CN111232233B - 载货无人机及其检测货物掉落的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种载货无人机及其检测货物掉落的方法和装置，其中，载货无人机包括无人机和用于装载货物的货仓，无人机与货仓可拆卸连接，该方法通过获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力；根据垂向加速度确定无人机的飞行姿态，并确定与该飞行姿态对应的动力学方程；根据动力学方程以及垂向动力计算载货无人机的观测重力；根据观测重力判断货物是否掉落。本申请的有益效果在于：在不对现有的载货无人机进行改造的情况下，能够检测载货无人机在各种飞行姿态下是否发生货物掉落，适用范围广，实施成本低，且方法简单，实用性强，检测方式灵活，检测精度高。
Description
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，具体涉及一种载货无人机及其检测货物掉落的方法和装置。
背景技术
随着科技的飞速发展，无人机在许多应用领域展现出其独特优势，如货物运输是无人机在民用生活方面的一个重要应用。随着网上购物已经成为人们日常生活的一部分，无人机越来越多的用于货物的分拣和配送。现有技术大多集中在改进载物无人机的结构设计和货仓的结构设计来降低货物意外坠落的可能性，而对于无人机飞行过程中货物是否发生意外坠落，现有技术普遍缺乏考虑。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的载货无人机及其检测货物掉落的方法和装置。
依据本申请的一个方面，提供了一种载货无人机检测货物掉落的方法，其中，载货无人机包括无人机和用于装载货物的货仓，无人机与货仓可拆卸连接，该方法包括：
获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力；
根据垂向加速度确定无人机的飞行姿态，并确定与该飞行姿态对应的动力学方程；
根据动力学方程以及垂向动力计算载货无人机的观测重力；
根据观测重力判断货物是否掉落。
可选的，在上述方法中，飞行姿态包括垂向加速度为零的第一飞行姿态，以及垂向加速度不为零的第二飞行姿态。
可选的，在上述方法中，与第一飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力；
根据观测重力判断货物是否掉落包括：生成与时间相关的观测重力曲线；若重力曲线在预设时间间隔内的数值期望波动量落入第一预设区间，则判定为货物掉落。
可选的，在上述方法中，该方法还包括：预先记录货仓与货物的总质量，根据该总质量确定第一预设区间。
可选的，在上述方法中，与第二飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力与垂向加速度作用力的矢量和；
根据观测重力判断货物是否掉落包括：根据观测重力计算载货无人机的观测质量，若该观测质量落入第二预设区间，则判定为货物掉落。
可选的，在上述方法中，该方法还包括：预先记录无人机的自身质量，根据该自身质量确定第二预设区间。
可选的，在上述方法中，获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力包括：
根据无人机加速度传感器输出值确定垂向加速度并记录；
根据无人机的速度、垂向加速度以及无人机驱动系统输出值确定垂向动力并记录。
依据本申请的另一方面，提供了一种载货无人机检测货物掉落的装置，载货无人机包括无人机和用于装载货物的货仓，无人机与货仓可拆卸连接，该装置包括：
获取单元，用于获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力；
计算单元，用于根据垂向加速度确定无人机的飞行姿态，并确定与该飞行姿态对应的动力学方程；根据动力学方程以及垂向动力计算载货无人机的观测重力；以及根据观测重力判断货物是否掉落。
可选的，在上述装置中，计算单元，用于根据垂向加速度确定无人机的飞行姿态，飞行姿态包括垂向加速度为零的第一飞行姿态，以及垂向加速度不为零的第二飞行姿态。
可选的，在上述装置中，计算单元，用于确定与该飞行姿态对应的动力学方程，其中，与第一飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力；
计算单元，用于生成与时间相关的观测重力曲线；若重力曲线在预设时间间隔内的数值期望波动量落入第一预设区间，则判定为货物掉落。
可选的，在上述装置中，获取单元，还用于预先记录货仓与货物的总质量，
计算单元，还用于根据该总质量确定第一预设区间。
可选的，在上述装置中，计算单元，用于确定与该飞行姿态对应的动力学方程，其中，与第二飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力与垂向加速度作用力的矢量和；
