CN110345945B - 一种参考航点数据的传输方法、装置及无人机 - Google Patents

一种参考航点数据的传输方法、装置及无人机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种参考航点数据的传输方法，应用于无人机，所述方法包括：获取所述无人机的飞行位置和飞行状态；根据所述飞行位置和所述飞行状态计算出需要获取的参考航点数据的数量；根据所述需要获取的参考航点数据的数量从所述无人机的存储器中读取预设数量的参考航点数据；将所述参考航点数据传输给所述无人机的制导系统。本发明还公开一种参考航点数据的传输装置及无人机，本发明使获取参考航点数据的过程更加灵活、高效，保证数据传输的可靠性，且降低内存消耗。

Description

一种参考航点数据的传输方法、装置及无人机
技术领域
本发明涉及无人机数据处理领域，尤其涉及一种参考航点数据的传输方法、装置及无人机。
背景技术
目前，无人机在制导过程中，需要实时获取参考航点数据的信息。现有的获取参考航点数据的方法一般是将所有的参考航点数据一次性全部读取到内存中，再传输给制导系统，这样不仅可靠性难以保证，同时需要消耗大量的内存空间。
发明内容
为了克服现有技术中获取参考航点数据时难以保证可靠性，消耗内存空间的问题，本发明的目的在于提供一种参考航点数据的传输方法、装置及无人机。
为了实现上述目的，本发明提供一种参考航点数据的传输方法，应用于无人机，所述方法包括：
获取所述无人机的飞行位置和飞行状态，其中，所述飞行状态包括所述无人机的飞行速度和航向角；
根据所述飞行位置和所述飞行状态，计算需要获取的参考航点数据的数量；
根据所述需要获取的参考航点数据的数量，从所述无人机的存储器中读取预设数量的参考航点数据；
将所述参考航点数据传输给所述无人机的制导系统。
进一步地，所述根据所述需要获取的参考航点数据的数量，从所述无人机的存储器中读取预设数量的参考航点数据，具体包括：
根据所述需要获取的参考航点数据的数量，计算待读取的参考航点数据的索引；
根据所述待读取的参考航点数据的索引，读取所述预设数量的参考航点数据。
进一步地，所述待读取的参考航点数据的索引包括起始数据索引和终止数据索引，则所述根据所述待读取的参考航点数据的索引，读取所述预设数量的参考航点数据，具体包括：
按照索引顺序根据所述起始数据索引和所述终止数据索引，依次读取所述预设数量的参考航点数据。
进一步地，所述根据所述参考航点数据的数量，计算待读取的参考航点数据的索引，具体包括：
根据上一次读取的参考航点数据的起始数据索引和所述需要获取的参考航点数据的数量，计算所述待读取的参考航点数据的起始数据索引；
根据所述待读取的参考航点数据的起始数据索引和所述预设数量，计算所述待读取的参考航点数据的终止数据索引。
进一步地，所述方法还包括：
建立与每个所述参考航点数据一一对应的索引。
进一步地，所述方法还包括：
根据读取的参考航点数据，计算无人机的飞行轨迹。
进一步地，所述方法还包括：
根据所述飞行位置和所述飞行状态，判断上一次读取的参考航点数据是否满足飞行轨迹计算需要；
若上一次读取的参考航点数据不满足飞行轨迹计算需要，则根据所述飞行位置和所述飞行状态，计算需要读取的参考航点数据的数量。
进一步地，所述方法还包括：
若上一次读取的参考航点数据满足飞行轨迹计算需要，则重复读取上一次读取的参考航点数据。
本发明还提供一种参考航点数据的传输装置，应用于无人机，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述无人机的飞行位置和飞行状态，其中，所述飞行状态包括所述无人机的飞行速度和航向角；
计算模块，用于根据所述飞行位置和所述飞行状态，计算需要获取的参考航点数据的数量；
读取模块，用于根据所述需要获取的参考航点数据的数量，从所述无人机的存储器中读取预设数量的参考航点数据；
传输模块，用于将所述参考航点数据传输给所述无人机的制导系统。
进一步地，所述读取模块还用于：
根据所述需要获取的参考航点数据的数量，计算待读取的参考航点数据的索引；
根据所述待读取的参考航点数据的索引，读取所述预设数量的参考航点数据。
进一步地，所述待读取的参考航点数据的索引包括起始数据索引和终止数据索引，所述读取模块还用于：
按照索引顺序根据所述起始数据索引和所述终止数据索引，依次读取所述预设数量的参考航点数据。
