CN111290434A - 无人机导引方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机导引方法、系统、设备及存储介质，将至少一无人机作为主机，至少一无人机作为从机，所述方法包括如下步骤：主机以扫描方式发出发射波束，所述发射波束承载有发射波束信息；从机扫描各个波束接收端口，以接收发射波束；从机从所述主机接收到发射波束，根据所述发射波束信息和接收到所述发射波束时的接收波束信息确定本机与所述主机的相对位置；所述从机根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略。本发明通过主机发出发射波束并附带相关信息，从机以天线扫描的方式接收发射波束以确定相对位置，无需采用控制平台，实现了主机对从机位置的精准控制。

Description

无人机导引方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及无人机控制技术领域，尤其涉及一种无人机导引方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

近年来无人机应用受到越来越多人的关注，各种新的应用也随之诞生，例如，无人机在地图测绘、地质勘测、灾害监测、气象探测、空中交通管制、边境控制、通信中继、农药喷洒等应用在国内外都在不断的发展中。

现有技术中已经出现的一些无人机导引的方式中，虽然可以对无人机的飞行进行导引，但仍然存在很多缺陷。例如，现有技术中一种方案是由统一的控制平台对集群中的飞行轨迹序列和与飞行轨迹序列相对应的动作序列发送给每个对应的无人机，这样，由统一的平台对集群中的无人机的飞行轨迹和执行的动作进行设计和控制。然而该种方式无法需要依赖控制平台来实现，占用大量的信道资源，控制效率低，并且控制平台对无人机的飞行控制不够精准。

现有技术中的另一种方案是通过RSSI(接收信号强度)获取每个无人机与被跟踪目标的第一距离，无人机和垂直投影点之间的第二距离，计算得到投影点到跟踪目标之前的第三距离，从而实现对跟踪目标的定位。然而该种方式，对跟踪目标的定位准确度较低，并且仅实现了定位功能，无法实现无人机的正确导引。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种无人机导引方法、系统、设备及存储介质，通过主机发出发射波束并附带相关信息，从机以天线扫描的方式接收发射波束以确定相对位置，无需采用控制平台，实现主机对从机位置的精准控制。

本发明实施例提供一种无人机导引方法，将至少一无人机作为主机，至少一无人机作为从机，所述方法包括如下步骤：

主机以扫描方式发出发射波束，所述发射波束承载有发射波束信息；

从机扫描各个波束接收端口，以接收发射波束；

从机从所述主机接收到发射波束，根据所述发射波束信息和接收到所述发射波束时的接收波束信息确定本机与所述主机的相对位置；

所述从机根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略。

可选地，所述主机以扫描方式发出发射波束，包括所述主机采用m个天线单元共m*n束波束向周边360°范围空域以扫描方式发出发射波束，每个天线单元的n束波束指向范围为360°/m，每个天线单元对应一天线单元号，每个天线单元中每个波束对应一波束端口号。

可选地，所述发射波束信息包括发送天线单元号和发射波束端口号，所述接收波束信息包括接收天线单元号和接收波束端口号；

所述确定本机与所述主机的相对位置，包括采用如下步骤计算本机与所述主机的相对航向角：

根据所述发射波束信息计算主机的航向与主机发射波束的夹角θ；

根据接收波束信息计算本机与接收波束的夹角ω；

根据夹角θ和夹角ω计算本机与所述主机的相对航向角。

可选地，所述主机以扫描方式发出发射波束，还包括在发送发射波束时，以x个俯仰角分别发射波束，其中每个俯仰角对应一俯仰序列号。

可选地，所述发射波束信息还包括俯仰序列号，所述确定本机与所述主机的相对位置，还包括根据所述俯仰序列号计算主机俯仰角。

可选地，所述从机扫描各个波束接收端口，以接收发射波束，包括如下步骤：

所述从机判断之前是否接收到过主机的发射波束；

如果是，则所述从机进行单角度扫描，扫描角度对应基于之前接收到的发射波束计算得到的本机与主机的相对位置及从机的飞控数据；

如果否，则所述从机进行全角度扫描，扫描角度为360°范围。

可选地，所述本机与主机的相对位置包括本机与主机的相对航向角和主机的俯仰角，所述从机进行单角度扫描时，根据所述相对航向角确定扫描的天线单元和波束端口，并根据所述主机的俯仰角调整本机的天线单元的俯仰角；