计算单元，用于根据观测重力计算载货无人机的观测质量，若该观测质量落入第二预设区间，则判定为货物掉落。
可选的，在上述装置中，获取单元，还用于预先记录无人机的自身质量，计算单元，还用于根据该自身质量确定第二预设区间。
可选的，在上述装置中，获取单元，用于根据无人机加速度传感器输出值确定垂向加速度并记录；
获取单元，还用于根据无人机的速度、垂向加速度以及无人机驱动系统输出值确定垂向动力并记录。
依据本申请的又一方面，提供了一种载货无人机，其中，该载货无人机包括：处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，可执行指令在被执行时使处理器执行如上任一的方法。
依据本申请的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储一个或多个程序，一个或多个程序当被处理器执行时，实现如上任一的方法。
由上述可知，本申请的技术方案，提供了一种载货无人机检测货物掉落的方法，其中，载货无人机包括无人机和用于装载货物的货仓，无人机与货仓可拆卸连接，该方法通过获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力；根据垂向加速度确定无人机的飞行姿态，并确定与该飞行姿态对应的动力学方程；根据动力学方程以及垂向动力计算载货无人机的观测重力；根据观测重力判断货物是否掉落。本申请的有益效果在于：在不对现有的载货无人机进行改造的情况下，能够检测载货无人机在各种飞行姿态下是否发生货物掉落，适用范围广，实施成本低，且方法简单，实用性强，检测方式灵活，检测精度高。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了根据本申请一个实施例的载货无人机检测货物掉落的方法的流程示意图；
图2示出了根据本申请另一个实施例的载货无人机检测货物掉落的方法的流程示意图；
图3示出了根据本申请一个实施例的载货无人机检测货物掉落的装置的结构示意图；
图4示出了根据本申请一个实施例的载货无人机的结构示意图；
图5示出了根据本申请一个实施例的计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本申请一个实施例的载货无人机检测货物掉落的方法的流程示意图，其中，载货无人机包括无人机和用于装载货物的货仓，无人机与货仓可拆卸连接。在实际售卖场景下，也可能出现将该载货无人机称为无人机的情况。
在一个实施例中，无人机采用的是多旋翼结构，以电池作为动力源，上面搭载有加速度传感器、陀螺仪等电子元器件，货仓采用可分离式设计，货仓形状是一个立方体，顶部设有卡槽，起飞之前无人机通过舵机卡扣扣紧卡槽来固定住货仓，货仓结构坚固可靠，以使内部货物不会轻易掉出。
图1示出的载货无人机检测货物掉落的方法包括：
步骤S110：获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力。
本实施例提供了一种检测载货无人机在飞行过程中的货物是否意外掉落的方法，载货无人机包括无人机和用于装载货物的货仓，无人机与货仓可拆卸连接，不需要对货仓进行针对性的改造，不需要在货仓上安装任何额外的设备和装置，例如传感器等，即可实现本申请的技术方案。
无人机在进行工作时，如货物分拣，通常经历3个飞行过程，首先是加速上升阶段，无人机在垂向动力的驱动下垂向上升至某一高度，然后进入水平加速或变速飞行阶段，在此阶段，无人机按照预设路线水平飞行至目的地的上空，然后进入第三阶段，逐渐下降至目的地。
首先，获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力，其中，垂向加速度是总加速度在垂直方向上的分向量，垂向动力是无人机总驱动力在垂直方向的分向量，主要是克服无人机重力做功。本申请中的垂直方向指的是垂直于地面、即指向地心的方向，垂向加速度和垂向动力均为矢量。
步骤S120：根据垂向加速度确定无人机的飞行姿态，并确定与该飞行姿态对应的动力学方程。
承上所述，通常情况下，载货无人机作业时，会经历上述三个飞行过程，在这三个飞行过程中，无人机的总加速在垂直方向的分向量，即垂向加速度，垂向加速度的大小、方向的不同，决定着无人机在垂直方向上的运动状态，通过该运动状态，可以确定出飞机的飞行姿态。
根据飞行姿态，确定与该飞行姿态对应的动力学方程，动力学方程的确定可采用现有技术中的任意一种，如可根据牛顿第二定律的矢量形式进行确定。
步骤S130：根据动力学方程以及垂向动力计算载货无人机的观测重力。
这里引入了“观测重力”概念，是指载货无人机飞行时的实时总重力，若载货无人机包括无人机本身、用于装载货物的货仓以及所载货物，则观测重力就是这三者的总重力；若用于装载货物的货仓以及所载货物突然坠落，则观测重力就是无人机本身重力。因此，根据观测重力可以确定货物是否掉落。
在动力学方程中，观测重力是与垂向动力以及垂向加速度相关的函数，根据垂向动力以及垂向加速度即可计算出观测重力。
