可信度检测结果，并且根据所述超声信息获取超声更新检测结果；
在所述超声可信度检测结果和所述超声更新检测结果均符合预设值时，确定所述超声信息有效，否则，确定所述超声信息无效。
15.一种无人机安全保护装置，其特征在于，所述装置包括：
信息获取模块，用于获取无人机的超声信息和飞行状态，其中，所述飞行状态包括正常飞行状态和下降状态；
安全保护模块，用于根据所述超声信息和所述飞行状态对所述无人机进行安全保护。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述安全保护模块用于：
判断所述超声信息是否有效；
若有效，则：
检测超声测量高度是否小于第一预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第一速度阈值。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述安全保护模块用于：
当所述超声测量高度大于或等于所述第一预设值时，控制所述无人机正常飞行。
18.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述安全保护模块还用于：
若所述超声信息无效，则：
检测融合高度是否小于所述第一预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第一速度阈值。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，当所述飞行状态为正常飞行状态时，所述安全保护模块还用于：
当所述融合高度大于或等于所述第一预设值时，控制所述无人机正常飞行。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的装置，其特征在于，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块用于：
判断所述超声信息是否有效；
若无效，则判断融合高度是否在预设区间内；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第二速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为第一停桨阈值。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块还用于：
通过所述无人机的加速度判断所述无人机是否着地；
若是，则控制所述无人机停桨；
若否，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第二速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为所述第一停桨阈值。
22.根据权利要求20或21所述的装置，其特征在于，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块用于：
若所述融合高度不在预设区间内，则控制所述无人机继续下降。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的装置，其特征在于，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块还用于：
当所述超声信息有效时，检测所述无人机的对地高度是否小于第二预设值；
若是，则限制所述无人机的下降速度不大于第三速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为第二停桨阈值。
24.根据权利要求22或23所述的装置，其特征在于，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块还用于：
通过所述无人机的加速度判断所述无人机是否着地；
若是，则控制所述无人机停桨；
若否，则限制所述无人机的下降速度不大于所述第三速度阈值，并将所述无人机的停桨阈值设定为所述第二停桨阈值。
25.根据权利要求23或24所述的装置，其特征在于，当所述飞行状态为下降状态时，所述安全保护模块还用于：
当检测所述无人机的对地高度大于或等于所述第二预设值时，控制所述无人机继续下降。
26.一种无人机，其特征在于，包括：
机身；
机臂，与所述机身相连；
动力装置，设于所述机臂，用于提供所述无人机飞行的动力；以及
飞行控制器，设于所述机身；
所述飞行控制器包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至14中任一项所述的方法。
27.一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述非易失性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行权利要求1至14中任一项所述的方法。
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