CN111158393B - 一种无人机的控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种无人机的控制方法、装置、电子设备及存储介质，通过确定编队中除目标无人机外的飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机；获取目标无人机的目标预设航线以及偏航无人机的实际飞行航线；若检测到实际飞行航线与目标预设航线存在交叉点，且交叉点位于目标无人机的前方，确定目标无人机与偏航无人机的第一距离，目标无人机与交叉点的第二距离；当第一距离小于第一预设距离阈值或第二距离小于第二预设距离阈值时，确定规避飞行的规避偏航角和规避加速度；根据规避偏航角和规避加速度生成规避航线，并控制目标无人机沿规避航线飞行，进而降低由于偏航无人机发生飞行偏航导致的无人机之间的相撞概率，提高编队中无人机飞行的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种无人机的控制方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
近年来，随着人类科技水平的快速发展，在保持一定功能的条件下，小尺寸、低成本、快速制造的无人机已实现量产化，大规模低成本的无人机通过自组织协同，可完成各种高性能、高成本的有人机才能完成的复杂任务，具有环境适应能力强、灵活性高、覆盖面积广等优势，使得无人机编队执行诸如目标区域搜索、地形探测、环境监视以及目标打击等任务成为未来的发展趋势。
但现有的能够进行编队飞行的无人机一般只能按照预先规划好的航线飞行，当编队中的有无人机在飞行过程中由于故障或遇到障碍物等原因出现偏航的时候，各无人机之间由于缺乏相互间的感知和协调能力，易导致正常飞行的无人机与出现偏航的无人机之间发生碰撞。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种无人机的控制方法、装置、电子设备及存储介质，当无人机在编队飞行过程中检测到存在发生飞行偏航的无人机时，可以及时根据规避偏航角和规避加速度生成规避航线，并控制无人机按照规避航线飞行，从而可以帮助增加无人机之间的相互感知能力，对偏航无人机进行规避，以降低由于偏航无人机发生飞行偏航导致的无人机之间的相撞概率，提高编队中无人机飞行的安全性。
第一方面，本申请实施例提供了一种无人机的控制方法，所述控制方法包括：
确定目标无人机所属的飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机；
获取所述目标无人机的目标预设航线，以及所述偏航无人机的实际飞行航线；
若检测到所述实际飞行航线与所述目标预设航线之间存在交叉点，且所述交叉点位于所述目标无人机的飞行前方，确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离，以及所述目标无人机与所述交叉点之间的第二距离；
当所述第一距离小于第一预设距离阈值或所述第二距离小于第二预设距离阈值时，确定所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度；
根据所述规避偏航角和所述规避加速度生成目标无人机的规避航线，并控制所述目标无人机按照所述规避航线飞行。
进一步地，所述确定目标无人机所属的飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机，包括：
获取飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中每个编队无人机的预设航线和实际航线；
基于每个所述编队无人机的预设航线和实际航线，确定其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机。
进一步地，通过以下步骤确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离：
获取每一时刻所述偏航无人机发送给所述目标无人机的电磁波信号，其中，所述电磁波信号中携带有所述偏航无人机发送电磁波信号的起始时刻，以及所述目标无人机接收电磁波信号的终止时刻；
根据所述电磁波信号中的起始时刻和终止时刻，确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离。
进一步地，通过以下步骤确定所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度：
根据预设的多个偏航角和多个加速度，计算同一时刻下所述目标无人机进行规避飞行时的多个规避动作参数，其中，偏航角为所述目标无人机进行规避飞行时的规避航线与所述目标预设航线之间的夹角，加速度为所述目标无人机进行规避飞行时的加速度；
从所述多个规避动作参数中选取数值最小的规避动作参数为目标规避动作参数；
确定所述目标规避动作参数对应的偏航角和加速度为所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角和规避加速度。
进一步地，通过以下步骤计算规避动作参数：
J＝X1×β+X2×n+X3×d+X4×a+X5×Δv+X6×ts；
式中：J为所述规避动作参数；β为所述偏航角；a为所述加速度；X1～X6为权重系数；n为所述目标无人机的规避航线与其他编队无人机中每个编队无人机的预设航线之间轨迹交点的总数量；d为所述目标无人机的实际位置到所述目标预设航线之间的距离；ts为目标无人机和/或偏航无人机飞过所述交叉点的最小规避时间；Δv为最小规避时间内的速度变化量。
进一步地，在根据所述规避偏航角和所述规避加速度生成规避航线，并控制所述目标无人机按照所述规避航线飞行之后，所述控制方法还包括：