步骤S140：根据观测重力判断货物是否掉落。
承上所述，在得到观测重力后，根据观测重力判断货物是否掉落。该步骤比较灵活，可采用观测重力随时间的变化曲线判断，也可采用数值比较法，如将观测重力与无人机本身的重力做对比，在某一段时间内，观测重力与无人机本身的重力某一邻域内，该邻域可根据检测精度需要进行调整，即可判断货仓以及货仓内货物已经掉落。
在一些实施例中，由于货仓较为坚固，因此货物掉落可以指货物与货仓一同掉落。
由图1所述的方法可以看出，本申请提出的货物掉落的检测方法，在不对现有的载货无人机进行改造的情况下，能够检测载货无人机在各种飞行姿态下是否发生货物掉落，适用范围广，实施成本低，且方法简单，实用性强，检测方式灵活，检测精度高。载货无人机可以应用于外卖、物流配送等业务场景。
在本申请的一个实施例中，在上述方法中，飞行姿态包括垂向加速度为零的第一飞行姿态，以及垂向加速度不为零的第二飞行姿态。
在判断无人机的飞行姿态时，根据垂向加速度是否为零，可将无人机的飞行姿态划分为两大类，当垂向加速度为零时，无人机的飞行姿态为第一飞行姿态，第一飞行姿态可以但不限于水平匀速、变速飞行，垂向匀速飞行。当垂向加速度不为零时，无人机的飞行姿态为第二飞行姿态，第二飞行姿态可以但不限于垂向加速飞行、垂向变加速飞行、垂向减速飞行。
将飞行姿态划分为两大类，在进行动力学方程的建立时，就可直接根据某一类飞行姿态进行建立，因为在该类几种飞行姿态下，动力学方程是一致的，大幅度节省了计算时间，提高了计算效率。
在本申请的一个实施例中，在上述方法中，与第一飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力。根据观测重力判断货物是否掉落包括：生成与时间相关的观测重力曲线；若重力曲线在预设时间间隔内的数值期望波动量落入第一预设区间，则判定为货物掉落。
承上所述，第一飞行姿态对应的是垂向加速为零时的状态，此时第一飞行姿态可以但不限于水平匀速、变速飞行，垂向匀速飞行。空气阻力一般与速度有关，在垂向速度不变时，可以认为垂向上的空气阻力不变，因此可以将其忽略，或是作为气动特性，在计算垂向动力时考虑进去，因此，第一飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力，即垂向动力全部用来克服载货无人机飞行时的总重力做功，垂向动力与观测重力大小相等、方向相反。
本实施例中，根据观测重力判断货物是否掉落可通过生成一条与时间相关的观测重力曲线；若观测重力曲线在预设时间间隔内的数值期望波动量落入第一预设区间，则判定为货物掉落。
举例而言，可设置一个较短的时间间隔内，如设置为500ms，记录该时间段内观测重力曲线，如果在该时间间隔内，观测重力曲线的数值期望在±0.1的范围内波动，说明观测重力没有发生突变，此时，无人机在正常飞行，说明货仓没有发生脱落；如果在该时间间隔内，观测重力曲线发生显著突变，且其突变量的大小，即波动量，落入第一预设区间，则说明货仓发生脱落。
关于第一预设区间大小的设置，在本申请的一实施例中，如可预先记录货仓与货物的总质量m0，根据该总质量确定第一预设区间。如第一预设区间可设置为m0g±0.1N，其中g为重力加速度。在货物掉落的刹那，观测重力曲线会发生突变，由于货物的掉落，理论上，未发生突变前，观测重力的数值为无人机、货仓和货物的总重力，发生突变后，观测重力的数值为无人机的重力，也就是突变量的大小为货仓和货物的总重力，突变量的大小即为波动量，因此可将第一预设区间设置在货仓与货物的总重力的某一邻域内。
由于货仓脱落过程会可能会造成无人机晃动、倾斜等现象，并且垂向动力不会立刻减小，造成无人机在货仓脱落的一段时间，可能不是处于匀速飞行的状态，因此，可将第一预设区间适当放大，如m0g±0.3N。其中预先记录货仓与货物的总质量可以通过外部测重设备传输给无人机的飞控系统，也可采用人工录入的方式。
本实施例提供的方法，在垂向加速度为零的情况下，能够快速检测到货物是否发生掉落，方法简单、计算量小。
在本申请的一个实施例中，在上述方法中，与第二飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力与垂向加速度作用力的矢量和；根据观测重力判断货物是否掉落包括：根据观测重力计算载货无人机的观测质量，若该观测质量落入第二预设区间，则判定为货物掉落。
承上所述，第二飞行姿态对应的是垂向加速不为零时的状态，此时第二飞行姿态可以但不限于垂向定匀加速飞行、匀减速飞行、变加速飞行和变减速飞行。与前述实施例类似地，可以在计算垂向动力时考虑空气阻力的影响。因此，根据牛顿第二定律，第二飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力与垂向加速度作用力的矢量和，即垂向动力部分用来克服载货无人机飞行时的总重力做功，还提供无人机加速或者减速的动力。
本实施例中，根据观测重力判断货物是否掉落可通过根据观测重力计算载货无人机的观测质量，若该观测质量落入第二预设区间，则判定为货物掉落。
