CN110308743A - 一种飞行器控制方法、装置及飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种飞行器控制方法、装置及飞行器，其中，所述方法包括：获取空间约束轨道的信息；根据所述空间约束轨道的信息确定空间约束范围；根据实时接收到的飞行控制命令，实时确定飞行方向和飞行速度，按照所述空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。本发明实施例对搭载摄像机的飞行器施加空间曲线位置约束，形成空间约束轨道，实现无人机循轨运行的效果，可以突破物理轨道的局限性，降低对铺设地形条件的要求，而且由于空间约束轨道并不需要考虑拆装通用性，完全可以根据拍摄需求设计出复杂的平面乃至空间曲线轨道形式。另外，空间约束轨道没有物理实体，极大地改善了存储、运输和使用上的不便。

Description

一种飞行器控制方法、装置及飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种飞行器控制方法、装置及飞行器。

背景技术

在电视剧、电影、广告等大型影视作品拍摄过程中常常会用到摄影轨道车这一辅助拍摄工具以实现移动拍摄效果。生活中常见的摄像、摄影辅助器材是三角架，其功能是固定机位、调节水平以及方便摄影师推拉摇移等，而摄影轨道车可以辅助带三角架的摄像机实现稳定的循轨移动拍摄。

但是，由于物理轨道的天然局限性，轨道铺设要求地形条件良好平坦，对于外景拍摄来说过于苛刻；而且由于考虑到通用性，组装用的轨道单元多是直线或弧线型，构成的轨道形式有限，像过山车轨道这样的空间曲线轨道更是难上加难。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种飞行器控制方法、装置及飞行器，以空间约束轨道代替真实的轨道车。

本发明实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种飞行器控制方法，应用于飞行器，包括：

获取空间约束轨道的信息；

根据所述空间约束轨道的信息确定空间约束范围；

根据实时接收到的飞行控制命令，实时确定飞行方向和飞行速度，按照所述空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。

在一些实施例中，所述空间约束轨道的信息包括有序空间点序列的参数，所述获取空间约束轨道的信息，包括：

通过接收终端发送的有序空间点序列的参数得到所述空间约束轨道的信息；或者

按照参数设置命令飞行，通过记录飞行过程中经过的有序空间点序列的参数得到所述空间约束轨道的信息；

其中，所述有序空间点序列包括按顺序排列的多个空间点，所述有序空间点序列的参数包括所述有序空间点序列中每个空间点的空间位置参数。

在一些实施例中，所述根据所述空间约束轨道的信息确定空间约束范围包括：

以所述空间约束轨道为中轴线，以所述飞行器的机体尺寸为半径，将得到的空间包络管道作为所述空间约束范围。

在一些实施例中，所述方法还包括：

实时检测所述飞行器的位置，在所述飞行器飞至空间包络管道外部时，调整所述飞行器的飞行方向，以使所述飞行器返回所述空间包络管道内部，沿所述空间约束轨道飞行。

在一些实施例中，所述按照所述空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行，包括：

根据所述飞行方向将所述飞行速度沿空间约束轨道分解为切向分速度和法向分速度；

按照所述切向分速度沿空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。

在一些实施例中，所述飞行控制命令包括前进命令、后退命令和航向角旋转命令中的至少一种。

在一些实施例中，所述方法还包括：

在飞行过程中，当接收到除所述前进命令、后退命令和航向角旋转命令之外的飞行控制命令，或者未接收到飞行控制命令时，在当前位置悬停飞行。

第二方面，本发明实施例提供了一种飞行器控制装置，应用于飞行器，包括：

获取模块，用于获取空间约束轨道的信息；

确定模块，用于根据所述空间约束轨道的信息确定空间约束范围；

控制模块，用于根据实时接收到的飞行控制命令，实时确定飞行方向和飞行速度，按照所述空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。

在一些实施例中，所述空间约束轨道的信息包括有序空间点序列的参数，所述获取模块，用于：

通过接收终端发送的有序空间点序列的参数得到所述空间约束轨道的信息；或者

按照参数设置命令飞行，通过记录飞行过程中经过的有序空间点序列的参数得到所述空间约束轨道的信息；

其中，所述有序空间点序列包括按顺序排列的多个空间点，所述有序空间点序列的参数包括所述有序空间点序列中每个空间点的空间位置参数。

在一些实施例中，所述确定模块，用于以所述空间约束轨道为中轴线，以所述飞行器的机体尺寸为半径，将得到的空间包络管道作为所述空间约束范围。

在一些实施例中，所述装置还包括：

所述控制模块，还用于实时检测所述飞行器的位置，在所述飞行器飞至空间包络管道外部时，调整所述飞行器的飞行方向，以使所述飞行器返回所述空间包络管道内部，沿所述空间约束轨道飞行。