当所述偏航无人机和/或所述目标无人机飞过所述交叉点之后，控制所述目标无人机返回至所述目标预设航线，并沿所述目标预设航线飞行。
进一步地，通过以下步骤确定所述目标无人机返回至所述目标预设航线：
在所述目标无人机的规避飞行过程中，分别调整β、n、d、a、Δv和ts；
当β、n、d、a、Δv和ts均减少至零时，确定所述目标无人机返回至所述目标预设航线。
进一步地，所述控制方法还包括：
确定所述目标无人机返回到所述目标预设航线时的第一时刻；
确定所述目标无人机若未进行规避飞行的话，所述目标无人机在所述第一时刻后的第二时刻时在所述目标预设航线上飞行的预设位置；
控制所述目标无人机在所述第二时刻时飞行至所述预设位置。
第二方面，本申请实施例提供了一种无人机的控制装置，所述控制装置包括：
偏航目标确定模块，用于确定目标无人机所属的飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机；
航线获取模块，用于获取所述目标无人机的目标预设航线，以及所述偏航无人机的实际飞行航线；
距离确定模块，用于若检测到所述实际飞行航线与所述目标预设航线之间存在交叉点，且所述交叉点位于所述目标无人机的飞行前方，确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离，以及所述目标无人机与所述交叉点之间的第二距离；
规避参数确定模块，用于当所述第一距离小于第一预设距离阈值或所述第二距离小于第二预设距离阈值时，确定所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度；
规避控制模块，用于根据所述规避偏航角和所述规避加速度生成目标无人机的规避航线，并控制所述目标无人机按照所述规避航线飞行。
进一步地，所述偏航目标确定模块在用于确定目标无人机所属的飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机时，所述偏航目标确定模块具体用于：
获取飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中每个编队无人机的预设航线和实际航线；
基于每个所述编队无人机的预设航线和实际航线，确定其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机。
进一步地，所述距离确定模块用于通过以下步骤确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离：
获取每一时刻所述偏航无人机发送给所述目标无人机的电磁波信号，其中，所述电磁波信号中携带有所述偏航无人机发送电磁波信号的起始时刻，以及所述目标无人机接收电磁波信号的终止时刻；
根据所述电磁波信号中的起始时刻和终止时刻，确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离。
进一步地，所述规避参数确定模块用于通过以下步骤确定所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度：
根据预设的多个偏航角和多个加速度，计算同一时刻下所述目标无人机进行规避飞行时的多个规避动作参数，其中，偏航角为所述目标无人机进行规避飞行时的规避航线与所述目标预设航线之间的夹角，加速度为所述目标无人机进行规避飞行时的加速度；
从所述多个规避动作参数中选取数值最小的规避动作参数为目标规避动作参数；
确定所述目标规避动作参数对应的偏航角和加速度为所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角和规避加速度。
进一步地，所述规避参数确定模块用于通过以下步骤计算规避动作参数：
J＝X1×β+X2×n+X3×d+X4×a+X5×Δv+X6×ts；
式中：J为所述规避动作参数；β为所述偏航角；a为所述加速度；X1～X6为权重系数；n为所述目标无人机的规避航线与其他编队无人机中每个编队无人机的预设航线之间轨迹交点的总数量；d为所述目标无人机的实际位置到所述目标预设航线之间的距离；ts为目标无人机和/或偏航无人机飞过所述交叉点的最小规避时间；Δv为最小规避时间内的速度变化量。
进一步地，所述控制装置还包括：
控制模块，用于当所述偏航无人机和/或所述目标无人机飞过所述交叉点之后，控制所述目标无人机返回至所述目标预设航线，并沿所述目标预设航线飞行。
进一步地，所述控制模块在所述偏航无人机和/或所述目标无人机飞过所述交叉点之后，所述控制模块用于通过以下步骤确定所述目标无人机返回至所述目标预设航线：
在所述目标无人机的规避飞行过程中，分别调整β、n、d、a、Δv和ts；
当β、n、d、a、Δv和ts均减少至零时，确定所述目标无人机返回至所述目标预设航线。
进一步地，所述控制装置还包括：
返回时刻确定模块，用于确定所述目标无人机返回到所述目标预设航线时的第一时刻；
位置确定模块，用于确定所述目标无人机若未进行规避飞行的话，所述目标无人机在所述第一时刻后的第二时刻时在所述目标预设航线上飞行的预设位置；
飞行控制模块，用于控制所述目标无人机在所述第二时刻时飞行至所述预设位置。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上所述的无人机的控制方法的步骤。
第四方面，本申请实施例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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上所述的无人机的控制方法的步骤。
