CN110515390A - 飞行器自主降落方法及装置、电子设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种飞行器自主降落方法及装置、电子设备、计算机可读存储介质，属于自动控制技术领域。该方法包括：根据目标区域的目标点的坐标信息以及飞行器的定位传感器的参数信息构建降落空间；当所述飞行器到达所述降落空间上空时，在所述降落空间内规划第一降落航迹并控制所述飞行器按照所述第一降落航迹降落；在所述降落空间内搜索目标落点区域，并在搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器按照第二降落航迹降落到所述目标落点区域。本公开可以在未事先勘察落点的情况下实现飞行器自主降落，节约人力勘察的成本与资源。

Description

飞行器自主降落方法及装置、电子设备、存储介质

技术领域

本公开涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种飞行器自主降落方法及装置、电子设备、计算机可读存储介质。

背景技术

近年来，飞行器的自动控制技术在多个领域得到了快速发展与应用，例如无人机的自动飞控，载人飞行器的自动驾驶等。其中，飞行器自主降落技术又是制约上述应用的重要因素。

现有飞行器自主降落技术多数基于差分GPS(Global Positioning System，全球定位系统)或视觉辅助定位等方法，其实现过程都包含了事先勘察落点的环节，即通过对起飞点、降落点进行实地勘察，并且采集精准的GPS信息，以规划精确的航线，同时通过地面靶标、架设RTK(Real-time kinematic，实时动态，即载波相位差分技术)基站等辅助手段，最大限度的对落点环境进行优化与控制，排除干扰因素。然而，对于一些交通不便，难以勘察落点的区域，或者在一些特殊情况下(例如救灾、紧急迫降等)，不具备事先勘察的条件时，则无法按照上述方法实现自主降落。

因此有必要提出一种无需事先勘察落点即可实现飞行器自主降落的方法。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种飞行器自主降落方法及装置、电子设备、计算机可读存储介质，进而至少在一定程度上克服由于现有技术的限制和缺陷而导致的在无法事先勘察落点的情况下飞行器难以自主降落的问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种飞行器自主降落方法，包括：根据目标区域的目标点的坐标信息以及飞行器的定位传感器的参数信息构建降落空间；当所述飞行器到达所述降落空间上空时，在所述降落空间内规划第一降落航迹并控制所述飞行器按照所述第一降落航迹降落；在所述降落空间内搜索目标落点区域，并在搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器按照第二降落航迹降落到所述目标落点区域。

在本公开的一种示例性实施例中，所述定位传感器的参数信息包括定位误差参数和漂移参数，其中根据目标区域的目标点的坐标信息以及飞行器的定位传感器的参数信息构建降落空间，包括：根据所述目标点的坐标信息和所述定位传感器的定位误差参数构建基础降落空间；在所述基础降落空间的基础上，根据所述定位传感器的漂移参数构建漂移降落空间；其中，所述降落空间包括所述基础降落空间和所述漂移降落空间。

在本公开的一种示例性实施例中，所述基础降落空间为半径为R0、高度为H0的圆柱形区域，所述降落空间为上底面半径为R0、下底面半径为Rd、高度为H0的圆台形区域；其中，R0＝a·(N+D)，a≥1，N为所述目标点的坐标误差参数，D为所述定位传感器的定位误差参数；Rd＝R0+M·S1/V0，M为所述定位传感器的漂移参数，S1为所述第一降落航迹的长度，V0为所述飞行器的平均飞行速度。

在本公开的一种示例性实施例中，还包括：当在所述降落空间内未搜索到所述目标落点区域时，根据预设规则构建第一扩展空间；当在所述第一扩展空间内搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器降落到所述目标落点区域。

在本公开的一种示例性实施例中，还包括：当在所述第一扩展空间内未搜索到所述目标落点区域时，构建第二扩展空间并在所述第二扩展空间内搜索所述目标落点区域；当扩展空间的数量到达预设阈值时仍未搜索到所述目标落点区域，则判定搜索失败，规划所述飞行器返回。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预设规则包括根据所述目标区域的地面平坦度确定所述第一扩展空间的尺寸。