所述从机进行全角度扫描时，扫描m个天线单元共m*n个波束端口，接收周边360°范围空域的波束，每个天线单元的n个波束端口指向范围为360°/m，每个天线单元对应一天线单元号，每个天线单元中每个波束对应一波束端口号，且在扫描天线单元时，以x个俯仰角分别扫描各个波束端口，其中每个俯仰角对应一俯仰序列号。

可选地，所述从机根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略，包括如下步骤：

所述从机根据本机与所述主机的相对位置向所述主机飞行；

所述从机根据接收到所述主机的发射波束时的接收信号强度判断本机与所述主机的相对距离是否小于第一预设阈值；

如果是，则所述从机启动激光测距仪测量本机与所述主机的相对距离，至本机与所述主机的相对距离达到第二预设阈值时停止，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。

可选地，所述发射波束信息还包括指令引导帧，所述指令引导帧包括从机编号、目标位置的指令方位角和目标位置的控制距离；

所述从机根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略，包括如下步骤：

所述从机分析所述发射波束信息中的指令引导帧中的目标位置，确定所述目标位置的指令方位角和控制距离；

所述从机飞行至所述目标位置。

可选地，所述发射波束为毫米波波束。

本发明实施例还提供一种无人机导引系统，用于实现所述的无人机导引方法，所述系统包括多个无人机，所述多个无人机中至少一无人机作为主机，所述多个无人机中至少一无人机作为从机；其中，所述无人机包括：

波束控制模块和天线阵列，所述无人机用作主机时，所述波束控制模块用于控制所述天线阵列以扫描方式发出发射波束，所述发射波束承载有发射波束信息，所述无人机用作从机时，所述波束控制模块用于扫描所述天线阵列的各个波束接收端口，以接收发射波束；

应用处理器，所述无人机用作主机时，所述应用服务器用于生成波束信息和天线阵列控制信号，发送至所述波束控制模块，所述无人机用作从机时，所述应用服务器用于生成天线阵列控制信号，并发送至所述波束hi模块，接收到发射波束时，根据所述发射波束信息和接收到所述发射波束时的接收波束信息确定本机与所述主机的相对位置，以及根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略。

飞行控制单元，用于根据所述飞行策略控制所述无人机飞行。

可选地，所述无人机还包括：

天线支架，用于承载所述天线阵列；

俯仰角伺服电机，用于控制所述天线支架俯仰旋转；

所述应用处理器还用于生成俯仰角控制信号，并将所述俯仰角控制信号发送至所述俯仰角伺服电机。

可选地，所述无人机还包括：

激光测距仪，所述无人机用作从机时，所述激光测距仪用于测量本机与主机的相对距离；

所述无人机用作从机时，所述应用处理器还用于根据接收到所述主机的发射波束时的接收信号强度判断本机与所述主机的相对距离是否小于第一预设阈值，如果是，则所述应用处理器启动激光测距仪测量本机与所述主机的相对距离，至本机与所述主机的相对距离达到第二预设阈值时，通过所述飞行控制单元控制飞机停止飞行。

本发明实施例还提供一种无人机导引设备，包括：

处理器；

存储器，其中存储有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所述的无人机导引方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序被执行时实现所述的无人机导引方法的步骤。

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。

本发明所提供的无人机导引方法、系统、设备及存储介质具有下列优点：

本发明通过主机发出发射波束并附带相关信息，从机以天线扫描的方式接收发射波束以确定相对位置，从机采用接收扫描方式工作，可以有效节省无人机耗电；由于采用主从结构，无需采用控制平台，直接实现了主机对从机位置的精准控制，地面站对无人机组的控制可通过主机完成，从而节约信道资源，提高了控制效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明一实施例的无人机导引方法的流程图；