本申请实施例提供了一种无人机的控制方法、装置、电子设备及存储介质，先确定目标无人机所属的飞机编队中存在飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机，其中，偏航无人机为飞机编队除目标无人机之外的其他编队无人机中的任意一个；然后获取偏航无人机的实际飞行航线以及目标无人机的目标预设航线，根据获取的目标预设航线和实际飞行航线，检测实际飞行航线与目标预设航线之间是否存在交叉点；若实际飞行航线与目标预设航线之间存在交叉点，且交叉点位于目标无人机的飞行前方，确定目标无人机与偏航无人机之间的第一距离，以及目标无人机与交叉点之间的第二距离；当第一距离小于第一预设距离阈值或第二距离小于第二预设距离阈值时，目标无人机开始进行规避飞行，确定目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度；根据规避偏航角和规避加速度生成目标无人机的规避航线，并控制目标无人机按照规避航线飞行。这样，当无人机在编队飞行过程中检测到存在发生飞行偏航的无人机时，可以及时根据规避偏航角和规避加速度生成规避航线，并控制无人机按照规避航线飞行，从而可以帮助增加无人机之间的相互感知能力，对偏航无人机进行规避，以降低由于偏航无人机发生飞行偏航导致的无人机之间的相撞概率，提高编队中无人机飞行的安全性。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种无人机的控制方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的另一种无人机的控制方法的流程图；
图3至图8为飞机编队中各个编队无人机在飞行过程中不同时刻的位置及预计姿态示意图；
图9为本申请实施例提供的一种无人机的控制装置的结构示意图；
图10为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。
现有的能够进行编队飞行的无人机一般只能按照预先规划好的航线飞行，当编队中有无人机在飞行过程中由于故障或遇到障碍物等原因出现偏航的时候，各无人机之间由于缺乏相互间的感知和协调能力，易导致正常飞行的无人机与出现偏航的无人机之间发生碰撞。基于此，本申请提供了一种无人机的控制方法、装置、电子设备及存储介质，当无人机在编队飞行过程中检测到存在发生飞行偏航的无人机时，可以及时根据规避偏航角和规避加速度生成规避航线，并控制无人机按照规避航线飞行，从而可以帮助增加无人机之间的相互感知能力，对偏航无人机进行规避，以降低由于偏航无人机发生飞行偏航导致的无人机之间的相撞概率，提高编队中无人机飞行的安全性。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种无人机的控制方法的流程图。如图1中所示，本申请实施例提供的无人机的控制方法，包括：
S101，确定目标无人机所属的飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机。
在本申请实施例的优选方案中，S101具体包括以下步骤：
获取飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中每个编队无人机的预设航线和实际航线；
基于每个所述编队无人机的预设航线和实际航线，确定其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机。
该步骤中，确定偏航无人机为飞机编队中除目标无人机之外的其他编队无人机中的任意一个，飞机编队中的无人机在飞行过程中，编队中的所有无人机都自带避障模块，飞机编队中的目标无人机能够通过微波、激光、红外或图像等方式，实时获取飞机编队中除目标无人机之外的其他任意一架编队无人机的实际位置，并与预设航线对比，通过获取飞机编队中除目标无人机之外的其他任意一架编队无人机的实际位置与预设航线之间的角度或距离，确定所述角度大于预设角度阈值或所述距离大于预设距离阈值的无人机为偏航无人机。
示例性的，预设角度阈值的范围在5°～10°之间，即5≤Δθmax≤10°，预设距离阈值通常由编队无人机的尺寸、相邻预设航线的间距等条件决定，当无人机的角度大于预设角度阈值或距离大于预设距离阈值时，确定所述无人机为偏航无人机。
S102，获取所述目标无人机的目标预设航线，以及所述偏航无人机的实际飞行航线。
该步骤中，飞机编队中的无人机起飞前，由地面控制系统对飞机编队中的所有无人机进行路径规划，生成一组相互平行的飞行路径，每条路径对应一架编队无人机。进而，飞机编队中的目标无人机可以获取自身的目标预设航线。
S103，若检测到所述实际飞行航线与所述目标预设航线之间存在交叉点，且所述交叉点位于所述目标无人机的飞行前方，确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离，以及所述目标无人机与所述交叉点之间的第二距离。
该步骤中，根据步骤102中得到的偏航无人机的实际飞行航线，判断偏航无人机的实际飞行航线与目标无人机的目标预设航线，判断两者之间是否存在交叉点以及交叉点是否位于目标无人机的飞行前方；如果交叉点位于目标无人机的飞行前方，则继续计算目标无人机与偏航无人机之间的第一距离，以及目标无人机与所述交叉点之间的第二距离。
在本实施例的优选方案中，通过以下步骤确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离：
获取每一时刻所述偏航无人机发送给所述目标无人机的电磁波信号，其中，所述电磁波信号中携带有所述偏航无人机发送电磁波信号的起始时刻，以及所述目标无人机接收电磁波信号的终止时刻；
根据所述电磁波信号中的起始时刻和终止时刻，确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离。