在本公开的一种示例性实施例中，还包括：利用地图工具在所述目标区域内确定参考区域；将所述参考区域的地图图像调至最大分辨率，确定所述目标点及其坐标信息。

在本公开的一种示例性实施例中，还包括：当检测到所述降落空间内有空中障碍物时，重新确定所述参考区域及目标点。

在本公开的一种示例性实施例中，还包括：当所述飞行器到达所述降落空间的边界时，规划所述飞行器返回所述降落空间。

在本公开的一种示例性实施例中，所述目标落点区域具有地面无异物、达到预设面积以及地面平坦度达到预设要求的特征。

根据本公开的一个方面，提供一种飞行器自主降落装置，包括：降落空间构建模块，用于根据目标区域的目标点的坐标信息以及飞行器的定位传感器的参数信息构建降落空间；第一规划模块，用于当所述飞行器到达所述降落空间上空时，在所述降落空间内规划第一降落航迹并控制所述飞行器按照所述第一降落航迹降落；第二规划模块，用于在所述降落空间内搜索目标落点区域，并在搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器按照第二降落航迹降落到所述目标落点区域。

根据本公开的一个方面，提供一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任意一项所述的方法。

根据本公开的一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的方法。

本公开的示例性实施例具有以下有益效果：

本公开的示例性实施例提供的方法及装置中，通过构建目标点上方的降落空间，在降落空间内规划第一降落航迹，在降落的同时搜索合适的目标落点区域，并根据目标落点区域规划第二降落航迹。一方面，无需事先对目标区域进行落点勘察即可实现飞行器自主降落，从而可应用于向交通不便的地区运输物品、灾难情况下投放物资、紧急事故时的迫降等场景中，能够降低勘察成本、节省资源，具有较好的应用前景。另一方面，飞行器可根据地面的实时状况确定目标落点区域以及降落航迹，对于落点的选择更加自主灵活，相对于现有技术中只能降落在事先确定的落点区域，本实施例的方法对于地面资源的利用更加充分有效。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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示意性示出本示例性实施例中一种飞行器自主降落方法的流程图；

图2示意性示出本示例性实施例中一种目标点确定方法的流程图；

图3示意性示出本示例性实施例中一种目标点确定过程的示意图；

图4示意性示出本示例性实施例中一种降落空间构建方法的流程图；

图5示意性示出本示例性实施例中一种降落空间模型的示意图；

图6示意性示出本示例性实施例中另一种降落空间模型的示意图；

图7示意性示出本示例性实施例中一种目标落点区域搜索方法的流程图；

图8示意性示出本示例性实施例一种扩展空间模型的示意图；

图9示意性示出本示例性实施例中一种飞行器自主降落装置的结构框图；

图10示意性示出本示例性实施例中一种电子设备；

图11示意性示出本示例性实施例中一种计算机可读存储介质。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

本公开的示例性实施例首先提供了一种飞行器自主降落方法。所述飞行器可以是无人机、直升机、载人旋翼机等，可以配置定位传感器与图像处理系统。其中，定位传感器可以实时检测飞行器的位置参数，例如经度、维度、海拔等；图像处理系统通常可以包括图像采集模块(例如机载相机)与图像分析模块(例如内置的图像分析软件)，分别用于对飞行器降落的目标区域进行图像(或信息)采集与分析识别。如图1所示，该方法可以包括步骤S110至步骤S130。

步骤S110中，根据目标区域的目标点的坐标信息以及飞行器的定位传感器的参数信息构建降落空间。

其中，目标区域是指飞行器执行任务所要降落的大致区域，通常可以是一个较大的区域，例如一个小区、一个村庄等。目标点是指事先规划的参考落点，由于本实施例应用于无法事先勘察落点的场景，因此目标点不是通过事先勘察确定的。如图2所示，目标点可以通过步骤S210及步骤S220确定：步骤S210中，利用地图工具在所述目标区域内确定参考区域；步骤S220中，将所述参考区域的地图图像调至最大分辨率，确定所述目标点及其坐标信息。