进一步地，所述读取模块还用于：
根据上一次读取的参考航点数据的起始数据索引和所述需要获取的参考航点数据的数量，计算所述待读取的参考航点数据的起始数据索引；
根据所述待读取的参考航点数据的起始数据索引和所述预设数量，计算所述待读取的参考航点数据的终止数据索引。
进一步地，所述获取模块还用于建立与每个所述参考航点数据一一对应的索引。
进一步地，所述读取模块还用于根据读取的参考航点数据，计算无人机的飞行轨迹。
进一步地，所述获取模块还用于：
根据所述飞行位置和所述飞行状态，判断上一次读取的参考航点数据是否满足飞行轨迹计算需要；
若上一次读取的参考航点数据不满足飞行轨迹计算需要，则根据所述飞行位置和所述飞行状态，计算需要读取的参考航点数据的数量。
进一步地，所述获取模块还用于：
若上一次读取的参考航点数据满足飞行轨迹计算需要，则重复读取上一次读取的参考航点数据。
本发明还提供一种无人机，包括机身、与所述机身相连的机臂、设于所述机臂的动力装置以及设于所述机身的飞控，所述飞控包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被配置成由所述处理器执行，所述计算机可读程序被所述处理器执行时实现上述的方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过获取无人机的飞行位置和飞行状态，根据飞行位置和飞行状态计算需要获取的参考航点数据的数量，根据需要获取的参考航点数据的数量从存储器中读取预设地址的预设数量的参考航点数据，从而使获取参考航点数据的过程更加灵活、高效，保证数据传输的可靠性，且降低内存消耗。
附图说明
图1为本发明实施例提供的无人机的示意图；
图2为本发明实施例提供的参考航点数据的传输方法的应用场景图；
图3为本发明实施例提供的无人机的飞控的内部结构示意图；
图4为本发明第一实施例提供的参考航点数据的传输方法流程图；
图5为本发明第一实施例提供的参考航点数据的传输方法的子步骤流程图；
图6为本发明实施例提供的无人机飞行轨迹的计算示意图；
图7为本发明第二实施例提供的参考航点数据的传输方法流程图；
图8为本发明实施例提供的参考航点数据的传输装置示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，本发明实施例提供的参考航点数据的传输方法应用于无人机100，无人机100可以为合适的无人飞行器，包括固定翼无人飞行器和旋转翼无人飞行器，例如直升机、四旋翼机和具有其他数量的旋翼和/或旋翼配置的飞行器。无人机100还可以是其他可移动物体，例如载人飞行器、航模、无人飞艇和无人热气球等。
在一些实施例中，无人机100包括机身10、与机身10相连的机臂20、设于机臂20上的动力装置(图中未示出)以及设于机身10的飞控(图中未示出)，动力装置用于为无人机100提供飞行动力。如图2-3所示，该无人机的飞控至少包括存储器11、处理器12、通信总线13以及网络接口14。
其中，参考航点数据存储于存储器11中，参考航点数据为无人机的参考航线上的数据点，包括经度，纬度和高度信息，也可以包含航点半径，航点类型(飞越型、环绕型)等信息。存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器11在一些实施例中可以是飞控的内部存储单元，例如该飞控的硬盘。存储器11在另一些实施例中也可以是飞控的外部存储器，例如飞控上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器11还可以既包括飞控的内部存储单元也包括外部存储器。存储器11不仅可以用于存储安装于飞控的应用软件及各类数据，例如参考航点数据的传输方法程序01的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
处理器12在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器11中存储的程序代码或处理数据，例如执行参考航点数据的传输方法程序01等。
该总线13可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