该方案中，飞机编队中的每架编队无人机的机身上均装备有信号发射器，可以向飞机编队中的其他编队无人机实时发送电磁波信号；偏航无人机向目标无人机实时发送电磁波信号，电磁波信号中携带有所述偏航无人机发送电磁波信号的起始时刻t1，目标无人机收到偏航无人机发送的电磁波信号，此时的电磁波信号中携带有目标无人机接收电磁波信号的终止时刻t2，计算目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离L，其中L＝(t2-t1)×v，v为电磁波速度。
除此之外，还可以定位信号源的方位，从而确定偏航无人机的实际位置，将偏航无人机多个时刻的实际位置连在一起，即可得到偏航无人机的实际飞行航线。
S104，当所述第一距离小于第一预设距离阈值或所述第二距离小于第二预设距离阈值时，确定所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度。
该步骤中，根据步骤103中得到的目标无人机与偏航无人机之间的第一距离，以及目标无人机与所述交叉点之间的第二距离，判断第一距离与第一预设距离阈值、第二距离与第二预设距离阈值之间的关系，如果第一距离小于第一预设距离阈值，或第二距离小于第二预设距离阈值时，则确定目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度，其中，第一预设距离阈值和第二预设距离阈值均为3至5倍的无人机的机身尺寸。
S105，根据所述规避偏航角和所述规避加速度生成目标无人机的规避航线，并控制所述目标无人机按照所述规避航线飞行。
该步骤中，目标无人机根据S104中得到的规避偏航角以及规避加速度生成目标无人机的规避航线，并控制所述目标无人机按照所述规避航线飞行。目标无人机在下一时刻重复上面的步骤，得到更新的规避偏航角以及规避加速度，从而实时调整自身的规避航线。
本申请实施例提供的无人机的控制方法，应用于编队中的无人机，根据规避偏航角和规避加速度生成目标无人机的规避航线，并控制目标无人机按照规避航线飞行。这样，无人机在编队飞行过程中与编队中其他无人机发生碰撞或遇到障碍物时，按照规避偏航角和规避加速度生成的规避航线飞行，能够保证无人机在规避过程中不与编队中其它无人机发生碰撞。
进一步地，通过以下步骤确定所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度：
根据预设的多个偏航角和多个加速度，计算同一时刻下所述目标无人机进行规避飞行时的多个规避动作参数，用字母J表示规避动作参数；其中，偏航角为所述目标无人机进行规避飞行时的规避航线与所述目标预设航线之间的夹角，用β表示偏航角；加速度为所述目标无人机进行规避飞行时的加速度，用a表示加速度。
将预设的多个偏航角β和多个加速度a进行两两组合，可以得到多组β-a组合，预测使用各组β-ɑ组合后的飞行轨迹，并计算每组β-ɑ组合对应的规避动作参数J。
从所述多个规避动作参数中选取数值最小的规避动作参数为目标规避动作参数；确定所述目标规避动作参数对应的偏航角和加速度为所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角和规避加速度。
根据预测后的飞行轨迹，确定偏离预设航线最小的飞行轨迹为最优飞行轨迹，此时，最优飞行轨迹对应的β-ɑ组合为规避偏航角和规避加速度，且规避动作参数J为最小值。
实际应用中，规避动作主要由规避偏航角及规避速度两个变量确定。其中，规避偏航角为规避航线与目标预设航线之间的夹角，规避速度为目标无人机执行规避动作时的速度大小。由于在单次规避动作中，规避速度是持续变化的，为了方便计算，在本实施例中，目标无人机的飞控系统以规避加速度代替规避速度进行解算。
目标无人机的飞控系统通过计算获取最优的规避动作参数(即获取最优的规避偏航角和规避加速度)，并以此进行规避。
通常情况下，在一个规避周期中，规避动作的策略包括：
(1)在该规避周期中，目标无人机的规避偏航角应尽可能小；
(2)在该规避周期中，目标无人机的规避航线与其他编队无人机中每个编队无人机的预设航线之间轨迹交点的总数量n应尽可能少；
(3)在该规避周期的终点，目标无人机的实际位置与目标预设航线之间的距离d应尽可能小；
(4)在该规避周期中，目标无人机与其他编队无人机中每个编队无人机飞行方向所成角度φ应较小，且不能超过90°；
(5)在该规避周期中，目标无人机的规避加速度不超过预设阈值；
(6)最小规避时间ts不应过长。
由上述规避动作的策略可知，将涉及到无人机规避动作的参数按照重要性进行整合，得到规避动作参数。
具体的，通过以下步骤计算规避动作参数：
J＝X1×β+X2×n+X3×d+X4×a+X5×Δv+X6×ts；
式中：J为所述规避动作参数；β为目标无人机的偏航角；a为目标无人机的加速度；X1～X6为权重系数；n为所述目标无人机的规避航线与其他编队无人机中每个编队无人机的预设航线之间轨迹交点的总数量；d为所述目标无人机的实际位置到所述目标预设航线之间的距离；ts为目标无人机和/或偏航无人机飞过所述交叉点的最小规避时间；Δv为最小规避时间内的速度变化量。
由于选取的6个参数的重要度不同，因而每个参数前都对应着一个权重，根据不断的实验可知，通常情况下，权重系数从X1至X6的权重依次降低。权重系数的具体值使通过软件不断仿真测量，逐渐测出来的；例如：选取多个无人机进行规避的场景，根据无人机的规避动作，不断调节权重系数X1至X6的大小，通过仿真得出较好的规避动作对应的权重系数，再通过多个场景的验证，得出权重系数从X1至X6的确定值。
目标无人机预存偏航角集合{β1，β2，……，βm}和若干个加速度{a1，a2，……，an}；目标无人机执行规避动作时，从集合{β1，β2，……，βm}和集合{a1，a2，……，an}中选取不同的值进行组合，得到若干组(βi，aj)，其中，i＝1，2……m，j＝1，2……n；通过各组(βi，aj)，对目标无人机的规避轨迹进行预测，从而得出各组(βi，aj)对应的规避轨迹和对应的J值，通过预测的规避轨迹和规避轨迹对应的J值，可以明显的看出：当预测的规避轨迹最好时，规避轨迹对应的J值最小，进而本申请方案选取最小的Jmin对应的(βi，aj)。
