CN110325940A - 一种飞行控制方法、设备、系统及存储介质 - Google Patents
一种飞行控制方法、设备、系统及存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例提供了一种飞行控制方法、设备及系统,其中,方法包括:接收穿越至少一个对象的指令,所述指令包含所述至少一个对象中每个对象的身份标识;根据所述每个身份标识对应的对象的位姿信息确定穿越所述每个对象的飞行轨迹;控制所述无人机基于所述飞行轨迹穿越所述每个对象,提高穿越障碍物的便捷性。
Description
技术领域
本发明涉及控制技术领域,尤其涉及一种飞行控制方法、设备、系统及存储介质。
背景技术
随着飞行技术的发展,无人机成为了当前比较热门的研究话题,且被广泛应用于植物保护、航空拍摄、森林火警监控等领域,给人们的生活及工作带来许多便利。由于无人机受飞行高度等因素的限制,在飞行的过程中通常会遇到障碍物,在实际应用中,无人机在飞行的过程中遇到障碍物时,只能通过用户手动操作终端来调整无人机的飞行轨迹,以避开障碍物,可见,这种避开障碍物的方式操作繁琐。
发明内容
本发明实施例提供了一种飞行控制方法、设备、系统及存储介质,可基于障碍物的位姿规划无人机的飞行轨迹,以实现自动地避开障碍物。
第一方面,本发明实施例提供了一种飞行控制方法,该方法包括:
接收穿越至少一个对象的指令,所述指令包含所述至少一个对象中每个对象的身份标识;
根据所述每个身份标识对应的对象的位姿信息确定穿越所述每个对象的飞行轨迹;
控制所述无人机基于所述飞行轨迹穿越所述每个对象。
第二方面,本发明实施例提供了另一种飞行控制方法,该方法包括:
获取参考标识;
获取所述参考标识关联的对象的位姿信息;
根据所述对象的位姿信息确定飞行轨迹;
控制所述无人机基于所述飞行轨迹飞行。
第三方面,本发明实施例提供了一种控制设备,该控制设备包括存储器和处理器;
所述存储器,用于存储至少一条程序指令,所述至少一条程序指令包括第一程序指令和第二程序指令。
所述处理器,执行所述存储器存储的所述第一程序指令,当所述第一程序指令被执行时,所述处理器用于执行如下步骤:
接收穿越至少一个对象的指令,所述指令包含所述至少一个对象中每个对象的身份标识;
根据所述每个身份标识对应的对象的位姿信息确定穿越所述每个对象的飞行轨迹;
控制所述无人机基于所述飞行轨迹穿越所述每个对象。
所述处理器,执行所述存储器存储的所述第二程序指令,当所述第二程序指令被执行时,所述处理器用于执行如下步骤:
获取参考标识;
获取所述参考标识关联的对象的位姿信息;
根据所述对象的位姿信息确定飞行轨迹;
控制所述无人机基于所述飞行轨迹飞行。
第四方面,本发明实施例提供了一种无人机系统,包括无人机和控制设备;
所述控制设备,用于执行如第一方面及第二方面所述的飞行控制方法来为所述无人机规划飞行轨迹。
所述无人机,用于根据所述飞行轨迹飞行,以穿越至少一个对象。
第五方面,本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行第一方面及第二方面所述的飞行控制方法的步骤。
第六方面,本发明实施例提供了一种计算机程序产品,其特征在于,所述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质,所述计算机程序可操作来使计算机实现第一方面及第二方面所述的飞行控制方法的步骤。
本发明实施例中,控制设备接收穿越至少一个对象(即障碍物)的指令,该指令包含该至少一个对象中每个对象的身份标识,根据每个身份标识关联的对象的位姿信息确定穿越该至少一个对象中的所有对象的飞行轨迹,控制该无人机基于所述飞行轨迹穿越该每个对象。可见,该实施方式可基于对象的位姿信息自动地规划无人机的飞行轨迹,而不需要用户手动操作来调整无人机的飞行轨迹,满足用户对无人机穿越障碍物的自动化、智能化需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种无人机系统的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的一种飞行控制方法的流程示意图;
图3是本发明实施例提供的另一种飞行控制方法的流程示意图;
图4是本发明实施例提供的一种调整后的目标图像的示意图;
图5是本发明实施例提供的一种二值化后的目标图像的示意图;
图6是本发明实施例提供的一种目标图像的示意图;
图7是本发明实施例提供的一种透视变换后的目标图像的示意图;
图8是本发明实施例提供的一种栅格化后的目标图像的示意图;
图9是本发明实施例提供的一种像素提取后的目标图像的示意图;
图10是本发明实施例提供的一种二维码图像的示意图;
图11是本发明实施例提供的一种对象与参考标识的位置关系示意图;
图12是本发明实施例提供的又一种飞行控制方法的流程示意图;