在一些实施例中，所述控制模块，用于：

根据所述飞行方向将所述飞行速度沿空间约束轨道分解为切向分速度和法向分速度；

按照所述切向分速度沿空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。

在一些实施例中，所述飞行控制命令包括前进命令、后退命令和航向角旋转命令中的至少一种。

在一些实施例中，所述控制模块，还用于：

在飞行过程中，当接收到除所述前进命令、后退命令和航向角旋转命令之外的飞行控制命令，或者未接收到飞行控制命令时，在当前位置悬停飞行。

第三方面，本发明实施例提供了一种飞行器，包括：

机身；

机臂，与所述机身相连；

动力装置，设于所述机臂；

至少一个处理器，设于所述机身；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1～8的任一项所述的方法。

本发明实施例包括：获取空间约束轨道的信息；根据所述空间约束轨道的信息确定空间约束；根据实时接收到的飞行控制命令，实时确定飞行方向和飞行速度，按照所述空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。本发明实施例对搭载摄像机的飞行器施加空间曲线位置约束，形成空间约束轨道，实现无人机循轨运行的效果，可以突破物理轨道的局限性，降低对铺设地形条件的要求，而且由于空间约束轨道并不需要考虑拆装通用性，完全可以根据拍摄需求设计出复杂的平面乃至空间曲线轨道形式。另外，空间约束轨道没有物理实体，极大地改善了存储、运输和使用上的不便。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1是本发明实施例提供的无人机的示意图；

图2是本发明实施例提供的无人机的架构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种飞行器控制方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的飞行器在空间约束轨道上飞行的示意图；

图5是本发明实施例提供的飞行器在空间包络管道内飞行的示意图；

图6是本发明实施例提供的一种飞行器控制装置示意图；

图7是本发明实施例提供的飞行器硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

随着飞行技术的发展，飞行器，例如，无人飞行器(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)，也称无人机得到了越来越广泛的应用。无人机是一种处在迅速发展中的新概念装备，其具有体积小、重量轻、机动灵活、反应快速、无人驾驶、操作要求低的优点。无人机通过云台搭载多类摄像设备，可以实现影像实时传输。

无人机作为航拍摄像机的运动承托平台，拥有高机动性和大活动范围，这也导致无人机航拍过于“自由”，人工操控很难实现稳定的循轨移动拍摄的效果。而目前传统的智能轨迹飞行中的飞行轨迹是依靠严格要求无人机按照规划好的速度及加速度曲线进行运动来保证的，中间不允许人为干预，也不能改变运动方向，无法按照摄影师的意愿模拟摄影轨道车进行拍摄。

基于此，本发明实施例提出一种飞行器控制方法、装置及飞行器。该飞行器控制方法可应用于各种飞行器，以下对本发明的描述使用无人机作为飞行器的示例。对于本领域技术人员将会显而易见的是，可以不受限制地使用其他类型的飞行器，本发明实施例可以应用于各种类型的UAV。例如，UAV可以是小型的UAV。在某些实施例中，UAV可以是旋翼飞行器(rotorcraft)，例如，由多个推动装置通过空气推动的多旋翼飞行器，本发明的实施例并不限于此，UAV也可以是其它类型的UAV或可移动装置。

请请参阅图1和图2，是根据本发明的实施例的无人机100的示意图。

无人机100可以包括机架110、动力系统120、飞行控制系统130、云台140、图像采集装置150等。其中，飞行控制系统130设置于机架110内，云台140安装于机架110，飞行控制系统130可以与动力系统120、云台140、图像采集装置150进行耦合，以实现通信。

机架110可以包括机身和脚架(也称为起落架)。机身可以包括中心架以及与中心架连接的一个或多个机臂，一个或多个机臂呈辐射状从中心架延伸出。脚架与机身连接，用于在无人机100着陆时起支撑作用。

动力系统120可以包括电子调速器(简称为电调)121、一个或多个螺旋桨123以及与一个或多个螺旋桨123相对应的一个或多个电机122，其中电机122连接在电子调速器121与螺旋桨123之间，电机122和螺旋桨123设置在对应的机臂上；电子调速器121用于接收飞行控制系统130产生的驱动信号，并根据驱动信号提供驱动电流给电机122，以控制电机122的转速。电机122用于驱动螺旋桨旋转，从而为无人机100的飞行提供动力，该动力使得无人机100能够实现一个或多个自由度的运动。在某些实施例中，无人机100可以围绕一个或多个旋转轴旋转。例如，上述旋转轴可以包括横滚轴、平移轴和俯仰轴。可以理解的是，电机122可以是直流电机，也可以交流电机。另外，电机122可以是无刷电机，也可以是有刷电机。