根据无人机的规避动作的策略，尽量使规避动作参数公式中对应的β、a、n、d、ts和Δv尽可能的小，这样，保证规避动作参数j尽可能的小，就可以尽可能的符合无人机的规避动作的策略。
求Jmin的方法可以采用以一定间隔遍历法、插值拟合并求极值法、粒子群以及遗传算法等。
本申请实施例提供了一种无人机的控制方法，先确定目标无人机所属的飞机编队中存在飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机，其中，偏航无人机为飞机编队除目标无人机之外的其他编队无人机中的任意一个；然后获取偏航无人机的实际飞行航线以及目标无人机的目标预设航线，根据获取的目标预设航线和实际飞行航线，检测实际飞行航线与目标预设航线之间是否存在交叉点；若实际飞行航线与目标预设航线之间存在交叉点，且交叉点位于目标无人机的飞行前方，确定目标无人机与偏航无人机之间的第一距离，以及目标无人机与交叉点之间的第二距离；当第一距离小于第一预设距离阈值或第二距离小于第二预设距离阈值时，目标无人机开始进行规避飞行，确定目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度；根据规避偏航角和规避加速度生成目标无人机的规避航线，并控制目标无人机按照规避航线飞行。这样，当无人机在编队飞行过程中检测到存在发生飞行偏航的无人机时，可以及时根据规避偏航角和规避加速度生成规避航线，并控制无人机按照规避航线飞行，从而可以帮助增加无人机之间的相互感知能力，对偏航无人机进行规避，以降低由于偏航无人机发生飞行偏航导致的无人机之间的相撞概率，提高编队中无人机飞行的安全性。
请参阅图2，图2为本申请实施例提供的另一种无人机的控制方法的流程图。如图2中所示，本申请实施例提供的无人机的控制方法，包括：
S201，确定目标无人机所属的飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机；
S202，获取所述目标无人机的目标预设航线，以及所述偏航无人机的实际飞行航线；
S203，若检测到所述实际飞行航线与所述目标预设航线之间存在交叉点，且所述交叉点位于所述目标无人机的飞行前方，确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离，以及所述目标无人机与所述交叉点之间的第二距离；
S204，当所述第一距离小于第一预设距离阈值或所述第二距离小于第二预设距离阈值时，确定所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度；
S205，根据所述规避偏航角和所述规避加速度生成目标无人机的规避航线，并控制所述目标无人机按照所述规避航线飞行；
其中，S201至S205的描述可以参照S101至S105的描述，并且能达到相同的技术效果，对此不做赘述。
S206，当所述偏航无人机和/或所述目标无人机飞过所述交叉点之后，控制所述目标无人机返回至所述目标预设航线，并沿所述目标预设航线飞行；
在该步骤中，偏航无人机和目标无人机中的任一架飞过交叉点后，即宣告目标无人机可以终止规避动作，此时，需控制目标无人机返回至所述目标预设航线，并沿所述目标预设航线继续飞行。
具体地，可以通过以下步骤确定所述目标无人机返回至所述目标预设航线：
在所述目标无人机的规避飞行过程中，分别调整β、n、d、a、Δv和ts，进而不断调整目标无人机的规避航线；
当β、n、d、a、Δv和ts均减少至零时，即可确定所述目标无人机返回至所述目标预设航线。
该步骤中，当β、n、d、a、Δv和ts均减少至零时，J值也为0，从而可以判断当J为0时，所述目标无人机返回至所述目标预设航线。
进一步地，所述控制方法还包括：
S207，确定所述目标无人机返回到所述目标预设航线时的第一时刻；
S208，确定所述目标无人机若未进行规避飞行时，所述目标无人机在所述第一时刻后的第二时刻时在所述目标预设航线上飞行的预设位置；
S209，控制所述目标无人机在所述第二时刻时飞行至所述预设位置。
该方案中，第一时刻为目标无人机返回到目标预设航线时的时刻，第二时刻为目标无人机飞行至预设位置的时刻；当目标无人机返回预设航线后，计算第一时刻下目标无人机当前在目标预设航线上的位置与起始位置之间的距离L1；再获取第一时刻下目标无人机未进行规避动作前在目标预设航线上的预设位置与起始位置之间的距离L2；比较距离L1和距离L2；若L1>L2，则控制目标无人机减速飞行，且在第二时刻下回到预设位置；若L1<L2，则控制目标无人机加速飞行，且在第二时刻下回到预设位置。
本申请实施例提供了另一种无人机的控制方法及装置，当无人机在编队飞行过程中检测到存在发生飞行偏航的无人机时，可以及时根据规避偏航角和规避加速度生成规避航线，并控制无人机按照规避航线飞行，从而可以帮助增加无人机之间的相互感知能力，对偏航无人机进行规避，以降低由于偏航无人机发生飞行偏航导致的无人机之间的相撞概率，提高编队中无人机飞行的安全性。
下面通过一个具体的说明例对上述实施例做进一步的说明：
示例性的，图3至图8为飞机编队中各个编队无人机在飞行过程中不同时刻的位置及预计姿态示意图。本说明例中为6架编队无人机的编队，分别为1号编队无人机、2号编队无人机至6号编队无人机。图中，相互平行的短虚线为各个编队无人机的预设航线。
如图3所示，T0时刻，2号编队无人机发生故障，其向斜前方实线箭头所示方向发生偏航。飞机编队中的其他各架编队无人机实时接收2号编队无人机发送的位置信息，通过其位置及飞行航向，判断2号编队无人机发生偏航，因此将2号编队无人机确定为偏航无人机。
飞机编队中的其他编队无人机获取到2号偏航无人机的实际飞行航线后，与自身的预设航线进行比较发现，1号编队无人机和4号编队无人机的预设航线与2号偏航无人机的实际飞行航线不会存在轨迹交叉，因此，1号编队无人机和4号编队无人机无需进行规避，继续按照预设航线飞行。