图13是本发明实施例提供的一种控制设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。另外,在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的,而非限制本发明。本发明和权利要求书所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其它含义。应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或者多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本发明实施例提供的飞行控制方法可以由一种控制设备执行,该控制设备可以设置在无人机上,也可以设置在地面端的终端(如遥控器)上。该飞行控制方法可以应用于基于无人机的飞行控制,在其他实施例中,也可以应用于能够自主移动的机器人等可运动设备的飞行控制,下面以应用于无人机的飞行控制方法进行举例说明。
实践中,无人机在飞行的过程中遇到障碍物时,只能通过用户手动操作才能使无人机避开障碍物,因此,避开障碍物的方式操作繁琐。为了解决该问题,本发明实施例提供一种飞行控制方法,该飞行控制方法中,控制设备接收穿越至少一个对象(即障碍物)的指令,该指令包含该至少一个对象中每个对象的身份标识,根据每个身份标识关联的对象的位姿信息确定穿越该至少一个对象中的所有对象的飞行轨迹,控制该无人机基于所述飞行轨迹穿越该每个对象。可见,该实施方式可基于对象的位姿信息自动地规划无人机的飞行轨迹,而不需要用户手动操作来调整无人机的飞行轨迹,满足用户对无人机穿越障碍物的自动化、智能化需求。
另外,用户还可以通过简单编程实现对无人机穿越对象的飞行轨迹的精准调整,比如用户编程输入包括穿越对象的身份标识1、2、4的指令,则控制设备可以执行本申请实施例所述的内容来自动规划飞行轨迹,并基于飞行轨迹飞行过程中穿越身份标识为1、2、4的对象,从而激发用户的编程兴趣。
本发明实施例的另一种实施方式包括:控制设备获取至少一个参考标识,针对每个参考标识,根据每个身份标识关联的对象的位姿信息确定无人机的飞行轨迹,控制该无人机基于所述飞行轨迹飞行。可见,该实施方式可基于对象的位姿信息自动地规划无人机的飞行轨迹,而不需要用户手动操作来调整无人机的飞行轨迹,提高穿越障碍物的便捷性,满足用户对无人机穿越障碍物的自动化、智能化需求。
另外,可根据对象的位姿信息自动地规划飞行轨迹,基于飞行轨迹可以自动地到达指定位置。
为了便于理解本申请所述的飞行控制方法,本申请实施例还提供一种无人机系统,即以图1所示的无人机系统进行阐述。
请参见图1,图1是本发明实施例提供的一种无人机系统的结构示意图。所述系统包括:控制设备51和无人机52。所述控制设备51可以为无人机的控制终端,具体地可以为遥控器、智能手机、平板电脑、膝上型电脑、地面站、穿戴式设备(手表、手环)中的一种或多种,所述无人机52可以是旋翼型无人机,例如四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机,也可以是固定翼无人机。无人机包括动力系统521,动力系统用于为无人机提供飞行动力,其中,动力系统521包括螺旋桨、电机、电调中的一种或多种,无人机还可以包括云台522以及拍摄装置523,拍摄装置523通过云台522搭载于无人机的主体上。拍摄装置用于在无人机的飞行过程中进行图像或视频拍摄,包括但不限于多光谱成像仪、高光谱成像仪、可见光相机及红外相机等,云台为多轴传动及增稳系统,云台电机通过调整转动轴的转动角度来对成像设备的拍摄角度进行补偿,并通过设置适当的缓冲机构来防止或减小成像设备的抖动。
在一个实施例中,该控制设备51可以配置与用户交互的交互装置,该交互装置可以是触摸显示屏、键盘、按键、摇杆、波轮中的一种或多种,该交互装置上可以提供用户界面,用户可以在控制设备51的用户界面上输入穿越至少一个对象的指令,如输入至少一个对象的身份标识等等,该控制设备51在接收到该指令之后,控制设备51可以根据每个对象的标识获取每个对象的位姿信息,并根据每个对象的位姿信息确定无人机穿越至少一个对象中的所有对象的飞行轨迹,控制无人机52基于该飞行轨迹穿越每个对象。
请参见图2,图2是本发明实施例提供的一种飞行控制方法的流程示意图,所述方法可以由控制设备执行,其中,控制设备的具体解释如前所述。如图2所示,该飞行控制方法可以包括如下步骤。
S101、接收穿越至少一个对象的指令,该指令包含该至少一个对象中每个对象的身份标识。
本发明实施例中,控制设备可以提供一个用户交互界面,用户可以根据需求在用户交互界面上输入穿越一个或多个对象的指令。比如,用户可以通过点击界面以输入穿越至少一个对象的指令,该指令包括至少一个对象中每个对象的身份标识,控制设备接收用户输入穿越至少一个对象的指令,并根据该指令包括的对象的身份标识,确定无人机需要穿越的对象。
其中,对象的身份标识为唯一能够标识该对象的标识,身份标识可以是由数字、字符、文字或字母中的至少一种组成。