图2是本发明一实施例的天线阵列的示意图，其中A表示在一个天线单元中的毫米波天线阵列；

图3是本发明一实施例的单个天线单元的示意图，其中，B表示波束口轮廓，C表示阵列口轮廓，D表示天线阵面；

图4是本发明一实施例的俯仰扫描的示意图；

图5是本发明一实施例的天线支架的俯仰角控制结构的示意图；

图6是本发明一实施例的计算相对航向角的示意图；

图7是本发明一实施例的无人机引导系统中无人机的结构框图；

图8是本发明一实施例的无人机的各个组件工作示意图；

图9是本发明一实施例的主机工作流程图；

图10～图12是本发明一实施例的从机工作流程图，其中图10为全角度波束扫描流程，图11为单角度波束扫描流程，图12为飞行控制流程；

图13和图14是本发明一实施例的无人机单机组形态示意图，其中图13是箭形，图14是圆形；

图15是本发明一实施例的无人机组集群形态示意图；

图16是本发明一实施例的无人机导引设备的结构示意图；

图17是本发明一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

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。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

如图1所示，在本发明一实施例中，本发明提出了一种无人机导引方法，将至少一无人机作为主机，至少一无人机作为从机，所述方法包括如下步骤：

S100：主机以扫描方式发出发射波束，所述发射波束承载有发射波束信息；此处主机发射的波束优选为毫米波波束，其上承载有发射波束信息的波束调制信号；

S200：从机扫描各个波束接收端口，以接收发射波束，即接收到波束信息的波束调制信号；

S300：从机从所述主机接收到发射波束，根据所述发射波束信息和接收到所述发射波束时的接收波束信息确定本机与所述主机的相对位置；

S400：所述从机根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略。

因此，本发明的无人机导引方法中，通过步骤S100，主机发出发射波束并附带相关信息，通过步骤S200，从机以天线扫描的方式接收发射波束以确定相对位置，从机采用接收扫描方式工作，可以有效节省无人机耗电，通过步骤S300和S400控制从机飞行策略，从而实现无人机导引功能。由于采用主从结构，无需采用控制平台，直接实现了主机对从机位置的精准控制，地面站对无人机组的控制可通过主机完成，从而节约信道资源，提高了控制效率。进一步地，在该实施例中，主机发出的发射波束优选为毫米波窄波束，精度更高。但本发明不限于此，采用其他形式波束也属于本发明的保护范围之内。

在该实施例中，所述主机以扫描方式发出发射波束，包括所述主机采用m个天线单元共m*n束波束向周边360°范围空域以扫描方式发出发射波束，每个天线单元的n束波束指向范围为360°/m，每个天线单元对应一天线单元号，每个天线单元中每个波束对应一波束端口号。m和n的数值可以根据需要选择，具体地，m和n设置得越大，波束扫描发射的精度越高。

如图2所示，在该实施例中，应用8面共8*9波束天线阵列，即m为8，n为9，可以实现360°全角度空域覆盖，每面指向范围45°，波束宽度5.625°。如图3所示，多波束天线阵列与相移网络(如RotMan透镜)联接。RotMan Lens本质上是相移阵列的一种实现形式。毫米波信号由波束口(1～9)单独馈入，经该相移网络至天线阵列口，又经延迟线馈入天线阵列。其中每一波束口输入对应每一天线辐射波束，每个天线单元共9波束(波束宽5.625度，指向范围45°)。主机通过多波束天线阵列按照各个天线单元的顺序和端口顺序循环发送毫米波调制信号。因此，在水平方向，主机可以实现72道光束完成360°全覆盖，采用电子扫描方式。

如图6所示，在该实施例中，所述发射波束信息包括发送天线单元号和发射波束端口号，所述接收波束信息包括接收天线单元号和接收波束端口号。进一步地，该发射波束信息还可以包括由主机的高度计测量的高度信息和由主机的GNSS接收器获取的经纬度信息。