3号编队无人机、5号编队无人机及6号编队无人机的预设航线与2号偏航无人机的实际飞行航线存在轨迹交叉，且交叉点均位于3号编队无人机、5号编队无人机及6号编队无人机的飞行前方，因此，3号编队无人机、5号编队无人机及6号编队无人机需启动规避程序，分别计算3号编队无人机、5号编队无人机及6号编队无人机在T0时刻的目标规避动作参数J，并分别得到3号编队无人机、5号编队无人机及6号编队无人机对应的Jmin及(βi，aj)。
在T0时刻，3号编队无人机、5号编队无人机及6号编队无人机计算所得的飞行路线如图3中长虚线箭头所示，三架编队无人机均向右前方转向并减速，其中3号编队无人机的转向及减速幅度均大于5号编队无人机及6号编队无人机。
经过时间间隔ΔT，到达T1时刻，各架无人机位置如图4所示。此时，2号偏航无人机到达5号编队无人机的预设航线的前方位置。由于3号编队无人机、5号编队无人机及6号编队无人机均因规避动作偏离预设航线，因此3号编队无人机在确定规避策略时，需将5号编队无人机和6号编队无人机纳入规避对象，5号编队无人机和6号编队无人机的规避策略同理。此时2号偏航无人机、3号编队无人机继续接近，由于5号编队无人机和6号编队无人机的减速幅度较小，因此逐渐追近3号编队无人机。
再次经过ΔT后到达T2时刻，各无人机状态如图5所示，2号偏航无人机飞至3号编队无人机前方位置，3号编队无人机由于减速尚未到达轨迹交叉点；5号编队无人机改为向左转向，向预设航线靠拢，6号编队无人机基本保持原规避方向并做轻微调整。
再次经过ΔT后到达T3时刻，各无人机状态如图6所示，2号偏航无人机到达3号编队无人机右前方，3号编队无人机计算路径后向左转向，靠近预设航线；5号编队无人机经计算判断不会与2号偏航无人机航线交叉，随即开始向左转向，向预设航线回正；6号编队无人机继续对规避航线进行小幅调整，并仍保持减速动作。由于3号编队无人机及5号编队无人机向左转向会与4号编队无人机航线交叉，因此会触发4号编队无人机轻微向左转向。
再次经过ΔT后到达T4时刻，各无人机状态如图7所示，2号偏航无人机到达6号编队无人机右前方，3号编队无人机和5号编队无人机回复至预设航线；6号编队无人机向左侧预设航线回正。
再次经过ΔT后到达T5时刻，各无人机状态如图8所示，2号偏航无人机飞出编队范围外，3号、5号及6号编队无人机均回到预设航线。此时之前轻微左转的4号编队无人机也会向右回正，由于回正角度小，与5号编队无人机、6号编队无人机轨迹交叉点距离远，因此不会触发5号编队无人机及6号编队无人机的再次规避。此时3号编队无人机、5号编队无人机及6号编队无人机位置落后于预期位置(图8中虚线圈所示)，因此3号编队无人机、5号编队无人机及6号编队无人机会加速回复至预期位置。
本申请提供的具体说明例，示出了编队无人机在规避偏航无人机时的具体飞行过程，使得无人机在编队飞行过程中检测到存在发生飞行偏航的无人机时，可以及时根据规避偏航角和规避加速度生成规避航线，并控制无人机按照规避航线飞行，从而可以帮助增加无人机之间的相互感知能力，对偏航无人机进行规避，以降低由于偏航无人机发生飞行偏航导致的无人机之间的相撞概率，提高编队中无人机飞行的安全性。
请参阅图9，图9为本申请实施例所提供的另一种无人机的控制装置的结构示意图，如图9中所示，所述控制装置900包括：
偏航目标确定模块901，用于确定目标无人机所属的飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机；
航线获取模块902，用于获取所述目标无人机的目标预设航线，以及所述偏航无人机的实际飞行航线；
距离确定模块903，用于若检测到所述实际飞行航线与所述目标预设航线之间存在交叉点，且所述交叉点位于所述目标无人机的飞行前方，确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离，以及所述目标无人机与所述交叉点之间的第二距离；
规避参数确定模块904，用于当所述第一距离小于第一预设距离阈值或所述第二距离小于第二预设距离阈值时，确定所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度；
规避控制模块905，用于根据所述规避偏航角和所述规避加速度生成目标无人机的规避航线，并控制所述目标无人机按照所述规避航线飞行。
进一步地，所述偏航目标确定模块901在用于确定目标无人机所属的飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机时，所述偏航目标确定模块901具体用于：
获取飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中每个编队无人机的预设航线和实际航线；
基于每个所述编队无人机的预设航线和实际航线，确定其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机。
进一步地，所述距离确定模块903用于通过以下步骤确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离：
获取每一时刻所述偏航无人机发送给所述目标无人机的电磁波信号，其中，所述电磁波信号中携带有所述偏航无人机发送电磁波信号的起始时刻，以及所述目标无人机接收电磁波信号的终止时刻；
根据所述电磁波信号中的起始时刻和终止时刻，确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离。
进一步地，所述规避参数确定模块904用于通过以下步骤确定所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度：
根据预设的多个偏航角和多个加速度，计算同一时刻下所述目标无人机进行规避飞行时的多个规避动作参数，其中，偏航角为所述目标无人机进行规避飞行时的规避航线与所述目标预设航线之间的夹角，加速度为所述目标无人机进行规避飞行时的加速度；