以使用无人机为四川凉山悬崖村运送物资，以及使用Google Earth地图工具为例，对步骤S210及步骤S220进行示例性说明。如图3所示，首先由外部导入任务，无人机可以从该任务中提取目标区域301为悬崖村的信息。然后无人机通过Google Earth对目标区域301的地图图像进行粗略识别，确定适合降落的参考区域302。无人机再次利用GoogleEarth将参考区域302的地图图像调至最大分辨率，以显示清晰度最高的地图图像，在该地图图像中进行精细识别，进一步确定适合降落的目标点303，并可以通过Google Earth获取该目标点的坐标信息。该过程可以由无人机通过内置的地图工具以及识别算法自动完成，实际应用中仅需要人工输入任务的目标区域，也可以由外部工具分析或人工选取目标点后导入无人机。需要说明的是，参考区域的选取也可以通过多步完成，例如在粗略确定参考区域后，逐渐放大地图图像的分辨率，识别的精细程度逐渐增加，从而将参考区域的范围逐渐缩小，直到确定目标点。粗略识别及精细识别的算法可以示例性说明如下：首先采集目标区域各点的海拔数值，并按对应各点的位置顺序排列，形成一个数值矩阵；根据参考区域的大小确定子矩阵的行列数，在数值矩阵中取样并统计，将统计结果符合要求的子矩阵对应的区域确定为参考区域，此处主要考虑地面平坦度；对参考区域进行图像分析，通过颜色区分、形状检测、纹理分析、智能对比等方法，排除异常区域，确定适合降落的目标点。

在确定目标点后，可以在目标点的上方构建降落空间，降落空间是指在飞行器的降落过程中允许其移动的空间区域，其形状或尺寸参数与目标点的坐标信息以及飞行器的定位传感器的参数信息相关。降落空间的具体构建方法在后面的实施例中将具体说明。

步骤S120中，当所述飞行器到达所述降落空间上空时，在所述降落空间内规划第一降落航迹并控制所述飞行器按照所述第一降落航迹降落。

其中，第一降落航迹的起点可以是降落空间的顶部。降落空间的高度H可以通过多种方法确定。例如以飞行器的图像采集模块的清晰成像距离作为参考：通常飞行器距离地面越近，拍照的清晰度越高，在某一距离下，照片的清晰度刚好满足图像分析的要求，则该距离为清晰成像距离，降落空间的高度H可以略大于该清晰成像距离。也可以根据降落空间的形状与尺寸、目标区域的地形特征、飞行器的航线高度等确定H，还可以根据经验确定H等。第一降落航迹的终点可以是目标点，需要说明的是，第一降落航迹可视为飞行器的过渡降落状态，飞行器最终并非按照第一降落航迹降落到目标点，其最终的降落航迹及落点由下述步骤S130中的第二降落航迹及目标落点区域确定。

步骤S130中，在所述降落空间内搜索目标落点区域，并在搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器按照第二降落航迹降落到所述目标落点区域。

飞行器通常可以在按照第一降落航迹降落的同时搜索目标落点区域。其中，目标落点区域是指实际任务执行中适合飞行器降落的区域，通常与目标点不是同一区域：目标点是利用地图工具静态识别出的区域，具有一定的模糊性，特别在地图图像清晰度不高的情况下，目标点识别的可靠性较低；并且地图图像具有一定的滞后性，无法反映目标点的当前状态以及实时变化，例如目标点近期出现了积水，已不适合飞行器降落的情况。因此需要在降落空间内搜索目标落点区域。在搜索完成后，飞行器可以根据当前位置与目标落点区域的位置规划第二降落航迹，并将降落路线由第一降落航迹切换为第二降落航迹。

在本示例性实施例中，通过构建目标点上方的降落空间，在降落空间内规划第一降落航迹，在降落的同时搜索合适的目标落点区域，并根据目标落点区域规划第二降落航迹。一方面，无需事先对目标区域进行落点勘察即可实现飞行器自主降落，从而可应用于向交通不便的地区运输物品、灾难情况下投放物资、紧急事故时的迫降等场景中，能够降低勘察成本、节省资源，具有较好的应用前景。另一方面，飞行器可根据地面的实时状况确定目标落点区域以及降落航迹，对于落点的选择更加自主灵活，相对于现有技术中只能降落在事先确定的落点区域，本实施例的方法对于地面资源的利用更加充分有效。