进一步地，飞控还可以包括网络接口14，网络接口14可选的可以包括有线接口和/或无线接口(如WI-FI接口、蓝牙接口等)，通常用于在该飞控与其他电子设备之间建立通信连接。
图3仅示出了具有组件11-14以及参考航点数据的传输方法程序01的飞控，本领域技术人员可以理解的是，图3示出的结构并不构成对飞控的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图4所示，本发明第一实施例提供的参考航点数据的传输方法，包括：
步骤S101：获取无人机的飞行位置和飞行状态，其中，所述飞行状态包括所述无人机的飞行速度和航向角。
在一种实施方式中，处理器为制导系统，制导系统获取无人机的飞行位置和飞行状态，其中，飞行位置包括无人机的当前的经度、纬度、高度、偏离参考航线的距离信息等，飞行状态包括无人机飞行的速度、加速度、航向角、受力信息等。
步骤S102：根据所述飞行位置和所述飞行状态，计算需要获取的参考航点数据的数量。
其中，飞行位置和飞行状态决定需要获取的参考航点数据的多少，例如，若无人机当前的速度较大、偏离参考航线的距离较远，则需要获取较多的参考航点数据，反之，需要获取较少的参考航点数据。
步骤S103：根据所述需要获取的参考航点数据的数量，从所述无人机的存储器中读取预设数量的参考航点数据。
如图5所示，在一种实施方式中，步骤S103包括：
步骤S201：根据所述需要获取的参考航点数据的数量，计算待读取的参考航点数据的索引。
在一种实施方式中，存储器为航点分发系统的存储设备，在存储器中预先建立与每个参考航点数据一一对应的索引，待读取的参考航点数据的索引包括起始数据索引和终止数据索引，设定起始数据索引index的初始值为0。制导系统计算出需要获取的参考航点数据的数量step后，发送至航点分发系统，航点分发系统将index+step的值赋值给index。
读取的参考航点数据首先传输至制导系统的总线接口，总线接口一次可以接收的参考航点数据数量为固定值，例如，M个。因此，每次从航点分发系统读取的预设数量的参考航点数据为固定值，即M个。航点分发系统根据初始数据索引和预设数量的参考航点数据，计算出终止数据索引，即终止数据索引为index+M，制导系统读取初始数据索引和终止数据索引之间的M个参考航点数据。当制导系统再接收到需要获取的参考航点数据的数量时，根据上一次读取的参考航点数据的起始数据索引和需要获取的参考航点数据的数量计算出待读取的参考航点数据的起始数据索引，即再次计算index+step，将index+step的值赋值给index。
步骤S202：根据所述待读取的参考航点数据的索引，读取所述预设数量的参考航点数据。
具体的，制导系统按照索引顺序查找起始数据索引和终止数据索引之间的索引，按照索引顺序依次读取预设数量的参考航点数据。
步骤S104：将所述参考航点数据传输给所述无人机的制导系统。
具体的，制导系统的总线接口读取参考航点数据后，将参考航点数据传输给制导系统，制导系统根据参考航点数据计算出无人机的飞行轨迹。请参考图6，在一种实施中，制导系统利用L1制导算法计算横向机动的需用过载，进而实现轨迹追踪。图6中参考航点数据a为参考航线b上的点，无人机的位置c为飞行轨迹d上的点。L1制导算法为在参考航线b上选择与无人机距离为L1的参考航点数据a，连接参考航点数据a和无人机的位置c形成连线e，根据速度方向与连线e方向的夹角即可计算出横向机动需用过载。
上述实施例中，通过获取无人机的飞行位置和飞行状态，根据飞行位置和飞行状态计算出需要获取的参考航点数据的数量，根据需要获取的参考航点数据的数量从存储器中读取预设地址的预设数量的参考航点数据，从而可以节省内存空间，且参考航点数据数据的传输过程更加灵活、高效。
如图7所示，本发明第二实施例提供的参考航点数据的传输方法，其与第一实施例的区别在于，方法还包括：
步骤S301：根据所述飞行位置和所述飞行状态，判断上一次读取的参考航点数据是否满足飞行轨迹计算需要。若上一次读取的参考航点数据不满足飞行轨迹计算需要，则执行步骤S302；若上一次读取的参考航点数据满足飞行轨迹计算需要，则执行步骤S303。
其中，上一次读取的参考航点数据的数量为M个，若无人机的飞行位置和飞行状态的变化处于预设范围内，上一次读取的参考航点数据可以满足下一轮的轨迹计算需要，若无人机的飞行位置和飞行状态的变化超过预设范围，则需要重新增加新的参考航点数据，以满足下一轮轨迹计算需要。