具体而言，在第二飞行姿态对应的动力学公式中，在不考虑空气的情况下，只有载货无人机的观测质量是未知的，因此可通过计算获得载货无人机的观测质量，该观测质量落入第二预设区间，则判定为货物掉落。
关于第二预设区间的设置，在本申请的一个实施例中，可预先记录无人机的自身质量m1，根据该自身质量确定第二预设区间。具体的，若货物没有掉落，该观测质量大小应该与载货无人机的总质量一致，如果货物发生掉落，该观测质量大小应该与无人机的自身质量一致，因此可将第二预设区间m1±10g，其中，g为质量单位“克”，根据检测精度的要求不同，也可将第二预设区间适当扩大或缩小范围。
本实施例提供的方法，在垂向加速度不为零的情况下，通过计算载货无人机飞行时的观测质量，准确、快速检测到货物是否发生掉落。
在本申请的一个实施例中，在上述方法中，获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力包括：根据无人机加速度传感器输出值确定垂向加速度并记录；根据无人机的速度、垂向加速度以及无人机驱动系统输出值确定垂向动力并记录。
无人机加速度传感器输出值是无人机的总加速度，本申请需要的加速度是载货无人机在垂直方向上的分量，因此将无人机加速度传感器输出值在垂直方向上分解即可得到垂向加速度。
在某些作业场景下，如大风天气，空气阻力是不能忽略的，并且由于飞行器上升阶段气动特性与悬停不同，此时，可记录垂向飞行的速度，并建立垂向飞行时不同速度状况下输出驱动系统与实际拉力的对应关系，根据无人机的速度、垂向加速度以及无人机驱动系统输出值确定垂向动力并记录。
此外，为了保证加速度传感器的稳定性，可设置其在固定频率作业，如1000Hz。
上述实施例可以分别单独实施，也可以结合实施，具体地，图2示出了根据本申请再一个实施例的载货无人机检测货物掉落的方法的流程示意图。
首先，本实施例是考虑了空气阻力的情况，无人机的传感系统记录加速度传感器输出值、无人机的速度、无人机驱动系统输出值，并根据无人机加速度传感器输出值确定垂向加速度并记录；根据无人机的速度、垂向加速度以及无人机驱动系统输出值确定垂向动力并记录；此外，可以通过外部的称重设备记录无人机自身质量，记录货仓与货物的总质量。
在得到垂向加速度后，判断其值是否为零，若为零，则判断无人机为第一飞行姿态，其对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力。然后生成与时间相关的观测重力曲线，根据货仓与货物的总质量生成第一预设区间，判断在某一时间间隔内，观测重力曲线在预设时间间隔内的数值期望波动量是否落入第一预设区间，若落入第一预设区间，则判断货物已经掉落，否则，货物没有掉落。
若垂向加速度不为零，则判断无人机为第一飞行姿态，其对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力与垂向加速度作用力的矢量和。然后根据观测重力计算载货无人机的观测质量，并根据无人机自身质量生成第二预设区间，检测观测质量是否落入第二预设区间，若落入第二预设区间，则判断货物已经掉落，否则，货物没有掉落。
图3示出了根据本申请一个实施例的载货无人机检测货物掉落的装置的结构示意图，载货无人机包括无人机和用于装载货物的货仓，无人机与货仓可拆卸连接，该载货无人机检测货物掉落的装置300包括：
获取单元310，用于获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力。
本实施例提供了一种检测载货无人机在飞行过程中的货物是否意外掉落的检测装置，载货无人机包括无人机和用于装载货物的货仓，无人机与货仓可拆卸连接，不需要对货仓进行针对性的改造，不需要在货仓上安装任何额外的设备和装置，即可实现本申请。
无人机在进行工作时，如货物分拣，大概经历3个飞行过程，首先是加速上升阶段，无人机在垂直动力的驱动下垂向上升至某一高度，然后进入水平加速或变速飞行阶段，在此阶段，无人机按照预设路线水平飞行至目的地的上空，然后进入第三阶段，逐渐下降至目的地。
首先，获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力，其中，垂向加速度是总加速度在垂直方向上的分向量，垂向动力是无人机总驱动力在垂直方向的分向量，主要是克服无人机重力做功。
计算单元320，用于根据垂向加速度确定无人机的飞行姿态，并确定与该飞行姿态对应的动力学方程。
承上所述，通常情况下，载货无人机作业时，会经历上述三个飞行过程，在这三个飞行过程中，无人机的总加速在垂直方向的分向量，即垂向加速度，垂向加速度的大小、方向的不同，决定着无人机在垂直方向上的运动状态，通过该运动状态，可以确定出飞机的姿态。
根据飞行姿态，确定与该飞行姿态对应的动力学方程，动力学方程的确定可采用现有技术中的任意一种，如可根据牛顿第二定律的矢量形式进行确定。
计算单元320，用于根据动力学方程以及垂向动力计算载货无人机的观测重力。