飞行控制系统130可以包括飞行控制器131和传感系统132。传感系统132用于测量无人机100的姿态信息，即无人机100在空间的位置信息和状态信息，例如，三维位置、三维角度、三维速度、三维加速度和三维角速度等。传感系统132例如可以包括陀螺仪、电子罗盘、惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)、视觉传感器、全球导航卫星系统和气压计等传感器中的至少一种。例如，全球导航卫星系统可以是全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)。飞行控制器131用于控制无人机100的飞行，例如，可以根据传感系统132测量的姿态信息控制无人机100的飞行。可以理解的是，飞行控制器131可以按照预先编好的程序指令对无人机100进行控制，也可以通过响应来自其它设备的一个或多个控制指令对无人机100进行控制。

云台140可以包括电调141和电机142。云台140用于搭载图像采集装置150。飞行控制器131可以通过电调141和电机142控制云台140的运动。可选地，在一些其它实施例中，云台140还可以包括控制器，用于通过控制电调141和电机142来控制云台140的运动。可以理解的是，云台140可以独立于无人机100，也可以为无人机100的一部分。可以理解的是，电机142可以是直流电机，也可以交流电机。另外，电机142可以是无刷电机，也可以有刷电机。还可以理解的是，云台140可以位于机架110的顶部，也可以位于机架110的底部。

图像采集装置150可以是照相机或摄像机等用于采集图像的装置，图像采集装置150可以与飞行控制系统130通信，并在飞行控制系统130的控制下进行拍摄。

可以理解的是，上述对于无人机100各组成部分的命名仅是出于标识的目的，并不应理解为对本发明的实施例的限制。

实施例1：

图3为本发明实施例提供的一种飞行器控制方法的流程示意图。本发明实施例的飞行器控制方法可由上述无人机中的各组成部分配合执行在此不予限定。

请参阅图3，所述飞行器控制方法包括：

步骤301，获取空间约束轨道的信息。

其中，所述空间约束轨道的信息可以包括有序空间点序列的参数。

所述有序空间点序列包括按顺序排列的多个空间点，所述有序空间点序列的参数包括所述有序空间点序列中每个空间点的空间位置参数。

所述空间位置参数可以是空间坐标，例如，经度、纬度和高度。

参照图4，空间约束轨道也可称为空间虚拟轨道，本质上是一个有序空间点序列，是基于一定的采样精度将预设好的空间轨道离散化后形成的点集。

获取空间约束轨道的信息，可以采用如下方式：

方式一：通过接收终端发送的有序空间点序列的参数得到所述空间约束轨道的信息。

其中，用户可以利用终端上的专用软件编辑设计所需要的空间约束轨道，并生成相应的有序空间点序列，利用实时通讯上传至飞行器。

所述终端可以是包括运行Android操作系统、iOS操作系统、Windows操作系统或其他操作系统的终端，例如智能手机、移动电脑、平板电脑、PDA(Personal DigitalAssistant，个人数字助理)等。该终端中可以安装有与飞行器相关的应用程序，该应用程序可以实现与飞行器进行通信。例如，该应用程序可以通过终端接收飞行器的飞行信息，例如飞行状态、飞行参数等。或者，该应用程序可以通过终端向飞行器发送命令，以控制飞行器的飞行状态等。该终端还可以与遥控器连接，该遥控器用于向飞行器发送遥控指令，例如，遥控飞行器的飞行方向等。其中，终端与飞行器之间的通信可以直接实现，或者通过遥控器实现等。终端上可以配置有与用户交互的功能，例如，终端上可以配置有触控显示屏等硬件功能实现，或者通过终端上的上述应用程序显示人机交互界面等软件功能实现。当然，可以包括上述二者结合，在此不予限定。

示例性地，终端可以通过显示地图，并接收用户对显示的地图的设置操作，确定所述有序空间点序列中每个空间点的空间位置参数。

例如，终端显示地图后，检测用户对地图的多次点击操作，确定地图上与每次点击操作对应的空间点，并确定空间点的空间位置参数。根据离散的空间点的空间位置参数，生成空间约束轨道。

再例如，终端显示地图后，检测用户对地图的滑动操作，根据该滑动操作的操作轨迹以及滑动操作对应的空间点的空间位置参数，生成空间约束轨道。

另外，终端还可以接收用户输入的空间点的空间位置参数，并根据用户输入的空间点的空间位置参数，生成空间约束轨道。

方式二：按照参数设置命令飞行，通过记录飞行过程中经过的有序空间点序列的参数得到所述空间约束轨道的信息。

示例性地，设置飞行器为记录模式，操纵飞行器从空间约束轨道一端的顶点，飞至另一端的顶点，飞行过程中经过空间约束轨道对应的有序空间点序列，将该有序空间点序列的参数记录下来。