S102、根据每个身份标识对应的对象的位姿信息确定穿越每个对象的飞行轨迹。
本发明实施例中,在确定需要穿越的对象后,控制设备可以根据每个对象的身份标识从数据库中获取每个对象的位姿信息,该数据库中预先存储了多个对象的位姿信息,并根据每个身份标识对应的对象的位姿信息确定穿越该每个对象的飞行轨迹。
其中,至少一个对象可以为一个或多个对象。当至少一个对象中仅包括一个对象时,控制设备可以根据该身份标识对应的对象的位姿信息确定穿越该对象的飞行轨迹;当该至少一个对象中包括多个对象时,控制设备可以根据各个对象的位姿信息确定每两个对象之间的相对位姿信息,根据相对位姿信息确定穿越至少一个对象中的所有对象的飞行轨迹。
其中,位姿信息包括平移信息和旋转信息,该平息信息是在世界坐标系下或者相机坐标系下,平移信息可以为坐标信息,旋转信息包括多个轴的旋转角度,例如:俯仰轴、偏航轴和横滚轴中的一个或者多个。在一个实施例中,该指令还携带穿越每个对象的顺序,步骤S202,包括:根据每个身份标识对应的对象的位姿信息及穿越每个对象的顺序确定穿越该每个对象的飞行轨迹。
其中,控制设备根据每个身份标识对应的对象的位姿信息及穿越每个对象的顺序确定穿越该每个对象的飞行轨迹,包括:从指令中获取穿越该每个对象的顺序;根据每个身份标识对应的对象的位姿信息,确定每两个对象的相对位姿信息;根据相对位姿信息及穿越每个对象的顺序确定穿越该至少一个对象中的所有对象的飞行轨迹。
举例来说,需要穿越的对象包括对象1、对象2和对象3,穿越每个对象的顺序为先穿越对象1,再穿越对象2,最后穿越对象3;根据对象1的位姿信息和对象2的位姿信息确定对象2与对象1的相对位姿信息,并根据对象2的位姿信息和对象3的位姿信息确定对象2与对象3的相对位姿信息;若根据对象2与对象1的相对位姿信息确定对象2位于对象1的左边,根据对象2与对象3的相对位姿信息确定对象3位于对象2的后面,则该飞行轨迹为穿越对象1后,向左边转并穿越对象2,然后调头并穿越对象3。
其中,在一个实施方式中,穿越每个对象的顺序可以为用户通过编程设定的,比如,用户编程输入的指令中除了携带待穿越的各对象的身份标识外,还可以携带穿越每个对象的顺序。
在一个实施方式中,穿越每个对象的顺序可以默认为用户输入对象的身份标识的顺序。比如,将身份标识为1的对象记为对象1,将身份标识为2的对象记为对象2,身份标识为3的对象记为对象3;若用户在控制设备的用户交互界面上依次输入1,2,3,则确定穿越每个对象的顺序为先穿越对象1,再穿越对象2,最后穿越对象3。
在一个实施方式中,穿越每个对象的顺序为用户额外设置的,或者是由控制设备根据各个对象的之间的距离设置的。比如,穿越每个对象的顺序是由控制设备根据各个对象之间的距离设置的,假设需要穿越的对象为对象1、对象2、对象3,对象1与无人机当前的距离最近,且对象1与对象2的距离最近,则穿越对象的顺序可以为先穿越对象1,再穿越对象2,最后穿越对象3。
S103、控制无人机基于该飞行轨迹穿越每个对象。
本发明实施例中,在获取到飞行轨迹后,控制设备可以控制无人机基于该飞行轨迹穿越每个对象。
其中,对象是指障碍物,障碍物的形状可以是环状,也可以是指实心的物体,当障碍物是环状物体时,穿越对象可以是指穿过环状物体的中心;当障碍物是实心的物体时,穿越对象可以是指避开实心物体飞行,如穿越对象可以是指从实心物体的上部、底部、左边或右边穿过。
本发明实施例中,控制设备接收穿越至少一个对象(即障碍物)的指令,该指令包含该至少一个对象中每个对象的身份标识,根据每个身份标识关联的对象的位姿信息确定穿越该至少一个对象中的所有对象的飞行轨迹,控制该无人机基于所述飞行轨迹穿越该每个对象。可见,该实施方式可基于对象的位姿信息自动地规划无人机的飞行轨迹,而不需要用户手动操作来调整无人机的飞行轨迹,提高穿越障碍物的便捷性,满足用户对无人机穿越障碍物的自动化、智能化需求。
另外,用户还可以通过简单编程实现对无人机穿越对象的飞行轨迹的调整,比如用户编程输入包括穿越对象的身份标识1、2、4的指令,则控制设备可以执行本申请实施例所述的内容来自动规划飞行轨迹,并基于飞行轨迹飞行过程中穿越身份标识为1、2、4的对象,从而激发用户的编程兴趣。
请参见图3,图3是本发明实施例提供的一种飞行控制方法的流程示意图,所述方法可以由控制设备执行,其中,控制设备的具体解释如前所述。该方法包括:
S201、接收穿越至少一个对象的指令,该指令包含该至少一个对象中每个对象的身份标识。
S202、针对该每个对象,根据该对象关联的参考标识,获取预先存储的该参考标识对应的相对位姿信息,该相对位姿信息为该对象与该对象关联的所述参考标识之间的相对位姿信息。
为了精准地穿过每个对象,控制设备可以根据对象的位姿信息控制无人机穿过该对象,具体的针对至少一个对象中的每个对象,控制设备可以获取与该对象关联的参考标识,根据该对象关联的参考标识,获取预先存储的该参考标识对应的相对位姿信息。
其中,位姿信息包括相对坐标信息、全局坐标信息、世界坐标信息、旋转及位移向量中的至少一种。