所述步骤S300：确定本机与所述主机的相对位置，包括采用如下步骤计算本机与所述主机的相对航向角：

S311：根据所述发射波束信息计算主机的航向与主机发射波束的夹角θ，夹角θ定义为主机航向与发送波束矢量夹角，定义为主机航向角；

夹角θ＝((发射天线单元号-1)*m+发射波束端口号+m-天线单元中间波束号)*5.625°；

在该实施例中，每面的一个天线单元中有9个波束，因此，天线单元中间波束号为5，此处，偏移量m-5＝3；

S312：根据接收波束信息计算本机与接收波束的夹角ω，夹角ω定义为从机航向与接收波束矢量的夹角，定义为从机航向角；

夹角ω＝((接收天线单元号-1)*m+接收波束端口号+3)*5.625°；

S313：根据夹角θ和夹角ω计算本机与所述主机的相对航向角Ω，相对航向角Ω即为主机与从机的航向夹角；

具体地，夹角Ω＝θ-ω+180°。

其中，航向角定义为双机圆心连线与该机航向夹角。主机航向定义为主机圆心指向0号天线单元中心的射线，从机航向定义为从机圆心指向0号天线单元中心的射线。

以图6为例，计算得到θ＝((2-1)*8+5+3)*5.625°＝90°；

ω＝((5-1)*m+6+3)*5.625°＝230.6°；

Ω＝90°-230.6°+180°＝39.4°

如图4所示，在该实施例中，所述主机以扫描方式发出发射波束，还包括在发送发射波束时，以x个俯仰角分别发射波束，其中每个俯仰角对应一俯仰序列号。在该实施例中，俯仰角范围为45°～-45°。基于天线支架和俯仰角伺服电机实现机械垂直扫描。在图4中，E1表示天线阵列面，E2表示蜗杆，E3表示传动齿轮，E4表示可旋转的天线支架，E5表示俯仰角伺服电机，E6表示齿轮组，相移网络及天线阵列固定在可做45°范围往复旋转的天线支架E4上。俯仰角的数量可以根据需要设定，在该实施例中，俯仰面设定有18个波束方向。俯仰角伺服电机E5以机械方式按照5°步进旋转天线支架E4，周期往复共34个角度步进以实现±45°俯仰角度。

在该实施例中，所述发射波束信息还包括俯仰序列号，所述步骤S300：确定本机与所述主机的相对位置，还包括S320：根据所述俯仰序列号计算主机俯仰角。此处俯仰序列号即对应一个主机的俯仰角度。

如图9所示，在该实施例中，主机发送发射波束时，采用电子扫描加机械扫描复合的方式。水平方位角使用电子扫描，各波束维持时间为50us，从波束0→波束72为一个完整的周期，时间为4ms。俯仰角采用机械扫描，周期为30ms*17*2，30ms为俯仰角步进时间，17*2即为从45°到-45°的步进次数，共34个步进。

电子端口每扫描一周(72个端口)后，俯仰角伺服系统控制天线支架做一个角度步进。主机的全波束扫描即为完成方位角360°，俯仰角45°～-45°，时间共计为10+(30+4)*17＝588ms，30为俯仰角步进时间，4为一个水平周期时间。

如图7和图8所示，本发明实施例还提供一种无人机导引系统，用于实现所述的无人机导引方法，所述系统包括多个无人机，所述多个无人机中至少一无人机作为主机，所述多个无人机中至少一无人机作为从机；其中，所述无人机包括：

波束控制模块和天线阵列，所述无人机用作主机时，所述波束控制模块用于控制所述天线阵列以扫描方式发出发射波束，所述发射波束承载有发射波束信息，所述无人机用作从机时，所述波束控制模块用于扫描所述天线阵列的各个波束接收端口，以接收发射波束；

应用处理器，所述无人机用作主机时，所述应用服务器用于生成波束信息和天线阵列控制信号，发送至所述波束控制模块，所述无人机用作从机时，所述应用服务器用于生成天线阵列控制信号，并发送至所述波束hi模块，接收到发射波束时，根据所述发射波束信息和接收到所述发射波束时的接收波束信息确定本机与所述主机的相对位置，以及根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略。

飞行控制单元，用于根据所述飞行策略控制所述无人机飞行。

进一步地，为了实现天线阵列俯仰角的控制，所述无人机还包括：

天线支架，用于承载所述天线阵列；

俯仰角伺服电机，用于控制所述天线支架俯仰旋转；

所述应用处理器还用于生成俯仰角控制信号，并将所述俯仰角控制信号发送至所述俯仰角伺服电机。

如图12所示，为本发明一实施例的从机的飞行控制流程图。在该实施例中，所述步骤S400中，所述从机根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略，包括如下步骤：