在一示例性实施例中，所述定位传感器的参数信息可以包括定位误差参数和漂移参数。如图4所示，根据目标区域的目标点的坐标信息以及飞行器的定位传感器的参数信息构建降落空间可以包括：步骤401，根据所述目标点的坐标信息和所述定位传感器的定位误差参数构建基础降落空间；步骤402，在所述基础降落空间的基础上，根据所述定位传感器的漂移参数构建漂移降落空间；其中，所述降落空间包括所述基础降落空间和所述漂移降落空间。在没有误差的情况下，按照第一降落航迹向目标点降落可以简化为：飞行器首先飞到目标点上空的中心线上(中心线为通过目标点的铅垂线)，然后按照中心线垂直降落。然而，由于目标点存在坐标误差，并且飞行器存在定位传感器的定位误差，则飞行器在降落过程难以精确的始终处于中心线上，其实际飞行路线可能是以中心线为中心，向四周扩展的一个区域，则可以以上述两个误差为扩展基准，得到基础降落空间。定位误差是定位传感器在飞行器静止状态下检测其位置坐标时产生的，此外定位传感器在飞行器运动状态下还可能产生坐标漂移：通常在运动状态下，随着时间的积累，定位坐标会以当前坐标为中心，在一定半径的圆形区域内漂移。所以飞行器在降落过程中，由于需要一定的飞行时间，实际可能的飞行范围要大于基础降落空间，因此以定位传感器的漂移参数为扩展基准，在基础降落空间外部构建了漂移降落空间。

举例而言，在一示例性实施例中，如图5所示，所述基础降落空间501可以为半径为R0、高度为H0的圆柱形区域，所述漂移降落空间502可以为基础降落空间501外围的环台柱形区域，则所述降落空间为上底面半径为R0、下底面半径为Rd、高度为H0的圆台形区域；其中，R0＝a·(N+D)，a≥1，N为所述目标点的坐标误差参数，D为所述定位传感器的定位误差参数；Rd＝R0+M·S1/V0，M为所述定位传感器的漂移参数，S1为所述第一降落航迹504的长度，V0为所述飞行器503的平均飞行速度。N与D的量纲为长度单位，例如m、cm等；M的量纲为长度/时间单位，例如m/s、cm/s等。

在图5中，P0为目标点的理论坐标，P1为中心线与地面的交接处坐标，则P1＝P0–DH，DH为P0的高程误差。以P1为中心构建基础降落空间501，基础降落空间501的半径可以大于N+D，因此系数a≥1，可以根据经验确定a，也可以参考目标区域状况及实际环境等确定a，例如目标区域内的GPS信号强时a的取值可以适当的小，或者目标区域有一定风速的情况下a的取值可以适当的大等。定位传感器的漂移程度可视为与飞行时间成正比，在此基础上可以近似认为飞行器503匀速降落(注意匀速降落是指单位时间内降落的高度相同，匀速飞行是指单位时间内飞行距离相同，二者是不同的概念)，则漂移降落空间502可以是图中所示的随高度下降均匀扩展的环台柱形区域。假设飞行器503按照第一降落航迹504一直降落到降落空间的底部，则所用时间为S1/V0，在底部的坐标漂移为M·S1/V0，因此可得Rd＝R0+M·S1/V0。进一步可得到飞行器降落到高度h位置时，该位置的降落空间半径Rh＝R0+(1-h/H0)·M·S1/V0。在其他实施例中，可以近似认为飞行器匀速飞行并螺旋降落，其螺旋半径随飞行器高度的降低而越来越大，漂移降落空间可以如图6所示，其侧视图的边界是曲线型，飞行器降落单位高度所用的时间越来越多，因此上部区域的半径增加较慢，下部区域的半径增加较快。

需要说明的是，第一降落航迹与第二降落航迹可以规划为从起点平移到终点的上空以及从终点的上空垂直降落的路线，也可以规划为从起点螺旋降落到终点，还可以规划为斜向降落或者上述各种降落路线的叠加形式等。其中，第一降落航迹与第二降落航迹的形式可以相同，也可以不同。在一示例性实施例中，参考图5与图6所示，第一降落航迹可以是螺旋降落的形式，则在降落过程中，飞行器可以充分利用降落空间，在较大的范围内搜索目标落点区域，则更有利于搜索出目标落点区域。

在一示例性实施例中，如图7所示，所述方法还可以包括：步骤S701，当在所述降落空间内未搜索到所述目标落点区域时，根据预设规则构建第一扩展空间；步骤S702，当在所述第一扩展空间内搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器降落到所述目标落点区域。其中，预设规则可以包括判断在降落空间内未搜索到目标落点区域的条件(例如经过多少时间或多少降落高度等仍未搜索到目标落点区域判断搜索失败)、第一扩展空间的形状及尺寸、第一扩展空间内的搜索方式等。