在步骤S202之前,还包括:基于该飞行轨迹,通过该拍摄装置获取该每个对象关联的参考标识,该拍摄装置被设置于无人机上。
在无人机基于该飞行轨迹飞行的过程中,可以控制拍摄装置进行拍摄得到获取每个对象关联的参考标识,或者控制拍摄装置通过红外扫描的方式获取每个对象关联的参考标识。此处参考标识可以是二维码,可以是随机点阵,也可以是指其他标记(Marker)。
当与对象关联的参考标识为二维码时,控制拍摄装置进行拍摄得到获取每个对象关联的参考标识包括步骤S11~S19:
S11、控制拍摄装置针对对象关联的参考标识进行拍摄,得到目标图像。
S12调整目标图像的大小。
为了去除目标图像中的噪点,以减少后续计算量,控制设备可以调整目标图像的大小,具体的,控制设备可以采用降采样方法来调整目标图像的大小,或者通过剪裁的方法来调整目标图像的大小,即对目标图像的边缘区域裁剪掉,调整后的目标图像如图4所示。
S13、对调整后的目标图像进行滤波处理。
为了进一步滤除噪点,以使图像平滑,并使目标图像中的二维码的边缘更加锐利,控制设备可以利用滤波算法对调整后的目标图像进行滤波处理,此处的滤波算法包括双边滤波或峰值滤波等等。
S14、对滤波处理后的目标图像进行二值化处理。
为了提取目标图像中的关键信息(如二维码),控制设备可以对滤波处理后的目标图像进行灰度处理,并使用动态阈值对灰度处理后目标图像进行二值化,二值化后的目标图像如图5所示,此处二值化是指将图像上的像素点的灰度值设置为0或255,也就是将整个图像呈现出明显的只有黑和白的视觉效果。
S15、从二值化处理后的目标图像中获取闭合区域。
在二值化后的目标图像上查找闭合的边缘轮廓,通常一张图像中包括多个闭合的边缘轮廓,进一步将这些边缘轮廓上的边缘点拟合成多个闭合区域,具体的,控制设备可以采用拟合算法对每个边缘轮廓进行多边形拟合,得到多个闭合区域。此处拟合算法包括拉默-道格拉斯-普克算法(Ramer Douglas Peucker algorithm)等等。
S16、从多个闭合区域中获取有效闭合区域。
由于多个闭合区域中存在无效的闭合区域,因此需要对多个闭合区域进行筛选,筛除无效闭合区域,得到有效闭合区域,如图6所示,图中白色框中的区域为无效闭合区域。具体的,根据二维码的形状可知,二维码所在的区域是接近方形(如梯形或菱形)且为凸边形,因此将多个闭合区域中不接近方形,及非凸边形的闭合区域确定为无效区域,排除无效区域,进一步,还可以对多个闭合区域中面积大于第一面积阈值或面积小于第二预设面积阈值的区域进行排除,得到有效闭合区域。
其中,第一预设面积阈值大于第二预设面积阈值,第一预设面积阈值和第二预设面积阈值可以根据二维码的大小设置。
S17、对有效闭合区域进行透视变换。
通常二维码的形状为标准的正方形,由于拍摄二维码的拍摄角度的问题,使拍摄得到二维码的形状发生畸变,使得目标图像中的二维码的形状不是标准的正方形,因此控制设备可以对有效闭合区域进行透视变换以对二维码进行矫正,进一步,采用大律算法等对矫正后的闭合区域进行二值化处理,得到透视变换后的图像如图7所示。
S18、判断二维码的有效性。
为了便于识别二维码,通常将二维码的边缘设置为黑色边框,因此,控制设备可以判断上述透视变换后的闭合区域的边缘是否为黑色边框,若不是,确定该透视变换后的闭合区域包含的二维码为无效二维;否则,确定该透视变换后的闭合区域包含的二维码作为有效二维码,并执行步骤S18。
S19、提取二维码的信息。
当确定该透视变换后的闭合区域包含的二维码为有效二维码时,将透视变换后的闭合区域栅格化,得到如图8所示的图像,由图8可知,有的白色格子中包含小部分黑色区域,有的黑色格子中包括小部分白色区域,即这些格子具有不稳定性,其中存在杂质。因此控制设备可以忽略小格子周围的像素,只提取如图9中的每个小格子中间的像素,提取像素后的闭合区域如图10所示,图10中的图像就为二维码。进一步,控制设备可以对如图10所示的图像进行识别,读取图像中的信息。其中,图10中黑色框表示1,白色框表示0。获取步骤可以是S11-S19,也可以是其中的部分步骤。
步骤S202包括:获取预先存储的与该参考标识相匹配的参考标识信息,根据该参考标识信息获取该参考标识与对象的相对位姿信息。
控制设备可以根据参考标识获取该参考标识对应的相对位姿信息,具体的,获取预先存储的与该参考标识相匹配的参考标识信息,根据该参考标识信息获取预先存储的该参考标识对应的相对位姿信息。
举例来说,参考标识为二维码,控制设备可以通过拍摄装置获取到的二维码与数据库中预先存储的二维码(即预先存储的参考标识信息)进行对比,若拍摄装置获取到的二维码与预先存储的二维码匹配,则根据预先存储的二维码获取该参考标识与对象的相对位姿信息。
其中,拍摄装置获取到的二维码与预先存储的二维码匹配可以是指拍摄得到二维码的值与预先存储的二维码的值相同或近似相同。