步骤302，根据所述空间约束轨道的信息确定空间约束范围。

参照图5，可以以所述空间约束轨道为中轴线，以所述飞行器的机体尺寸为半径，将得到的空间包络管道作为所述空间约束范围。空间包络管道的边缘为轨道包络线，与所述空间约束轨道平行。

其中，管道内部为飞机的可活动区域，而管道外部则为飞机的禁止活动区域。

步骤303，根据实时接收到的飞行控制命令，实时确定飞行方向和飞行速度，按照所述空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。

所述飞行控制命令可以是：遥控器的杆量命令、语音命令、应用程序的操作命令、体感操作命令等。

其中，所述遥控器的杆量命令是指遥控器的操纵杆的命令，可以通过扳动操纵杆，发出不同的杆量命令，指示所述飞行器前进、后退、航向角旋转等，其中航向角旋转命令可以包括左转命令和右转命令。本发明实施例中，可以设置在空间约束轨道的模式下，用户使用遥控器可以控制的杆量命令只有前进/后退及航向角旋转两个杆量命令，其他例如上升、下降、向左、向右等可以作为无效命令。

所述语音命令可以是操作者发出的语音指令，例如前进、后退、左转、右转。

所述应用程序的操作命令可以是操作者通过终端中应用程序(App)进行设置操作，例如通过在终端的触摸屏上滑动或点按，指示飞行器的飞行方向和航向角旋转方向。

所述体感操作命令可以是操作者的手势指令，例如，操作者做出向右挥动手臂的动作，指示飞行器前进；操作者做出向左挥动手臂的动作，指示飞行器后退等。

在本发明一实施例中，根据所述飞行方向将所述飞行速度沿空间约束轨道(或轨道包络线)分解为切向分速度和法向分速度；按照所述切向分速度沿空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。

参照图5，示例性地，用户通过操纵遥控器向飞行器下达飞行控制命令，包括飞行器的飞行方向及速度大小，飞行控制系统同时监控用户的速度命令，并沿着当前轨道包络线的法向及切向对速度进行分解，由于法向分速度会使飞行器飞离轨道及空间包络管道，因此飞行控制系统将会清除法向分速度，只执行切向分速度，从而实现飞行器的循轨飞行。

参照图4和图5，飞行器的空间位置为空间约束轨道中有序空间点序列中某一个空间点，且空间位置的变化也只能遵循该序列中的顺序。施加轨道约束后的飞行器相当于在一条固定道路上的汽车，用户可以自由控制行驶速度，甚至是停车，但绝对不可以驶出道路。

本发明实施例中设定了飞行器的几何活动空间，由操纵者自主决定空间中的移动速度。

在本发明一实施例中，实时检测所述飞行器的位置，在所述飞行器飞至空间包络管道外部时，调整所述飞行器的飞行方向，以使所述飞行器返回所述空间包络管道内部，沿所述空间约束轨道飞行。

其中，通过飞行器的实时GPS位置反馈及基于空间解析几何的干涉计算可以实时判断飞机是否处于空间包络管道内部以及是否有脱轨的速度倾向。一旦脱轨，则实时调整飞行器的飞行方向为空间约束轨道的法向方向，使所述飞行器返回所述空间包络管道内部，然后重新沿所述空间约束轨道飞行。

在本发明一实施例中，所述飞行控制命令包括前进命令、后退命令和航向角旋转命令中的至少一种。

在所述飞行控制命令为前进命令时，按照所述飞行控制命令指示的飞行速度对应的切向分速度，按照所述空间约束轨道，沿前进方向飞行。

其中，可以预设前进和后退的方向，在接收到前进命令时，则按照空间约束轨道沿前进方向飞行，并且，实时检测所述飞行控制命令指示的飞行速度，按照所述飞行速度对应的切向分速度飞行。

所述飞行控制命令指示的飞行速度，可以根据预设的规则确定。例如，在飞行控制命令为遥控器的杆量命令时，可以根据杆量大小确定对应的飞行速度；在飞行控制命令为语音命令时，可以根据音量的大小或者语速的快慢确定对应的飞行速度；在飞行控制命令为应用程序的操作命令时，可以用户在终端的触摸屏上滑动或点按的速度确定对应的飞行速度；在飞行控制命令为体感操作命令时，可以根据操作者的手势指令的移动快慢确定对应的飞行速度。