S410：所述从机根据本机与所述主机的相对位置向所述主机飞行；

S420：所述从机根据接收到所述主机的发射波束时的接收信号强度RSSI判断本机与所述主机的相对距离是否小于第一预设阈值，第一预设阈值即对应图12中的阈值1；

S430：如果是，则所述从机启动激光测距仪测量本机与所述主机的相对距离，至本机与所述主机的相对距离达到第二预设阈值时停止，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值，第二预设阈值即对应图12中的阈值2；

S440：如果否，则继续步骤S410。

对应地，如图7和图8所示，在该实施例中，所述无人机还包括：

激光测距仪，所述无人机用作从机时，所述激光测距仪用于测量本机与主机的相对距离；

所述无人机用作从机时，所述应用处理器还用于根据接收到所述主机的发射波束时的接收信号强度判断本机与所述主机的相对距离是否小于第一预设阈值，如果是，则所述应用处理器启动激光测距仪测量本机与所述主机的相对距离，至本机与所述主机的相对距离达到第二预设阈值时，通过所述飞行控制单元控制飞机停止飞行。

因此，本发明在从机向主机飞行时，通过RSSI可推算出本机和主机的距离，飞行控制本机到临近设定的第二预设阈值距离时转为激光精准测距，相对距离定位精度更高。

在该实施例中，从机接收波束扫描可以分为两个阶段，一个是初始阶段时的全角度扫描，一个是在扫描到发射波束后的持续感知阶段，进行单角度扫描。

如图10和图11所示，在该实施例中，所述步骤S200：从机扫描各个波束接收端口，以接收发射波束，包括如下步骤：

S210：所述从机判断之前是否接收到过主机的发射波束；

S220：如果是，说明当前处于持续感知阶段，则所述从机进行单角度扫描，扫描角度对应基于之前接收到的发射波束计算得到的本机与主机的相对位置及从机的飞控数据；

S230：如果否，说明当前处于初始阶段，则所述从机进行全角度扫描，扫描角度为360°范围。

如图10所示，所述从机进行全角度扫描时，扫描m个天线单元共m*n个波束端口，接收周边360°范围空域的波束，每个天线单元的n个波束端口指向范围为360°/m，每个天线单元对应一天线单元号，每个天线单元中每个波束对应一波束端口号，且在扫描天线单元时，以x个俯仰角分别扫描各个波束端口，其中每个俯仰角对应一俯仰序列号。

具体地，在该实施例中，从机在未接收过主机发出的发射波束的情况下，启用全波束扫描(即水平360度，俯仰45°)；每个天线单元各自对162道波束方向(9道水平波束，18个俯仰角)循环扫描；为不错过主机发射波束，每道接收波束最长维持时间为主机的全波束扫描时间，此段时间内如成功完成波束接收可直接切至下一波束。由此从机在此阶段全角度扫描最长时间为96秒，即588*9+(30+588*9)*17＝95766ms。

各面天线单元同时做端束扫描，将接收信号传至RSSI多信道转换器转换为RSSI数据，处理器以扫描端口号为序，记录此时八支天线的RSSI及天线号&俯仰角。扫描完成后，通过数据比对，获取RSSI最大值对应的天线号&波束号及俯仰角，作为接收波束信息，从而计算出主机和本机的相对方位。如在完成接收扫描，无法找到主机，可考虑其他策略比如通过sub 6G辅助通讯模块获取主机方位及广播包。

如图11所示，在该实施例中，所述本机与主机的相对位置包括本机与主机的相对航向角和主机的俯仰角，所述从机进行单角度扫描时，根据所述相对航向角确定扫描的天线单元和波束端口，并根据所述主机的俯仰角调整本机的天线单元的俯仰角。

具体地，从机在获取相对主机方位信息后，进行飞行控制，到达下一飞行控制节点时可通过之前获知的主机方位信息及飞控数据计算出该点接收天线的俯仰角参数，仅做单角度水平扫描即可，单角度扫描最长时间为5.3s，即588*9＝5292ms，可以大大节省接收扫描时间。