其中,获取相对位姿信息的过程是一个循环的过程,即当穿越了当前的对象后,控制设备可以获取与下一对象的参考标识匹配的参考标识信息,根据与下一对象的参考标识匹配的参考标识信息获取参考信息对应的位姿信息,该相对位姿信息为下一个对象与该下一个对象关联的参考标识之间的相对位姿信息,直到穿越所有的对象,结束执行获取相对位姿信息的步骤。
当参考标识为二维码时,步骤S203包括:扫描二维码,并从二维码中获取预先存储的参考标识对应的相对位姿信息。
为了降低控制设备存储信息的压力,可以将某些信息存储至接二维码的设备中,如将预先存储的参考标识对应的相对位姿信息存储该设备中,因此,控制设备可以通过扫描二维码获取预先存储的所述参考标识对应的相对位姿信息,具体的,控制设备扫描二维码,并从接二维码的设备中获取预先存储的参考标识对应的相对位姿信息。
在一个实施例中,该对象为环状物体,环状物体的形状可以为圆形或方形等等。参考标识被设置在关联的对象上,具体的,该参考标识可以设置在关联的对象的底部、上部、左边或右边等。
举例来说,假设该对象为圆环(即圆形环状物体),参考标识为二维码,参考标识被设置在对象的底部,则对象与参考标识的位姿关系如图11所示。
S203、根据参考标识对应的相对位姿信息确定对象的位姿信息。
本发明实施例中,在获取到参考标识对应的相对位姿信息后,控制设备可以根据参考标识对应的相对位姿信息确定对象的位姿信息。
其中,对象的位姿信息包括旋转信息及位移信息中的至少一种,旋转可以是指对象相对于拍摄装置的旋转角度,位移信息是指对象相对于拍摄装置的平移距离。
在一个实施例中,根据该参考标识在像素坐标系中的二维像素坐标点以及该拍摄装置在世界坐标系中的三维坐标点、该拍摄装置的内参数确定所述参考标识的位姿信息,根据该参考标识的位姿信息以及该参考标识对应的相对位姿信息确定该对象的位姿信息。
控制设备可以根据参考标识的位姿信息以及该参考标识对应的相对位姿信息确定该对象的位姿信息,具体的,控制设备可以利用位姿估计算法及该参考标识在像素坐标系中的二维像素坐标点、该拍摄装置在世界坐标系中的三维坐标点及该拍摄装置的内参数确定该参考标识的位姿信息,根据该参考标识的位姿信息以及该参考标识对应的相对位姿信息确定该对象的位姿信息。
其中,姿态估计算法可以包括N点透视算法(Perspective-n-Point,PnP)。二维像素坐标点为参考标识在图像坐标系下的特征点,世界坐标系为全局坐标系,全局坐标系是指预先已经定义的坐标系。
举例来说,该参考标识在像素坐标系中的二维像素坐标点为[uv 1]T,该拍摄装置在世界坐标系中的三维坐标点为[xc yc zc 1]T,该拍摄装置的内参数包括:焦距f,x轴和y轴方向上单位距离的像素数mx和my,光心位置μ0、v0,以及x轴和y轴之间的畸变参数γ,该参考标识在像素坐标系中的二维像素坐标点以及该拍摄装置在世界坐标系中的三维坐标点、该拍摄装置的内参数之间的关系可以表示为如下1-3式:
其中,3式中的k为常数,2和3式中的[xw yw zw 1]T为参考标识的世界坐标系下的点,R为参考标识的旋转向量,T为参考标识的位移向量,根据上述1-3式,可以解出参考标识的位姿信息,即该参考标识的是世界坐标信息、旋转及位移向量,进而根据该参考标识的位姿信息,及参考对象对应的相对位姿信息确定对象的位姿信息。
需要说明的是,通常参考标识的位姿是不变的,而无人机处于移动状态,那么控制设备可以在不同位姿,计算同一个参考标识的世界坐标信息,若计算出的世界坐标信息都是相同的,则确定计算出的世界坐标信息是正确的,否则确定计算出的世界坐标信息是错误的。
S204、根据该每个身份标识对应的对象的位姿信息生成穿越该每个对象的飞行轨迹。
S205、控制该无人机基于该飞行轨迹穿越该每个对象。
在步骤S204~S205中,为了实现自动穿越障碍物,控制设备可以根据该每个身份标识对应的对象的位姿信息生成穿越该每个对象的飞行轨迹,控制该无人机基于该飞行轨迹穿越该每个对象。
本发明实施例中,控制设备接收穿越至少一个对象(即障碍物)的指令,该指令包含该至少一个对象中每个对象的身份标识;根据该对象关联的参考标识,获取预先存储的该参考标识对应的相对位姿信息,根据参考标识对应的相对位姿信息确定对象的位姿信息,基于该对象的位姿信息控制该无人机穿越该对象。可见,该实施方式可基于对象的位姿信息自动地规划无人机的飞行轨迹,而不需要用户手动操作来调整无人机的飞行轨迹,并基于对象的姿态信息更加精准地穿越障碍物,提高穿越障碍物的便捷性,满足用户对无人机穿越障碍物的自动化、智能化需求。
另外,用户还可以通过简单编程实现对无人机穿越对象的飞行轨迹的调整,比如用户编程输入包括穿越对象的身份标识1、2、4的指令,则控制设备可以执行本申请实施例所述的内容来自动规划飞行轨迹,并基于飞行轨迹飞行过程中穿越身份标识为1、2、4的对象,从而激发用户的编程兴趣。
基于上述对一种飞行控制方法及无人机系统的描述,本发明实施例提供又一种飞行控制方法,请参见图12,所述方法可以由控制设备执行,其中,控制设备的具体解释如前所述。该方法包括:
S301、获取参考标识。