从所述多个规避动作参数中选取数值最小的规避动作参数为目标规避动作参数；
确定所述目标规避动作参数对应的偏航角和加速度为所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角和规避加速度。
进一步地，所述规避参数确定模块904用于通过以下步骤计算规避动作参数：
J＝X1×β+X2×n+X3×d+X4×a+X5×Δv+X6×ts；
式中：J为所述规避动作参数；β为所述偏航角；a为所述加速度；X1～X6为权重系数；n为所述目标无人机的规避航线与其他编队无人机中每个编队无人机的预设航线之间轨迹交点的总数量；d为所述目标无人机的实际位置到所述目标预设航线之间的距离；ts为目标无人机和/或偏航无人机飞过所述交叉点的最小规避时间；Δv为最小规避时间内的速度变化量。
进一步地，所述控制装置900还包括：
控制模块，用于当所述偏航无人机和/或所述目标无人机飞过所述交叉点之后，控制所述目标无人机返回至所述目标预设航线，并沿所述目标预设航线飞行。
进一步地，所述控制模块在所述偏航无人机和/或所述目标无人机飞过所述交叉点之后，所述控制模块用于通过以下步骤确定所述目标无人机返回至所述目标预设航线：
在所述目标无人机的规避飞行过程中，分别调整β、n、d、a、Δv和ts；
当β、n、d、a、Δv和ts均减少至零时，确定所述目标无人机返回至所述目标预设航线。
进一步地，所述控制装置900还包括：
返回时刻确定模块，用于确定所述目标无人机返回到所述目标预设航线时的第一时刻；
位置确定模块，用于确定所述目标无人机若未进行规避飞行的话，所述目标无人机在所述第一时刻后的第二时刻时在所述目标预设航线上飞行的预设位置；
飞行控制模块，用于控制所述目标无人机在所述第二时刻时飞行至所述预设位置。
本申请实施例提供了一种无人机的控制装置，先确定目标无人机所属的飞机编队中存在飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机，其中，偏航无人机为飞机编队除目标无人机之外的其他编队无人机中的任意一个；然后获取偏航无人机的实际飞行航线以及目标无人机的目标预设航线，根据获取的目标预设航线和实际飞行航线，检测实际飞行航线与目标预设航线之间是否存在交叉点；若实际飞行航线与目标预设航线之间存在交叉点，且交叉点位于目标无人机的飞行前方，确定目标无人机与偏航无人机之间的第一距离，以及目标无人机与交叉点之间的第二距离；当第一距离小于第一预设距离阈值或第二距离小于第二预设距离阈值时，目标无人机开始进行规避飞行，确定目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度；根据规避偏航角和规避加速度生成目标无人机的规避航线，并控制目标无人机按照规避航线飞行。这样，当无人机在编队飞行过程中检测到存在发生飞行偏航的无人机时，可以及时根据规避偏航角和规避加速度生成规避航线，并控制无人机按照规避航线飞行，从而可以帮助增加无人机之间的相互感知能力，对偏航无人机进行规避，以降低由于偏航无人机发生飞行偏航导致的无人机之间的相撞概率，提高编队中无人机飞行的安全性。
请参阅图10，图10为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。如图10中所示，所述电子设备1000包括处理器1010、存储器1020和总线1030。
所述存储器1020存储有所述处理器1010可执行的机器可读指令，当电子设备1000运行时，所述处理器1010与所述存储器1020之间通过总线1030通信，所述机器可读指令被所述处理器1010执行时，可以执行如上述图1及图2所示方法实施例中的无人机的控制方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图1及图2所示方法实施例中的无人机的控制方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，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。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，又例如，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通信接口，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。
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单元来实现本实施例方案的目的。
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。
所述功能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，可以存储在一个处理器可执行的非易失的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(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种无人机的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
确定目标无人机所属的飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机；
获取所述目标无人机的目标预设航线，以及所述偏航无人机的实际飞行航线；