在一示例性实施例中，所述方法还可以包括：步骤S703，当在所述第一扩展空间内未搜索到所述目标落点区域时，构建第二扩展空间并在所述第二扩展空间内搜索所述目标落点区域；步骤S704，当扩展空间的数量到达预设阈值时仍未搜索到所述目标落点区域，则判定搜索失败，规划所述飞行器返回。实际中可以构建N个扩展空间，无法搜索到目标落点区域时，扩大搜索范围到下一个扩展空间。当然，N不得超过预设阈值。本实施例中，预设规则还可以包括判断在每个扩展空间内未搜索到目标落点区域的条件、每个扩展空间的形状及尺寸、每个扩展空间内的搜索方式等。

在一示例性实施例中，如图8所示，第一扩展空间801可以为高度为H1，底面半径为R1的环台柱形区域；第二扩展空间为高度可以为H2，底面半径为R2的环台柱形区域…第N扩展空间802可以为高度为Hn，底面半径为Rn的环台柱形区域。图中仅示出了两个扩展空间，实际应用中可根据情况构建多个扩展空间。其中，H1≥H2≥…≥Hn，R1、R2…Rn之间相对大小无特别限定，可以相同，也可以不同。因此，各扩展空间组合在一起，可以形成类似阶梯的形状结构，飞行器可以一边降落一边扩大飞行范围，以在更大的扩展空间内搜索目标区域落点。通常各扩展空间的尺寸参数可以根据基础降落空间的尺寸参数以及经验系数来确定，例如R1＝R2＝Rn＝b·R0，H1＝c1·H，H2＝c2·H，Hn＝cn·H，其中b、c1、c2、cn是经验系数，可以根据经验确定。在一示例性实施例中，H1＝H2＝…＝Hn，即飞行器在下降到H1高度后，可以保持该高度并不断扩大飞行范围，以搜索目标落点区域。

在一示例性实施例中，所述预设规则可以包括根据所述目标区域的地面平坦度确定所述第一扩展空间的尺寸。如果目标区域的地面平坦度较高，则存在目标落点区域的概率较高，可以每次扩展较小的空间，例如使R1＝R0，以减少搜索时间、降低复杂度。如果目标区域的地面平坦度较低，则存在目标落点区域的概率较低，可以每次扩展较大的空间，例如使R1＝2R0，以减小低概率带来的影响，更快的搜索出目标落点区域。

在一示例性实施例中，为了保障自主降落的顺利进行，所述方法还可以包括：当检测到所述降落空间内有空中障碍物时，重新确定所述参考区域及目标点。空中障碍物可能发生在两种情况下：一种情况是在利用地图工具确定目标点时，未能发现目标点上方的空中障碍物(例如在地图工具的拍照日期后，该目标点上方长出了树木)，则飞行器到达降落空间上方后，通过图像处理系统发现了空中障碍物，可以判断目标点已经不适合降落，重新选择目标点。另一种情况是飞行器到达降落空间上方时还不存在空中障碍物，在降落过程中有空中障碍物出现在目标点上方的区域内(例如风将塑料袋刮到该区域，飞过一只鸟等)，则飞行器同样可以判断目标点已经不适合降落，重新选择目标点。需要补充的是，对于空中障碍物的判断可以预设一些条件，例如飞行器的图像处理系统持续的发现空中障碍物超过一定时间，判断存在空中障碍物，则可以过滤掉某些障碍物“路过”的情况，或者飞行器对于图像中的某些画面无法识别(例如塑料袋通常难以识别)，也可以判断该区域异常等。

在飞行器降落过程中，由于定位传感器的定位误差及漂移等的影响，难以精确的实时控制飞行器的降落轨迹，飞行器可能飞出降落空间。则在一示例性实施例中，所述方法还可以包括：当所述飞行器到达所述降落空间的边界时，规划所述飞行器返回所述降落空间。返回降落空间可以是在该高度处，通过附加一个平移的航迹使飞行器回到原降落航迹上，也可以通过预设算法规划一条返回原降落航迹的路线，使当前降落航迹与原降落航迹在某个位置重合，还可以是返回中心线并重新规划降落航迹等。

在一示例性实施例中，所述目标落点区域可以具有地面无异物、达到预设面积以及地面平坦度达到预设要求的特征。飞行器可以通过图像处理系统，实时获取地表纹理特征信息，实时检测地面平坦度信息等，并可以结合SLAM(Simultaneous Localization AndMapping，即时定位与地图构建)方法，对降落空间及扩展空间的地面环境进行实时建图，以确定目标落点区域。通常上述三个特征是飞行器降落所必需的条件：地面无异物是指地面无障碍物，也无积水等非地表特征；达到预设面积是指目标落点区域需要达到飞行器降落所需的面积；地面平坦度达到预设要求是指需要排除地面坑洼不平或坡度较大等情况。