在无人机基于该飞行轨迹飞行的过程中,控制设备可以控制拍摄装置进行拍摄得到获取每个对象关联的参考标识,或者控制拍摄装置通过红外扫描的方式获取每个对象关联的参考标识。
其中,参考标识可以是二维码,可以是随机点阵,也可以是指其他标记(Marker)。该参考标识可以设置在对象上,一个对象上可以设置一个或多个参考标识。
在一个实施例中,一个对象上设置一个参考标识,比如,每个对象上仅设置与该对象关联的参考标识。当参考标识设置在与该参考标识关联的对象上时,控制设备每次可以获取一个参考标识,穿越了或到达了当前对象,再获取下一个对象关联的参考标识,直到穿越或到达所有的对象,结束获取参考标识。
在一个实施例中,一个对象上设置多个参考标识,比如,在穿越的第一个对象上设置多个参考标识,控制设备每次可以获取多个参考标识。
S302、获取该参考标识关联的对象的位姿信息。
该控制设备的数据库中包括多个参考标识关联的对象的位姿信息,控制设备可以从数据库中获取与该参考标识匹配的预先存储的参考标识,根据预先存储的参考标识获取与该参考标识关联的对象的位姿信息。
其中,位姿信息包括平移信息和旋转信息,该平息信息是在世界坐标系下或者相机坐标系下,平移信息可以为坐标信息,旋转信息包括多个轴的旋转角度,例如:俯仰轴、偏航轴和横滚轴中的一个或者多个。S303、根据该对象的位姿信息确定飞行轨迹。
本发明实施例中,参考标识与对象具有一一对应的关系,若获取到至少一个参考标识,则确定无人机需要穿越或到达至少一个对象,至少一个对象可以为一个或多个对象。当至少一个对象中仅包括一个对象时,控制设备可以根据该身份标识对应的对象的位姿信息确定无人机的飞行轨迹;当该至少一个对象中包括多个对象时,控制设备可以根据各个对象的位姿信息确定每两个对象之间的相对位姿信息,根据相对位姿信息确无人机的飞行轨迹。
S304、控制该无人机基于该飞行轨迹飞行。
本发明实施例中,在获取到飞行轨迹后,控制设备可以控制无人机基于该飞行轨迹飞行。
其中,该对象可以是指需要无人机到达的位置,比如,该位置可以是指某个建筑物。
在一个实施例中,若该对象可以是指需要无人机到达的位置,步骤S304包括:控制该无人机基于该飞行轨迹飞行,并到达所述对象所在的位置。
其中,对象可以指障碍物,障碍物的形状可以是环状,也可以是指实心的物体。
步骤S304包括:控制该无人机基于该飞行轨迹穿过该对象,或者控制该无人机基于所述飞行轨迹绕过该每个对象飞行。
在一个实施例中,当障碍物是环状物体时,控制该无人机基于该飞行轨迹飞行包括:控制该无人机基于该飞行轨迹穿过该环状物体,如,穿过该环状物体的中心。
在一个实施例中,当障碍物是实心的物体时,控制该无人机基于该飞行轨迹飞行包括:控制该无人机基于该飞行轨迹绕过每个对象飞行,如从实心物体的上部、底部、左边或右边绕过飞行。
本发明实施例中,控制设备获取至少一个参考标识,针对每个参考标识,根据每个身份标识关联的对象的位姿信息确定无人机的飞行轨迹,控制该无人机基于所述飞行轨迹飞行。可见,该实施方式可基于对象的位姿信息自动地规划无人机的飞行轨迹,而不需要用户手动操作来调整无人机的飞行轨迹,提高穿越障碍物的便捷性,满足用户对无人机穿越障碍物的自动化、智能化需求。另外,可根据对象的位姿信息自动地规划飞行轨迹,基于飞行轨迹可以自动地到达指定位置。
基于上述对一种飞行控制方法及无人机系统的描述,本发明实施例提供一种控制设备,请参见图13,该控制设备包括:至少一个处理器401,例如CPU;至少一个存储器402,通信装置403,传感器404、控制器405,上述处理器401、存储器402、通信装置403,传感器404、控制器405通过总线406连接。
通信装置403,可以用于接收无人机的飞行状态信息无人机飞行过程中拍摄设备拍摄的图像数据等。
传感器404,用于获取参考标识等。
所述存储器402用于存储至少一条程序指令,该至少一条程序指令包括第一程序指令和第二程序指令。所述处理器401可以调用存储器402中存储的第一程序指令,用于执行如下步骤:
接收穿越至少一个对象的指令,所述指令包含所述至少一个对象中每个对象的身份标识;
根据所述每个身份标识对应的对象的位姿信息确定穿越所述每个对象的飞行轨迹;
控制所述无人机基于所述飞行轨迹穿越所述每个对象。
可选的,所述处理器401可以调用存储器402中存储的第一程序指令,用于执行如下步骤:
针对所述每个身份标识对应的对象,根据所述对象关联的参考标识,获取预先存储的所述参考标识对应的相对位姿信息,所述相对位姿信息为所述对象与所述对象关联的所述参考标识之间的相对位姿信息;
根据所述参考标识对应的相对位姿信息确定所述对象的位姿信息;
基于所述对象的位姿信息生成所述无人机穿越所述对象的飞行轨迹。
可选的,所述处理器401可以调用存储器402中存储的第一程序指令,用于执行如下步骤:
基于所述飞行轨迹,通过所述拍摄装置获取所述每个对象关联的参考标识。
可选的,所述处理器401可以调用存储器402中存储的第一程序指令,用于执行如下步骤:
根据所述参考标识在像素坐标系中的二维像素坐标点以及所述拍摄装置在世界坐标系中的三维坐标点、所述拍摄装置的内参数确定所述参考标识的位姿信息;