若检测到所述实际飞行航线与所述目标预设航线之间存在交叉点，且所述交叉点位于所述目标无人机的飞行前方，确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离，以及所述目标无人机与所述交叉点之间的第二距离；
当所述第一距离小于第一预设距离阈值或所述第二距离小于第二预设距离阈值时，根据规避策略确定所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度；所述规避策略包括目标无人机的规避航线与编队中每个其它编队无人机的预设航线之间轨迹交点的总数量应尽可能少；
根据所述规避偏航角和所述规避加速度生成目标无人机的规避航线，并控制所述目标无人机按照所述规避航线飞行。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述确定目标无人机所属的飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机，包括：
获取飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中每个编队无人机的预设航线和实际航线；
基于每个所述编队无人机的预设航线和实际航线，确定其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，通过以下步骤确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离：
获取每一时刻所述偏航无人机发送给所述目标无人机的电磁波信号，其中，所述电磁波信号中携带有所述偏航无人机发送电磁波信号的起始时刻，以及所述目标无人机接收电磁波信号的终止时刻；
根据所述电磁波信号中的起始时刻和终止时刻，确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，通过以下步骤确定所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度：
根据预设的多个偏航角和多个加速度，计算同一时刻下所述目标无人机进行规避飞行时的多个规避动作参数，其中，偏航角为所述目标无人机进行规避飞行时的规避航线与所述目标预设航线之间的夹角，加速度为所述目标无人机进行规避飞行时的加速度；
从所述多个规避动作参数中选取数值最小的规避动作参数为目标规避动作参数；
确定所述目标规避动作参数对应的偏航角和加速度为所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角和规避加速度。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，通过以下步骤计算规避动作参数：
J＝X1×β+X2×n+X3×d+X4×a+X5×Δv+X6×ts；
式中：J为所述规避动作参数；β为所述偏航角；a为所述加速度；X1～X6为权重系数；n为所述目标无人机的规避航线与其他编队无人机中每个编队无人机的预设航线之间轨迹交点的总数量；d为所述目标无人机的实际位置到所述目标预设航线之间的距离；ts为目标无人机和/或偏航无人机飞过所述交叉点的最小规避时间；Δv为最小规避时间内的速度变化量。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在根据所述规避偏航角和所述规避加速度生成规避航线，并控制所述目标无人机按照所述规避航线飞行之后，所述控制方法还包括：
当所述偏航无人机和/或所述目标无人机飞过所述交叉点之后，控制所述目标无人机返回至所述目标预设航线，并沿所述目标预设航线飞行。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，通过以下步骤确定所述目标无人机返回至所述目标预设航线：
在所述目标无人机的规避飞行过程中，分别调整β、n、d、a、Δv和ts；
当β、n、d、a、Δv和ts均减少至零时，确定所述目标无人机返回至所述目标预设航线。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
确定所述目标无人机返回到所述目标预设航线时的第一时刻；
确定所述目标无人机若未进行规避飞行的话，所述目标无人机在所述第一时刻后的第二时刻时在所述目标预设航线上飞行的预设位置；
控制所述目标无人机在所述第二时刻时飞行至所述预设位置。
9.一种无人机的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
偏航目标确定模块，用于确定目标无人机所属的飞机编队中除所述目标无人机之外的其他编队无人机中飞行轨迹偏离预设航线的偏航无人机；
航线获取模块，用于获取所述目标无人机的目标预设航线，以及所述偏航无人机的实际飞行航线；
距离确定模块，用于若检测到所述实际飞行航线与所述目标预设航线之间存在交叉点，且所述交叉点位于所述目标无人机的飞行前方，确定所述目标无人机与所述偏航无人机之间的第一距离，以及所述目标无人机与所述交叉点之间的第二距离；
规避参数确定模块，用于当所述第一距离小于第一预设距离阈值或所述第二距离小于第二预设距离阈值时，根据规避策略确定所述目标无人机进行规避飞行时的规避偏航角以及规避加速度；所述规避策略包括目标无人机的规避航线与编队中每个其它编队无人机的预设航线之间轨迹交点的总数量应尽可能少；
规避控制模块，用于根据所述规避偏航角和所述规避加速度生成目标无人机的规避航线，并控制所述目标无人机按照所述规避航线飞行。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至8中任一项所述的无人机的控制方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至8中任一项所述的无人机的控制方法的步骤。
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