如图12所示，在该实施例中，所述发射波束信息还包括指令引导帧，所述指令引导帧包括从机编号、目标位置的指令方位角和目标位置的控制距离，以指令特定从机进入到设定的目标位置。

所述步骤S400中，所述从机根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略，还包括如下步骤：

S450：所述从机分析所述发射波束信息中的指令引导帧中的目标位置，确定所述目标位置的指令方位角和控制距离；

S460：所述从机飞行至所述目标位置，此处控制距离即可以对应于步骤S430中的第二预设阈值。

如图13和图14所示，为无人机单机组形态示例。主机通过向从机发送指令引导帧可以控制从机的飞行位置，进行无人机导引。如图15所示，为无人机集群形态示例，其中，该集群由四组独立的机组联接而成，各个机组相对位置可以通过地面站对各个机组的主机遥控调整，然后由每个机组的主机分别控制所对应的从机。

本发明实施例还提供一种无人机导引设备，包括处理器；存储器，其中存储有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所述的无人机导引方法的步骤。

所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明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“平台”。

下面参照图16来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备600。图16显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图16所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同平台组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。

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610执行，使得所述处理单元610执行本说明书上述无人机导引方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元610可以执行如图1中所示的步骤。

所述存储单元620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)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)6203。

所述存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205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630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600也可以与一个或多个外部设备700(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600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600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650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660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。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600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600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平台等。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序被执行时实现所述的无人机导引方法的步骤。在一些可能的实施方式中，本发明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无人机导引方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。

参考图17所示，描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品800，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，本发明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。

所述计算机可读存储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。可读存储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。可读存储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发明操作的程序代码，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，还包括常规的过程序程序设计语言—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)。

本发明所提供的无人机导引方法、系统、设备及存储介质具有下列优点：

本发明通过主机发出发射波束并附带相关信息，从机以天线扫描的方式接收发射波束以确定相对位置，从机采用接收扫描方式工作，可以有效节省无人机耗电；由于采用主从结构，无需采用控制平台，直接实现了主机对从机位置的精准控制，地面站对无人机组的控制可通过主机完成，从而节约信道资源，提高了控制效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种无人机导引方法，其特征在于，将至少一无人机作为主机，至少一无人机作为从机，所述方法包括如下步骤：

主机以扫描方式发出发射波束，所述发射波束承载有发射波束信息；

从机扫描各个波束接收端口，以接收发射波束；

从机从所述主机接收到发射波束，根据所述发射波束信息和接收到所述发射波束时的接收波束信息确定本机与所述主机的相对位置；

所述从机根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略。

2.根据权利要求1所述的无人机导引方法，其特征在于，所述主机以扫描方式发出发射波束，包括所述主机采用m个天线单元共m*n束波束向周边360°范围空域以扫描方式发出发射波束，每个天线单元的n束波束指向范围为360°/m，每个天线单元对应一天线单元号，每个天线单元中每个波束对应一波束端口号。

3.根据权利要求2所述的无人机导引方法，其特征在于，所述发射波束信息包括发送天线单元号和发射波束端口号，所述接收波束信息包括接收天线单元号和接收波束端口号；

所述确定本机与所述主机的相对位置，包括采用如下步骤计算本机与所述主机的相对航向角：

根据所述发射波束信息计算主机的航向与主机发射波束的夹角θ；

根据接收波束信息计算本机与接收波束的夹角ω；

根据夹角θ和夹角ω计算本机与所述主机的相对航向角。

4.根据权利要求2所述的无人机导引方法，其特征在于，所述主机以扫描方式发出发射波束，还包括在发送发射波束时，以x个俯仰角分别发射波束，其中每个俯仰角对应一俯仰序列号。

5.根据权利要求4所述的无人机导引方法，其特征在于，所述发射波束信息还包括俯仰序列号，所述确定本机与所述主机的相对位置，还包括根据所述俯仰序列号计算主机俯仰角。

6.根据权利要求1所述的无人机导引方法，其特征在于，所述从机扫描各个波束接收端口，以接收发射波束，包括如下步骤：

所述从机判断之前是否接收到过主机的发射波束；

如果是，则所述从机进行单角度扫描，扫描角度对应基于之前接收到的发射波束计算得到的本机与主机的相对位置及从机的飞控数据；

如果否，则所述从机进行全角度扫描，扫描角度为360°范围。

7.根据权利要求6所述的无人机导引方法，其特征在于，所述本机与主机的相对位置包括本机与主机的相对航向角和主机的俯仰角，所述从机进行单角度扫描时，根据所述相对航向角确定扫描的天线单元和波束端口，并根据所述主机的俯仰角调整本机的天线单元的俯仰角；