根据所述参考标识的位姿信息,以及所述参考标识与所述对象的相对位姿信息确定所述对象的位姿信息。
可选的,所述处理器401可以调用存储器402中存储的第一程序指令,用于执行如下步骤:
获取预先存储的与所述参考标识相匹配的参考标识信息;
根据所述参考标识信息获取预先存储的所述参考标识对应的相对位姿信息。
可选的,所述处理器401可以调用存储器402中存储的第一程序指令,用于执行如下步骤:
扫描所述二维码,以获取预先存储的所述参考标识对应的相对位姿信息。
可选的,所述处理器401可以调用存储器402中存储的第一程序指令,用于执行如下步骤:
根据每个身份标识对应的对象的位姿信息及所述穿越每个对象的顺序确定穿越所述每个对象的飞行轨迹。
所述参考标识被设置在关联的对象上;所述对象为环状物体。
在一个实施例中,所述处理器401可以调用存储器402中存储的第二程序指令,用于执行如下步骤:
获取参考标识;
获取所述参考标识关联的对象的位姿信息;
根据所述对象的位姿信息确定飞行轨迹;
控制所述无人机基于所述飞行轨迹飞行。
可选的,所述处理器401可以调用存储器402中存储的第二程序指令,用于执行如下步骤:
控制所述无人机基于所述飞行轨迹穿过所述对象,或者控制所述无人机基于所述飞行轨迹绕过所述每个对象飞行。
在本发明的实施例中还提供了一种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程序,所述计算机程序被处理器执行时实现本发明图2、图3及图12所对应实施例中描述的飞行控制方法方式,也可实现图13所述本发明所对应实施例的控制设备,在此不再赘述。
所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的设备的内部存储单元,例如设备的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述设备的外部存储设备,例如所述设备上配备的插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(SecureDigital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。进一步地,所述计算机可读存储介质还可以既包括所述设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述控制设备所需的其他程序和数据。所述计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
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 AccessMemory,RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (23)
1.一种飞行控制方法,应用于控制设备,所述控制设备用于控制无人机的飞行,其特征在于,包括:
接收穿越至少一个对象的指令,所述指令包含所述至少一个对象中每个对象的身份标识;
根据所述每个身份标识对应的对象的位姿信息确定穿越所述每个对象的飞行轨迹;
控制所述无人机基于所述飞行轨迹穿越所述每个对象。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述每个身份标识对应的对象的位姿信息确定穿越所述每个对象的飞行轨迹,包括:
针对所述每个身份标识对应的对象,根据所述对象关联的参考标识,获取预先存储的所述参考标识的相对位姿信息,所述相对位姿信息为所述对象与所述对象关联的所述参考标识之间的相对位姿信息;
根据所述参考标识对应的相对位姿信息确定所述对象的位姿信息;
基于所述对象的位姿信息生成所述无人机穿越所述对象的飞行轨迹。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述无人机包括拍摄装置,所述方法还包括:
基于所述飞行轨迹,通过所述拍摄装置获取所述每个对象关联的参考标识。
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:
根据所述参考标识在像素坐标系中的二维像素坐标点以及所述拍摄装置在世界坐标系中的三维坐标点、所述拍摄装置的内参数确定所述参考标识的位姿信息;
所述根据所述参考标识对应的相对位姿信息确定所述对象的位姿信息,包括:
根据所述参考标识的位姿信息,以及所述参考标识与所述参考标识关联的对象之间的相对位姿信息确定所述对象的位姿信息。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述对象关联的参考标识,获取预先存储的所述参考标识对应的相对位姿信息,包括:
获取预先存储的与所述参考标识相匹配的参考标识信息;