这里引入了“观测重力”概念，是指载货无人机飞行时的实时总重力，实时指若在飞行的过程中，若载货无人机包括无人机本身、用于装载货物的货仓以及所载货物，则观测重力指这三者的总重力；若用于装载货物的货仓以及所载货物突然坠落，则观测重力指无人机本身重力。
在动力学方程中，观测重力是垂向动力以及垂向加速度的函数，根据垂向动力以及垂向加速度即可计算出观测重力。
计算单元320，还用于根据观测重力判断货物是否掉落。
承上所述，在得到观测重力后，根据观测重力判断货物是否掉落。该步骤比较灵活，可采用观测重力随时间的变化曲线判断，也可采用数值比较法，如将观测重力与无人机本身的重力做对比，在某一段时间内，观测重力与无人机本身的重力某一领域内，该领域可根据检测精度需要进行调整，即可判断货仓以及货仓内货物已经掉落。
在一些实施例中，由于货仓较为坚固，因此货物掉落可以指货物与货仓一同掉落。
可见，图3所述的装置，在不对现有的载货无人机进行改造的情况下，能够检测载货无人机在各种飞行姿态下是否发生货物掉落，适用范围广，实施成本低，且方法简单，实用性强，检测方式灵活，检测精度高。载货无人机可以应用于外卖、物流配送等业务场景。
在本申请的一个实施例中，在上述装置中，计算单元320，用于根据垂向加速度确定无人机的飞行姿态，飞行姿态包括垂向加速度为零的第一飞行姿态，以及垂向加速度不为零的第二飞行姿态。
在本申请的一个实施例中，在上述装置中，计算单元320，用于确定与该飞行姿态对应的动力学方程，其中，与第一飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力；计算单元320，还用于生成与时间相关的观测重力曲线；若重力曲线在预设时间间隔内的数值期望波动量落入第一预设区间，则判定为货物掉落。
在本申请的一个实施例中，在上述装置中，获取单元310，还用于预先记录货仓与货物的总质量；计算单元320，还用于根据该总质量确定第一预设区间。
在本申请的一个实施例中，在上述装置中，计算单元320，用于确定与该飞行姿态对应的动力学方程，其中，与第二飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力与垂向加速度作用力的矢量和；计算单元320，用于根据观测重力计算载货无人机的观测质量，若该观测质量落入第二预设区间，则判定为货物掉落。
在本申请的一个实施例中，在上述装置中，获取单元310，还用于预先记录无人机的自身质量，计算单元320，还用于根据该自身质量确定第二预设区间。
在本申请的一个实施例中，在上述装置中，获取单元310，还用根据无人机加速度传感器输出值确定垂向加速度并记录；以及根据无人机的速度、垂向加速度以及无人机驱动系统输出值确定垂向动力并记录。
需要说明的是，上述实施例中的载货无人机检测货物掉落的装置可分别用于执行前述实施例中的货物掉落检测方法，因此不再一一进行具体的说明。
由上述可知，本申请提供了一种载货无人机检测货物掉落的方法，其中，载货无人机包括无人机和用于装载货物的货仓，无人机与货仓可拆卸连接，该方法通过获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力；根据垂向加速度确定无人机的飞行姿态，并确定与该飞行姿态对应的动力学方程；根据动力学方程以及垂向动力计算载货无人机的观测重力；根据观测重力判断货物是否掉落。本申请的有益效果在于：在不对现有的载货无人机进行改造的情况下，能够检测载货无人机在各种飞行姿态下是否发生货物掉落，适用范围广，实施成本低，且方法简单，实用性强，检测方式灵活，检测精度高。
需要说明的是：
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本申请也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本申请的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本申请的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个申请方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，申请方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的配送线路的生成装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