步骤S302：根据所述飞行位置和所述飞行状态，计算需要读取的参考航点数据的数量。
步骤S303：重复读取上一次读取的参考航点数据。
例如，若需要增加参考航点数据，制导系统将需要读取的参考航点数据的数量发送给航点分发系统，若不需要增加参考航点数据，制导系统发送向航点分发系统发送的参考航点数据的数量为0，航点分发系统不更新起始数据索引，制导系统重复读取上一次读取的参考航点数据。
例如，index初始值为0，如果第一次计算出的step为0，则航点分发系统取出wp1-wpM这M个参考航点数据发送至制导系统，第二次计算出的step为1，则航点分发系统取出wp2-wp(M+2)这M个参考航点数据发送至制导系统。
上述实施例中，根据飞行位置和飞行状态判断上一次读取的参考航点数据是否满足飞行轨迹计算需要，如果不满足，则计算出需要读取的参考航点数据数量，若满足，则重复读取上一次读取的参考航点数据，提高数据读取效率，节省数据占用的内存空间。
如图8所示，本发明实施例提供的参考航点数据的传输装置，应用于无人机，装置包括：
获取模块10，用于获取所述无人机的飞行位置和飞行状态，其中，所述飞行状态包括所述无人机的飞行速度和航向角；
计算模块20，用于根据所述飞行位置和所述飞行状态，计算需要获取的参考航点数据的数量；
读取模块30，用于根据所述需要获取的参考航点数据的数量，从所述无人机的存储器中读取预设数量的参考航点数据；
传输模块40，用于将所述参考航点数据传输给所述无人机的制导系统。
进一步地，所述读取模块30还用于：
根据所述需要获取的参考航点数据的数量，计算待读取的参考航点数据的索引；
根据所述待读取的参考航点数据的索引，读取所述预设数量的参考航点数据。
进一步地，所述待读取的参考航点数据的索引包括起始数据索引和终止数据索引，所述读取模块30还用于：
按照索引顺序根据所述起始数据索引和所述终止数据索引，依次读取所述预设数量的参考航点数据。
进一步地，所述读取模块30还用于：
根据上一次读取的参考航点数据的起始数据索引和所述需要获取的参考航点数据的数量，计算所述待读取的参考航点数据的起始数据索引；
根据所述待读取的参考航点数据的起始数据索引和所述预设数量，计算所述待读取的参考航点数据的终止数据索引。
进一步地，所述获取模块10还用于建立与每个所述参考航点数据一一对应的索引。
进一步地，所述读取模块30还用于根据读取的参考航点数据，计算无人机的飞行轨迹。
进一步地，所述获取模块10还用于：
根据所述飞行位置和所述飞行状态，判断上一次读取的参考航点数据是否满足飞行轨迹计算需要；
若上一次读取的参考航点数据不满足飞行轨迹计算需要，则根据所述飞行位置和所述飞行状态，计算需要读取的参考航点数据的数量。
进一步地，所述获取模块10还用于：
若上一次读取的参考航点数据满足飞行轨迹计算需要，则重复读取上一次读取的参考航点数据。
上述获取模块10、计算模块20、读取模块30及传输模块40等程序模块被执行时所实现的功能或操作步骤与上述实施例大体相同，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (17)

1.一种参考航点数据的传输方法，应用于无人机，其特征在于，所述方法包括：
获取所述无人机的飞行位置和飞行状态，其中，所述飞行状态包括所述无人机的飞行速度和航向角；
根据所述飞行位置和所述飞行状态，计算需要获取的参考航点数据的数量；
根据所述需要获取的参考航点数据的数量，从所述无人机的存储器中读取预设数量的参考航点数据；
将所述参考航点数据传输给所述无人机的制导系统。
2.如权利要求1所述的参考航点数据的传输方法，其特征在于，所述根据所述需要获取的参考航点数据的数量，从所述无人机的存储器中读取预设数量的参考航点数据，具体包括：
根据所述需要获取的参考航点数据的数量，计算待读取的参考航点数据的索引；
根据所述待读取的参考航点数据的索引，读取所述预设数量的参考航点数据。
3.如权利要求2所述的参考航点数据的传输方法，其特征在于，所述待读取的参考航点数据的索引包括起始数据索引和终止数据索引，则，所述根据所述待读取的参考航点数据的索引，读取所述预设数量的参考航点数据，具体包括：
按照索引顺序根据所述起始数据索引和所述终止数据索引，依次读取所述预设数量的参考航点数据。
4.如权利要求3所述的参考航点数据的传输方法，其特征在于，所述根据所述参考航点数据的数量，计算待读取的参考航点数据的索引，具体包括：