需要补充的是，目前LiDAR(Light Detection And Ranging，激光探测与测量)系统越来越多的应用于飞行器中，其通过激光扫描得到含有空间三维信息和激光强度信息的数据，可对目标区域实现精确测绘。因此配备了LiDAR系统的飞行器能够更好的搜索目标落点区域，以及对降落空间实时检测等，从而应用本示例性实施例的方法实现自主降落。LiDAR系统中通常也包含数码相机等图像采集模块，因此其可视为一种特殊的图像处理系统。

本公开的示例性实施例还提供了一种飞行器自主降落装置，如图9所示，该飞行器自主降落装置900可以包括：降落空间构建模块910，用于根据目标区域的目标点的坐标信息以及飞行器的定位传感器的参数信息构建降落空间；第一规划模块920，用于当所述飞行器到达所述降落空间上空时，在所述降落空间内规划第一降落航迹并控制所述飞行器按照所述第一降落航迹降落；第二规划模块930，用于在所述降落空间内搜索目标落点区域，并在搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器按照第二降落航迹降落到所述目标落点区域。

在一示例性实施例中，所述定位传感器的参数信息可以包括定位误差参数和漂移参数；所述降落空间构建模块可以包括：基础降落空间构建单元，用于根据所述目标点的坐标信息和所述定位传感器的定位误差参数构建基础降落空间；漂移降落空间构建单元，用于在所述基础降落空间的基础上，根据所述定位传感器的漂移参数构建漂移降落空间；其中，所述降落空间包括所述基础降落空间和所述漂移降落空间。

在一示例性实施例中，所述基础降落空间为半径为R0、高度为H0的圆柱形区域，所述降落空间为上底面半径为R0、下底面半径为Rd、高度为H0的圆台形区域；其中，R0＝a·(N+D)，a≥1，N为所述目标点的坐标误差参数，D为所述定位传感器的定位误差参数；Rd＝R0+M·S1/V0，M为所述定位传感器的漂移参数，S1为所述第一降落航迹的长度，V0为所述飞行器的平均飞行速度。

在一示例性实施例中，所述飞行器自主降落装置还可以包括：扩展空间构建模块，用于当在所述降落空间内未搜索到所述目标落点区域时，根据预设规则构建第一扩展空间，以及当在所述第一扩展空间内搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器降落到所述目标落点区域。

在一示例性实施例中，所述扩展空间构建模块还可以用于当在所述第一扩展空间内未搜索到所述目标落点区域时，构建第二扩展空间并在所述第二扩展空间内搜索所述目标落点区域；所述飞行器自主降落装置还可以包括：异常处理模块，用于当扩展空间的数量到达预设阈值时仍未搜索到所述目标落点区域，则判定搜索失败，规划所述飞行器返回。

在一示例性实施例中，所述预设规则可以包括根据所述目标区域的地面平坦度确定所述第一扩展空间的尺寸。

在一示例性实施例中，所述飞行器自主降落装置还可以包括：目标确定模块，用于利用地图工具在所述目标区域内确定参考区域，以及将所述参考区域的地图图像调至最大分辨率，确定所述目标点及其坐标信息。

在一示例性实施例中，所述目标确定模块还可以用于当检测到所述降落空间内有空中障碍物时，重新确定所述参考区域及目标点。

在一示例性实施例中，所述飞行器自主降落装置还可以包括：异常处理模块，用于当所述飞行器到达所述降落空间的边界时，规划所述飞行器返回所述降落空间。

在一示例性实施例中，所述目标落点区域可以具有地面无异物、达到预设面积以及地面平坦度达到预设要求的特征。

以上飞行器自主降落装置中各模块/单元的具体细节在方法部分的实施例中已经详细说明，因此不再赘述。

本公开的示例性实施例还提供了一种能够实现上述方法的电子设备。

所属技术领域的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

下面参照图10来描述根据本公开的这种示例性实施例的电子设备1000。图10显示的电子设备1000仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图10所示，电子设备1000以通用计算设备的形式表现。电子设备1000的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元1010、上述至少一个存储单元1020、连接不同系统组件(包括存储单元1020和处理单元1010)的总线1030、显示单元1040。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元1010执行，使得所述处理单元1010执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元1010可以执行如图1中所示的步骤：步骤S110，根据目标区域的目标点的坐标信息以及飞行器的定位传感器的参数信息构建降落空间；步骤S120，当所述飞行器到达所述降落空间上空时，在所述降落空间内规划第一降落航迹并控制所述飞行器按照所述第一降落航迹降落；步骤S130，在所述降落空间内搜索目标落点区域，并在搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器按照第二降落航迹降落到所述目标落点区域。