例如，图4示出了根据本申请一个实施例的载货无人机的结构示意图。该载货无人机400包括处理器410和被安排成存储计算机可执行指令(计算机可读程序代码)的存储器420。存储器420可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。存储器420具有存储用于执行上述方法中的任何方法步骤的计算机可读程序代码431的存储空间430。例如，用于存储计算机可读程序代码的存储空间430可以包括分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个计算机可读程序代码431。计算机可读程序代码431可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘(CD)、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。这样的计算机程序产品通常为例如图5所述的计算机可读存储介质。图5示出了根据本申请一个实施例的一种计算机可读存储介质的结构示意图。该计算机可读存储介质500存储有用于执行根据本申请的方法步骤的计算机可读程序代码431，可以被无人机400的处理器410读取，当计算机可读程序代码431由无人机400运行时，导致该无人机400执行上面所描述的方法中的各个步骤，具体来说，该计算机可读存储介质存储的计算机可读程序代码431可以执行上述任一实施例中示出的方法。计算机可读程序代码431可以以适当形式进行压缩。
应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
Claims (9)
1.一种载货无人机检测货物掉落的方法，其特征在于，所述载货无人机包括无人机和用于装载货物的货仓，所述无人机与所述货仓可拆卸连接，所述方法包括：
获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力；
根据所述垂向加速度确定无人机的飞行姿态，并确定与该飞行姿态对应的动力学方程；
根据所述动力学方程以及所述垂向动力计算所述载货无人机的观测重力；所述观测重力为载货无人机飞行时的实时总重力；
根据所述观测重力判断货物是否掉落；
所述飞行姿态包括垂向加速度为零的第一飞行姿态，与所述第一飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力；
所述根据所述观测重力判断货物是否掉落包括：生成与时间相关的观测重力曲线；若所述重力曲线在预设时间间隔内的数值期望波动量落入第一预设区间，则判定为货物掉落。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞行姿态还包括垂向加速度不为零的第二飞行姿态。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：预先记录货仓与货物的总质量，根据该总质量确定所述第一预设区间。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，与所述第二飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力与垂向加速度作用力的矢量和；
所述根据所述观测重力判断货物是否掉落包括：根据所述观测重力计算载货无人机的观测质量，若该观测质量落入第二预设区间，则判定为货物掉落。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：预先记录无人机的自身质量，根据该自身质量确定所述第二预设区间。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力包括：
根据无人机加速度传感器输出值确定所述垂向加速度并记录；
根据所述无人机的速度、所述垂向加速度以及无人机驱动系统输出值确定所述垂向动力并记录。
7.一种载货无人机检测货物掉落的装置，其特征在于，所述载货无人机包括无人机和用于装载货物的货仓，所述无人机与所述货仓可拆卸连接，所述装置包括：
获取单元，用于获取载货飞行过程中无人机的垂向加速度和垂向动力；
计算单元，用于根据所述垂向加速度确定无人机的飞行姿态，并确定与该飞行姿态对应的动力学方程；用于根据所述动力学方程以及所述垂向动力计算所述载货无人机的观测重力；所述观测重力为载货无人机飞行时的实时总重力；以及还用于根据所述观测重力判断货物是否掉落；
计算单元，用于根据垂向加速度确定无人机的飞行姿态，飞行姿态包括垂向加速度为零的第一飞行姿态；以及用于确定与该飞行姿态对应的动力学方程，其中，与第一飞行姿态对应的动力学方程为：垂向动力等于观测重力；以及用于生成与时间相关的观测重力曲线；若重力曲线在预设时间间隔内的数值期望波动量落入第一预设区间，则判定为货物掉落。
8.一种载货无人机，其中，该载货无人机包括：处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行如权利要求1-6中任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被处理器执行时，实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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