根据上一次读取的参考航点数据的起始数据索引和所述需要获取的参考航点数据的数量，计算所述待读取的参考航点数据的起始数据索引；
根据所述待读取的参考航点数据的起始数据索引和所述预设数量，计算所述待读取的参考航点数据的终止数据索引。
5.如权利要求2所述的参考航点数据的传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
建立与每个所述参考航点数据一一对应的索引。
6.如权利要求1所述的参考航点数据的传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据读取的参考航点数据，计算无人机的飞行轨迹。
7.如权利要求1所述的参考航点数据的传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述飞行位置和所述飞行状态，判断上一次读取的参考航点数据是否满足飞行轨迹计算需要；
若上一次读取的参考航点数据不满足飞行轨迹计算需要，则根据所述飞行位置和所述飞行状态，计算需要读取的参考航点数据的数量。
8.如权利要求7所述的参考航点数据的传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
若上一次读取的参考航点数据满足飞行轨迹计算需要，则重复读取上一次读取的参考航点数据。
9.一种参考航点数据的传输装置，应用于无人机，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述无人机的飞行位置和飞行状态，其中，所述飞行状态包括所述无人机的飞行速度和航向角；
计算模块，用于根据所述飞行位置和所述飞行状态，计算需要获取的参考航点数据的数量；
读取模块，用于根据所述需要获取的参考航点数据的数量，从所述无人机的存储器中读取预设数量的参考航点数据；
传输模块，用于将所述参考航点数据传输给所述无人机的制导系统。
10.如权利要求9所述的参考航点数据的传输装置，其特征在于，所述读取模块还用于：
根据所述需要获取的参考航点数据的数量，计算待读取的参考航点数据的索引；
根据所述待读取的参考航点数据的索引，读取所述预设数量的参考航点数据。
11.如权利要求10所述的参考航点数据的传输装置，其特征在于，所述待读取的参考航点数据的索引包括起始数据索引和终止数据索引，所述读取模块还用于：
按照索引顺序根据所述起始数据索引和所述终止数据索引，依次读取所述预设数量的参考航点数据。
12.如权利要求11所述的参考航点数据的传输装置，其特征在于，所述读取模块还用于：
根据上一次读取的参考航点数据的起始数据索引和所述需要获取的参考航点数据的数量，计算所述待读取的参考航点数据的起始数据索引；
根据所述待读取的参考航点数据的起始数据索引和所述预设数量，计算所述待读取的参考航点数据的终止数据索引。
13.如权利要求10所述的参考航点数据的传输装置，其特征在于，所述获取模块还用于建立与每个所述参考航点数据一一对应的索引。
14.如权利要求9所述的参考航点数据的传输装置，其特征在于，所述读取模块还用于根据读取的参考航点数据，计算无人机的飞行轨迹。
15.如权利要求9所述的参考航点数据的传输装置，其特征在于，所述获取模块还用于：
根据所述飞行位置和所述飞行状态，判断上一次读取的参考航点数据是否满足飞行轨迹计算需要；
若上一次读取的参考航点数据不满足飞行轨迹计算需要，则根据所述飞行位置和所述飞行状态，计算需要读取的参考航点数据的数量。
16.如权利要求15所述的参考航点数据的传输装置，其特征在于，所述获取模块还用于：
若上一次读取的参考航点数据满足飞行轨迹计算需要，则重复读取上一次读取的参考航点数据。
17.一种无人机，其特征在于，包括机身、与所述机身相连的机臂、设于所述机臂的动力装置以及设于所述机身的飞控，所述飞控包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被配置成由所述处理器执行，所述计算机可读程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-8任意一项所述的方法。
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