存储单元1020可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)1021和/或高速缓存存储单元1022，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)1023。

存储单元1020还可以包括具有一组(至少一个)程序模块1025的程序/实用工具1024，这样的程序模块1025包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线1030可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备1000也可以与一个或多个外部设备1200(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备1000交互的设备通信，和/或与使得该电子设备1000能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口1050进行。并且，电子设备1000还可以通过网络适配器1060与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器1060通过总线1030与电子设备1000的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备1000使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开示例性实施例的方法。

本公开的示例性实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。

参考图11所示，描述了根据本公开的示例性实施例的用于实现上述方法的程序产品1100，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本公开的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

此外，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的示例性实施例，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。

Claims (14)

1.一种飞行器自主降落方法，其特征在于，包括：

根据目标区域的目标点的坐标信息以及飞行器的定位传感器的参数信息构建降落空间；

当所述飞行器到达所述降落空间上空时，在所述降落空间内规划第一降落航迹并控制所述飞行器按照所述第一降落航迹降落；

在所述降落空间内搜索目标落点区域，并在搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器按照第二降落航迹降落到所述目标落点区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位传感器的参数信息包括定位误差参数和漂移参数，其中根据目标区域的目标点的坐标信息以及飞行器的定位传感器的参数信息构建降落空间，包括：

根据所述目标点的坐标信息和所述定位传感器的定位误差参数构建基础降落空间；

在所述基础降落空间的基础上，根据所述定位传感器的漂移参数构建漂移降落空间；

其中，所述降落空间包括所述基础降落空间和所述漂移降落空间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基础降落空间为半径为R0、高度为H0的圆柱形区域，所述降落空间为上底面半径为R0、下底面半径为Rd、高度为H0的圆台形区域；

其中，R0＝a·(N+D)，a≥1，N为所述目标点的坐标误差参数，D为所述定位传感器的定位误差参数；

Rd＝R0+M·S1/V0，M为所述定位传感器的漂移参数，S1为所述第一降落航迹的长度，V0为所述飞行器的平均飞行速度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当在所述降落空间内未搜索到所述目标落点区域时，根据预设规则构建第一扩展空间；

当在所述第一扩展空间内搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器降落到所述目标落点区域。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

当在所述第一扩展空间内未搜索到所述目标落点区域时，构建第二扩展空间并在所述第二扩展空间内搜索所述目标落点区域；

当扩展空间的数量到达预设阈值时仍未搜索到所述目标落点区域，则判定搜索失败，规划所述飞行器返回。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设规则包括根据所述目标区域的地面平坦度确定所述第一扩展空间的尺寸。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

利用地图工具在所述目标区域内确定参考区域；

将所述参考区域的地图图像调至最大分辨率，确定所述目标点及其坐标信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

当检测到所述降落空间内有空中障碍物时，重新确定所述参考区域及目标点。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述飞行器到达所述降落空间的边界时，规划所述飞行器返回所述降落空间。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标落点区域具有地面无异物、达到预设面积以及地面平坦度达到预设要求的特征。

11.一种飞行器自主降落装置，其特征在于，包括：

降落空间构建模块，用于根据目标区域的目标点的坐标信息以及飞行器的定位传感器的参数信息构建降落空间；

第一规划模块，用于当所述飞行器到达所述降落空间上空时，在所述降落空间内规划第一降落航迹并控制所述飞行器按照所述第一降落航迹降落；

第二规划模块，用于在所述降落空间内搜索目标落点区域，并在搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器按照第二降落航迹降落到所述目标落点区域。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

扩展空间构建模块，用于当在所述降落空间内未搜索到所述目标落点区域时，根据预设规则构建第一扩展空间；以及当在所述第一扩展空间内搜索到所述目标落点区域时，规划所述飞行器降落到所述目标落点区域。

13.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；以及

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1-10任一项所述的方法。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-10任一项所述的方法。