根据所述参考标识信息获取预先存储的所述参考标识对应的相对位姿信息。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述参考标识为二维码,所述根据所述对象关联的参考标识,获取预先存储的所述参考标识对应的相对位姿信息,包括:
扫描所述二维码,以获取预先存储的所述参考标识对应的相对位姿信息。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法,其特征在于,所述指令还携带穿越每个对象的顺序,所述根据所述每个身份标识对应的对象的位姿信息确定穿越所述每个对象的飞行轨迹,包括:
根据每个身份标识对应的对象的位姿信息及所述穿越每个对象的顺序确定穿越所述每个对象的飞行轨迹。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述参考标识被设置在关联的对象上;所述对象为环状物体。
9.一种飞行控制方法,应用于控制设备,所述控制设备用于控制无人机的飞行,其特征在于,包括:
获取参考标识;
获取所述参考标识关联的对象的位姿信息;
根据所述对象的位姿信息确定飞行轨迹;
控制所述无人机基于所述飞行轨迹飞行。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述控制所述无人机基于所述飞行轨迹飞行,包括:
控制所述无人机基于所述飞行轨迹穿过所述对象,或者控制所述无人机基于所述飞行轨迹绕过所述对象飞行。
11.一种应用于控制设备,所述控制设备用于控制无人机的飞行,其特征在于,包括存储器和处理器;
所述存储器,用于存储程序指令;
所述处理器,执行所述存储器存储的程序指令,当程序指令被执行时,所述处理器用于执行如下步骤:
接收穿越至少一个对象的指令,所述指令包含所述至少一个对象中每个对象的身份标识;
根据所述每个身份标识对应的对象的位姿信息确定穿越所述每个对象的飞行轨迹;
控制所述无人机基于所述飞行轨迹穿越所述每个对象。
12.根据权利要求11所述的设备,其特征在于,
所述处理器,用于针对所述每个对象,根据所述对象关联的参考标识,获取预先存储的所述参考标识对应的相对位姿信息,所述相对位姿信息为所述对象与所述对象关联的所述参考标识之间的相对位姿信息;根据所述参考标识对应的相对位姿信息确定所述对象的位姿信息。
13.根据权利要求12所述的设备,其特征在于,所述无人机包括拍摄装置,
所述处理器,用于基于所述飞行轨迹,通过所述拍摄装置获取所述每个对象关联的参考标识。
14.根据权利要求13所述的设备,其特征在于,
所述处理器,还用于根据所述参考标识在像素坐标系中的二维像素坐标点以及所述拍摄装置在世界坐标系中的三维坐标点、所述拍摄装置的内参数确定所述参考标识的位姿信息;根据所述参考标识的位姿信息,以及所述参考标识与所述对象的相对位姿信息确定所述对象的位姿信息。
15.根据权利要求12所述的设备,其特征在于,
所述处理器,用于获取预先存储的与所述参考标识相匹配的参考标识信息;根据所述参考标识信息获取预先存储的所述参考标识对应的相对位姿信息。
16.根据权利要求12所述的设备,其特征在于,所述参考标识为二维码,
所述处理器,用于扫描所述二维码,以获取预先存储的所述参考标识对应的相对位姿信息。
17.根据权利要求11-16任一项所述的设备,其特征在于,
所述处理器,用于根据每个身份标识对应的对象的位姿信息及所述穿越每个对象的顺序确定穿越所述每个对象的飞行轨迹。
18.根据权利要求17所述的设备,其特征在于,所述参考标识被设置在关联的对象上;所述对象为环状物体。
19.一种控制设备,所述控制设备用于控制无人机的飞行,其特征在于,包括存储器和处理器;
所述存储器,用于存储程序指令;
所述处理器,执行所述存储器存储的程序指令,当程序指令被执行时,所述处理器用于执行如下步骤:
获取参考标识;
获取所述参考标识关联的对象的位姿信息;
根据所述对象的位姿信息确定飞行轨迹;
控制所述无人机基于所述飞行轨迹飞行。
20.根据权利要求19所述的设备,其特征在于,
所述处理器,用于控制所述无人机基于所述飞行轨迹穿过所述每个对象,或者控制所述无人机基于所述飞行轨迹绕过所述每个对象飞行。
21.一种无人机系统,其特征在于,包括无人机和控制设备;
所述控制设备,用于执行如权利要求1-10任一项所述的飞行控制方法来为所述无人机规划飞行轨迹;
所述无人机,用于根据所述飞行轨迹飞行,以穿越至少一个对象。
22.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行如权利要求1至10中任一项所述的飞行控制方法的步骤。
23.一种计算机程序产品,其特征在于,所述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质,所述计算机程序可操作来使计算机实现权利要求1至10中任一项所述的飞行控制方法的步骤。
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