在本发明一实施例中，在所述飞行控制命令为前进命令，但所述飞行器已飞至所述空间约束轨道前进方向一端的顶点时，在当前位置悬停飞行。

也就是说，飞行器已经飞到空间约束轨道的顶点，由于空间约束轨道的限制，飞行器无法继续向前飞行，则悬停等待下一步命令。

在本发明一实施例中，在所述飞行控制命令为后退命令时，按照所述飞行控制命令指示的飞行速度对应的切向分速度，按照所述空间约束轨道，沿后退方向飞行。

其中，可以预设前进和后退的方向，在接收到后退命令时，则按照空间约束轨道沿后退方向飞行，并且，实时检测所述飞行控制命令指示的飞行速度，按照所述飞行速度对应的切向分速度飞行。

在本发明一实施例中，在所述飞行控制命令为后退命令，但所述飞行器已飞至所述空间约束轨道后退方向一端的顶点时，在当前位置悬停飞行。

也就是说，飞行器已经飞到空间约束轨道的顶点，由于空间约束轨道的限制，飞行器无法继续向后飞行，则悬停等待下一步命令。

在本发明一实施例中，在飞行过程中，当所述飞行控制命令为除前进命令、后退命令和航向角旋转命令之外的飞行控制命令，或者未接收到飞行控制命令时，在当前位置悬停飞行。

在本发明实施例中，可以仅设置前进命令、后退命令和航向角旋转命令为有效的飞行控制命令，其他的飞行控制命令无效的飞行控制命令，当接收到无效的飞行控制命令，或者未接收到飞行控制命令，飞行器保持悬停状态。

在本发明一实施例中，在所述飞行控制命令为航向角旋转命令时，按照所述航向角旋转命令，在当前位置旋转机头朝向。

本发明实施例中，可以根据飞行控制命令相应地调整机头方向，但是飞行轨迹不变。这样，可以相应地调整飞行器所带的摄像机摄像角度改变。

除了飞行控制命令，飞行器还可以接收摄像控制命令，例如改变摄像机焦距、光圈，控制摄像机水平旋转、垂直俯仰等操作控制命令，通过这些控制命令相应地控制摄像机拍摄。

本发明实施例对搭载摄像机的飞行器施加空间曲线位置约束，形成空间约束轨道，实现无人机循轨运行的效果，可以突破物理轨道的局限性，降低对铺设地形条件的要求，而且由于空间约束轨道并不需要考虑拆装通用性，完全可以根据拍摄需求设计出复杂的平面乃至空间曲线轨道形式。另外，空间约束轨道没有物理实体，极大地改善了存储、运输和使用上的不便。

需要说明的是，与当前消费级商用无人机的航点飞行或航迹飞行性质不同，航点或航迹飞行是在线规划好飞行速度及加速度的全自动飞行，无人机自行决定飞机的飞行速度及方向。而本发明实施例的飞行速度依然来自于飞行控制命令，例如用户对遥控器杆量的操纵，只是飞行控制系统内部根据用户预设好的空间轨道同步进行是否脱轨的实时判断，并屏蔽掉沿包络线法向的速度命令，只执行包络线切向分量，用户在该轨道上如同驾驶汽车在预定道路上行驶，用户可以自行决定行驶的快慢，甚至可以随时反向和停车，飞行控制系统此时只关心飞行器是否在轨道上，只是充当一个第三方监管的角色，并屏蔽掉飞行器的脱轨方向速度。而当前消费机无人机中航点、航迹飞行则更像是自动驾驶。

实施例2：

图6为本发明实施例提供的一种飞行器控制装置示意图。其中，所述装置可配置于上述飞行器中。

参照图6，所述飞行器控制装置包括：

获取模块601，用于获取空间约束轨道的信息。

其中，所述空间约束轨道的信息可以包括有序空间点序列的参数。

所述有序空间点序列包括按顺序排列的多个空间点，所述有序空间点序列的参数包括所述有序空间点序列中每个空间点的空间位置参数。

所述空间位置参数可以是空间坐标，例如，经度、纬度和高度。

参照图4，空间约束轨道也可称为空间虚拟轨道，本质上是一个有序空间点序列，是基于一定的采样精度将预设好的空间轨道离散化后形成的点集。

在本发明一实施例中，所述空间约束轨道的信息包括有序空间点序列的参数，所述获取模块601，用于采用如下方式中的至少之一获取空间约束轨道的信息：

方式一：通过接收终端发送的有序空间点序列的参数得到所述空间约束轨道的信息。

其中，用户可以利用终端上的专用软件编辑设计所需要的空间约束轨道，并生成相应的有序空间点序列，利用实时通讯上传至飞行器。

所述终端可以是包括运行Android操作系统、iOS操作系统、Windows操作系统或其他操作系统的终端，例如智能手机、移动电脑、平板电脑、PDA等。该终端中可以安装有与飞行器相关的应用程序，该应用程序可以实现与飞行器进行通信。例如，该应用程序可以通过终端接收飞行器的飞行信息，例如飞行状态、飞行参数等。或者，该应用程序可以通过终端向飞行器发送命令，以控制飞行器的飞行状态等。该终端还可以与遥控器连接，该遥控器用于向飞行器发送遥控指令，例如，遥控飞行器的飞行方向等。其中，终端与飞行器之间的通信可以直接实现，或者通过遥控器实现等。终端上可以配置有与用户交互的功能，例如，终端上可以配置有触控显示屏等硬件功能实现，或者通过终端上的上述应用程序显示人机交互界面等软件功能实现。当然，可以包括上述二者结合，在此不予限定。