所述从机进行全角度扫描时，扫描m个天线单元共m*n个波束端口，接收周边360°范围空域的波束，每个天线单元的n个波束端口指向范围为360°/m，每个天线单元对应一天线单元号，每个天线单元中每个波束对应一波束端口号，且在扫描天线单元时，以x个俯仰角分别扫描各个波束端口，其中每个俯仰角对应一俯仰序列号。

8.根据权利要求1所述的无人机导引方法，其特征在于，所述从机根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略，包括如下步骤：

所述从机根据本机与所述主机的相对位置向所述主机飞行；

所述从机根据接收到所述主机的发射波束时的接收信号强度判断本机与所述主机的相对距离是否小于第一预设阈值；

如果是，则所述从机启动激光测距仪测量本机与所述主机的相对距离，至本机与所述主机的相对距离达到第二预设阈值时停止，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。

9.根据权利要求1所述的无人机导引方法，其特征在于，所述发射波束信息还包括指令引导帧，所述指令引导帧包括从机编号、目标位置的指令方位角和目标位置的控制距离；

所述从机根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略，包括如下步骤：

所述从机分析所述发射波束信息中的指令引导帧中的目标位置，确定所述目标位置的指令方位角和控制距离；

所述从机飞行至所述目标位置。

10.根据权利要求1所述的无人机导引方法，其特征在于，所述发射波束为毫米波波束。

11.一种无人机导引系统，其特征在于，用于实现权利要求1至10中任一项所述的无人机导引方法，所述系统包括多个无人机，所述多个无人机中至少一无人机作为主机，所述多个无人机中至少一无人机作为从机；其中，所述无人机包括：

波束控制模块和天线阵列，所述无人机用作主机时，所述波束控制模块用于控制所述天线阵列以扫描方式发出发射波束，所述发射波束承载有发射波束信息，所述无人机用作从机时，所述波束控制模块用于扫描所述天线阵列的各个波束接收端口，以接收发射波束；

应用处理器，所述无人机用作主机时，所述应用服务器用于生成波束信息和天线阵列控制信号，发送至所述波束控制模块，所述无人机用作从机时，所述应用服务器用于生成天线阵列控制信号，并发送至所述波束hi模块，接收到发射波束时，根据所述发射波束信息和接收到所述发射波束时的接收波束信息确定本机与所述主机的相对位置，以及根据本机与所述主机的相对位置确定飞行策略。

飞行控制单元，用于根据所述飞行策略控制所述无人机飞行。

12.根据权利要求11所述的无人机导引系统，其特征在于，所述无人机还包括：

天线支架，用于承载所述天线阵列；

俯仰角伺服电机，用于控制所述天线支架俯仰旋转；

所述应用处理器还用于生成俯仰角控制信号，并将所述俯仰角控制信号发送至所述俯仰角伺服电机。

13.根据权利要求11所述的无人机导引系统，其特征在于，所述无人机还包括：

激光测距仪，所述无人机用作从机时，所述激光测距仪用于测量本机与主机的相对距离；

所述无人机用作从机时，所述应用处理器还用于根据接收到所述主机的发射波束时的接收信号强度判断本机与所述主机的相对距离是否小于第一预设阈值，如果是，则所述应用处理器启动激光测距仪测量本机与所述主机的相对距离，至本机与所述主机的相对距离达到第二预设阈值时，通过所述飞行控制单元控制飞机停止飞行。

14.一种无人机导引设备，其特征在于，包括：

处理器；

存储器，其中存储有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至10中任一项所述的无人机导引方法的步骤。

15.一种计算机可读存储介质，用于存储程序，其特征在于，所述程序被执行时实现权利要求1至10中任一项所述的无人机导引方法的步骤。

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