示例性地，终端可以通过显示地图，并接收用户对显示的地图的设置操作，确定所述有序空间点序列中每个空间点的空间位置参数。

例如，终端显示地图后，检测用户对地图的多次点击操作，确定地图上与每次点击操作对应的空间点，并确定空间点的空间位置参数。根据离散的空间点的空间位置参数，生成空间约束轨道。

再例如，终端显示地图后，检测用户对地图的滑动操作，根据该滑动操作的操作轨迹以及滑动操作对应的空间点的空间位置参数，生成空间约束轨道。

另外，终端还可以接收用户输入的空间点的空间位置参数，并根据用户输入的空间点的空间位置参数，生成空间约束轨道。

方式二：按照参数设置命令飞行，通过记录飞行过程中经过的有序空间点序列的参数得到所述空间约束轨道的信息。

示例性地，设置飞行器为记录模式，操纵飞行器从空间约束轨道一端的顶点，飞至另一端的顶点，飞行过程中经过空间约束轨道对应的有序空间点序列，将该有序空间点序列的参数记录下来。

确定模块602，用于根据所述空间约束轨道的信息确定空间约束范围。

参照图5，可以以所述空间约束轨道为中轴线，以所述飞行器的机体尺寸为半径，将得到的空间包络管道作为所述空间约束范围。空间包络管道的边缘为轨道包络线，与所述空间约束轨道平行。

其中，管道内部为飞机的可活动区域，而管道外部则为飞机的禁止活动区域。

控制模块603，用于根据实时接收到的飞行控制命令，实时确定飞行方向和飞行速度，按照所述空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。

所述飞行控制命令可以是：遥控器的杆量命令、语音命令、应用程序的操作命令、体感操作命令等。

其中，所述遥控器的杆量命令是指遥控器的操纵杆的命令，可以通过扳动操纵杆，发出不同的杆量命令，指示所述飞行器前进、后退、航向角旋转等，其中航向角旋转命令可以包括左转命令和右转命令。本发明实施例中，可以设置在空间约束轨道的模式下，用户使用遥控器可以控制的杆量命令只有前进/后退及航向角旋转两个杆量命令，其他例如上升、下降、向左、向右等可以作为无效命令。

所述语音命令可以是操作者发出的语音指令，例如前进、后退、左转、右转。

所述应用程序的操作命令可以是操作者通过终端中应用程序(App)进行设置操作，例如通过在终端的触摸屏上滑动或点按，指示飞行器的飞行方向和航向角旋转方向。

所述体感操作命令可以是操作者的手势指令，例如，操作者做出向右挥动手臂的动作，指示飞行器前进；操作者做出向左挥动手臂的动作，指示飞行器后退等。

在本发明一实施例中，所述控制模块603用于根据所述飞行方向将所述飞行速度沿空间约束轨道(或轨道包络线)分解为切向分速度和法向分速度；按照所述切向分速度沿空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。

参照图5，示例性地，用户通过操纵遥控器向飞行器下达飞行控制命令，包括飞行器的飞行方向及速度大小，飞行控制系统同时监控用户的速度命令，并沿着当前轨道包络线的法向及切向对速度进行分解，由于法向分速度会使飞行器飞离轨道及空间包络管道，因此飞行控制系统将会清除法向分速度，只执行切向分速度，从而实现飞行器的循轨飞行。

参照图4和图5，飞行器的空间位置为空间约束轨道中有序空间点序列中某一个空间点，且空间位置的变化也只能遵循该序列中的顺序。施加轨道约束后的飞行器相当于在一条固定道路上的汽车，用户可以自由控制行驶速度，甚至是停车，但绝对不可以驶出道路。

本发明实施例中设定了飞行器的几何活动空间，由操纵者自主决定空间中的移动速度等。

在本发明一实施例中，所述控制模块603用于实时检测所述飞行器的位置，在所述飞行器飞至空间包络管道外部时，调整所述飞行器的飞行方向，以使所述飞行器返回所述空间包络管道内部，沿所述空间约束轨道飞行。

其中，所述控制模块603用于通过飞行器的实时GPS位置反馈及基于空间解析几何的干涉计算可以实时判断飞机是否处于空间包络管道内部以及是否有脱轨的速度倾向。一旦脱轨，则实时调整飞行器的飞行方向为空间约束轨道的法向方向，使所述飞行器返回所述空间包络管道内部，然后重新沿所述空间约束轨道飞行。

在本发明一实施例中，所述飞行控制命令包括前进命令、后退命令和航向角旋转命令中的至少一种。

在本发明一实施例中，所述控制模块603，用于：

在所述飞行控制命令为前进命令时，按照所述飞行控制命令指示的飞行速度对应的切向分速度，按照所述空间约束轨道，沿前进方向飞行。

其中，可以预设前进和后退的方向，在接收到前进命令时，则按照空间约束轨道沿前进方向飞行，并且，实时检测所述飞行控制命令指示的飞行速度，按照所述飞行速度对应的切向分速度飞行。

所述飞行控制命令指示的飞行速度，可以根据预设的规则确定。例如，在飞行控制命令为遥控器的杆量命令时，可以根据杆量大小确定对应的飞行速度；在飞行控制命令为语音命令时，可以根据音量的大小或者语速的快慢确定对应的飞行速度；在飞行控制命令为应用程序的操作命令时，可以用户在终端的触摸屏上滑动或点按的速度确定对应的飞行速度；在飞行控制命令为体感操作命令时，可以根据操作者的手势指令的移动快慢确定对应的飞行速度。

在本发明一实施例中，所述控制模块603，还用于：

在所述飞行控制命令为前进命令，但所述飞行器已飞至所述空间约束轨道前进方向一端的顶点时，在当前位置悬停飞行。

也就是说，飞行器已经飞到空间约束轨道的顶点，由于空间约束轨道的限制，飞行器无法继续向前飞行，则悬停等待下一步命令。

在本发明一实施例中，所述控制模块603，用于：

在所述飞行控制命令为后退命令时，按照所述飞行控制命令指示的飞行速度对应的切向分速度，按照所述空间约束轨道，沿后退方向飞行。

其中，可以预设前进和后退的方向，在接收到后退命令时，则按照空间约束轨道沿后退方向飞行，并且，实时检测所述飞行控制命令指示的飞行速度，按照所述飞行速度对应的切向分速度飞行。

在本发明一实施例中，所述控制模块603，还用于：

在所述飞行控制命令为后退命令，但所述飞行器已飞至所述空间约束轨道后退方向一端的顶点时，在当前位置悬停飞行。

也就是说，飞行器已经飞到空间约束轨道的顶点，由于空间约束轨道的限制，飞行器无法继续向后飞行，则悬停等待下一步命令。

在本发明一实施例中，所述控制模块603，还用于：

在飞行过程中，当所述飞行控制命令为除前进命令、后退命令和航向角旋转命令之外的飞行控制命令，或者未接收到飞行控制命令时，在当前位置悬停飞行。

在本发明实施例中，可以仅设置前进命令、后退命令和航向角旋转命令为有效的飞行控制命令，其他的飞行控制命令无效的飞行控制命令，当接收到无效的飞行控制命令，或者未接收到飞行控制命令，飞行器保持悬停状态。

在本发明一实施例中，所述控制模块603，用于：

在所述飞行控制命令为航向角旋转命令时，按照所述航向角旋转命令，在当前位置旋转机头朝向。

本发明实施例中，可以根据飞行控制命令相应地调整机头方向，但是飞行轨迹不变。这样，可以相应地调整飞行器所带的摄像机摄像角度改变。

除了飞行控制命令，飞行器还可以接收摄像控制命令，例如改变摄像机焦距、光圈，控制摄像机水平旋转、垂直俯仰等操作控制命令，通过这些控制命令相应地控制摄像机拍摄。

本发明实施例对搭载摄像机的飞行器施加空间曲线位置约束，形成空间约束轨道，实现无人机循轨运行的效果，可以突破物理轨道的局限性，降低对铺设地形条件的要求，而且由于空间约束轨道并不需要考虑拆装通用性，完全可以根据拍摄需求设计出复杂的平面乃至空间曲线轨道形式。另外，空间约束轨道没有物理实体，极大地改善了存储、运输和使用上的不便。

实施例3：

图7为本发明实施例提供的飞行器硬件结构示意图。所述飞行器可以为无人机等。如图7所示，所述飞行器包括：

机身70；

机臂71，与所述机身70相连；

动力装置711，设于所述机臂71；

一个或多个处理器701，设于所述机身70；以及

与所述处理器701通信连接的存储器702。

图7中以一个处理器701为例。

处理器701和存储器702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702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，如本发明实施例提供的拍摄控制方法对应的程序指令/模块(例如，附图6所示的获取模块601、确定模块602及控制模块603)。处理器701通过运行存储在存储器702中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行飞行器的各种功能应用以及数据处理，即实现所述方法实施例提供的飞行器控制方法。

存储器702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飞行器使用所创建的数据等。此外，存储器702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702可选包括相对于处理器701远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至飞行器。所述网络的实施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702中，当被所述一个或者多个处理器701执行时，执行本发明实施例提供的飞行器控制方法，例如，执行以上描述的图3中的方法步骤301至步骤303，或实现图6中的601-603模块的功能。

示例性地，该飞行器还可以包括通信接口，该通信接口用以实现与其他设备，如服务器等，进行通信。飞行器包括的其他装置在此不予限定。

所述飞行器可执行本发明实施例提供的飞行器控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在飞行器实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例提供的飞行器控制方法。

本发明实施例提供了一种计算机程序产品，所述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机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被所述飞行器执行时，使所述飞行器执行本发明实施例提供的飞行器控制方法。例如，执行以上描述的图3中的方法步骤301至步骤303，或实现图6中的601-603模块的功能。

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飞行器执行本发明实施例提供的飞行器控制方法。例如，执行以上描述的图3中的方法步骤301至步骤303，或实现图6中的601-603模块的功能。

需要说明的是，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。

通过以上的实施例的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施例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。本领域普通技术人员可以理解实现所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指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如所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-OnlyMemory,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 (15)

1.一种飞行器控制方法，应用于飞行器，包括：

获取空间约束轨道的信息；

根据所述空间约束轨道的信息确定空间约束范围；

根据实时接收到的飞行控制命令，实时确定飞行方向和飞行速度，按照所述空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间约束轨道的信息包括有序空间点序列的参数，所述获取空间约束轨道的信息，包括：

通过接收终端发送的有序空间点序列的参数得到所述空间约束轨道的信息；或者

按照参数设置命令飞行，通过记录飞行过程中经过的有序空间点序列的参数得到所述空间约束轨道的信息；

其中，所述有序空间点序列包括按顺序排列的多个空间点，所述有序空间点序列的参数包括所述有序空间点序列中每个空间点的空间位置参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述空间约束轨道的信息确定空间约束范围包括：

以所述空间约束轨道为中轴线，以所述飞行器的机体尺寸为半径，将得到的空间包络管道作为所述空间约束范围。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

实时检测所述飞行器的位置，在所述飞行器飞至空间包络管道外部时，调整所述飞行器的飞行方向，以使所述飞行器返回所述空间包络管道内部，沿所述空间约束轨道飞行。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行，包括：

根据所述飞行方向将所述飞行速度沿空间约束轨道分解为切向分速度和法向分速度；

按照所述切向分速度沿空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述飞行控制命令包括前进命令、后退命令和航向角旋转命令中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在飞行过程中，当接收到除所述前进命令、后退命令和航向角旋转命令之外的飞行控制命令，或者未接收到飞行控制命令时，在当前位置悬停飞行。

8.一种飞行器控制装置，应用于飞行器，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取空间约束轨道的信息；

确定模块，用于根据所述空间约束轨道的信息确定空间约束范围；

控制模块，用于根据实时接收到的飞行控制命令，实时确定飞行方向和飞行速度，按照所述空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述空间约束轨道的信息包括有序空间点序列的参数，所述获取模块，用于：

通过接收终端发送的有序空间点序列的参数得到所述空间约束轨道的信息；或者

按照参数设置命令飞行，通过记录飞行过程中经过的有序空间点序列的参数得到所述空间约束轨道的信息；

其中，所述有序空间点序列包括按顺序排列的多个空间点，所述有序空间点序列的参数包括所述有序空间点序列中每个空间点的空间位置参数。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述确定模块，用于以所述空间约束轨道为中轴线，以所述飞行器的机体尺寸为半径，将得到的空间包络管道作为所述空间约束范围。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

所述控制模块，还用于实时检测所述飞行器的位置，在所述飞行器飞至空间包络管道外部时，调整所述飞行器的飞行方向，以使所述飞行器返回所述空间包络管道内部，沿所述空间约束轨道飞行。

12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制模块，用于：

根据所述飞行方向将所述飞行速度沿空间约束轨道分解为切向分速度和法向分速度；

按照所述切向分速度沿空间约束轨道在所述空间约束范围内飞行。

13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述飞行控制命令包括前进命令、后退命令和航向角旋转命令中的至少一种。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述控制模块，还用于：

在飞行过程中，当接收到除所述前进命令、后退命令和航向角旋转命令之外的飞行控制命令，或者未接收到飞行控制命令时，在当前位置悬停飞行。

15.一种飞行器，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；

至少一个处理器，设于所述机身；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1～8的任一项所述的方法。