CN112925338B - 多旋翼无人机的控制方法、装置、存储介质和无人机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种多旋翼无人机的控制方法、装置、存储介质和无人机，该方法包括：在多旋翼无人机执行飞行任务的情况下，获取多旋翼无人机的电池的供电电压和多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号，获取每个旋翼的实际转速，将每个旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号，根据供电电压，处理后的转速控制信号以及实际转速，确定多旋翼无人机是否存在故障，在多旋翼无人机存在故障的情况下，控制多旋翼无人机进行降落。本公开可以快速、准确地检测多旋翼无人机是否存在故障，能够检测出由于动力系统性能下降导致的故障，所需消耗的算力较小，同时可以在无人机故障时及时控制无人机降落。

Description

多旋翼无人机的控制方法、装置、存储介质和无人机

技术领域

本公开涉及无人机技术领域，具体地，涉及一种多旋翼无人机的控制方法、装置、存储介质和无人机。

背景技术

随着无人机技术的不断发展，无人机的应用场景也越来越广泛。动力系统是无人机执行任务的基本保证，为了使无人机可以在复杂场景中获得更广泛应用，需要对动力系统的进行故障检测，以确保无人机的安全性。当前，针对无人机的动力系统的故障检测主要包括基于动力学模型的检测方法和基于信息反馈的检测方法两种。

基于动力学模型的检测方法是通过对无人机建立解析模型，同时以测量信号和基于解析模型得到的状态先验信息构造残差，并根据残差判断动力系统是否存在故障。但是，在实际应用中无法对无人机的所有运动模态进行精准建模，且基于动力学模型的检测方法需要消耗巨大的算力。而基于信息反馈的检测方法是将动力系统的电调的温度、电压和电机转速等信息反馈给无人机的控制器进行故障检测。然而，基于信息反馈的检测方法只能针对过温、过流等故障，无法实现对动力系统性能下降等故障进行检测，这也会影响无人机的安全性。

发明内容

为了解决相关技术中存在的问题，本公开提供了一种多旋翼无人机的控制方法、装置、存储介质和无人机。

为了实现上述目的，根据本公开实施例的第一方面，提供一种多旋翼无人机的控制方法，所述方法包括：

在多旋翼无人机执行飞行任务的情况下，获取所述多旋翼无人机的电池的供电电压和所述多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号；

获取每个所述旋翼的实际转速；

将每个所述旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号；

根据所述供电电压，所述处理后的转速控制信号以及所述实际转速，确定所述多旋翼无人机是否存在故障；

在所述多旋翼无人机存在故障的情况下，控制所述多旋翼无人机进行降落。

可选地，所述根据所述供电电压，所述处理后的转速控制信号以及所述实际转速，确定所述多旋翼无人机是否存在故障，包括：

根据所述供电电压和所述处理后的转速控制信号，利用预设转速对应关系，确定每个所述旋翼的期望转速，所述预设转速对应关系为所述供电电压、所述转速控制信号与所述旋翼的转速之间的对应关系；

根据所述期望转速和所述实际转速，确定所述多旋翼无人机是否存在故障。

可选地，所述根据所述期望转速和所述实际转速，确定所述多旋翼无人机是否存在故障，包括：

针对每个所述旋翼，将该旋翼的期望转速和该旋翼的实际转速的差值，作为该旋翼对应的转速偏差；

在任一旋翼对应的转速偏差大于或等于预设转速偏差的情况下，确定所述多旋翼无人机存在故障。

可选地，所述将每个所述旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号，包括：

将每个所述旋翼的转速控制信号，输入到低通滤波器进行低通滤波处理，以使该旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上对齐，得到该旋翼的处理后的转速控制信号。

可选地，在所述获取所述多旋翼无人机的电池的供电电压和所述多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号之前，所述方法还包括：

获取所述多旋翼无人机的飞行状态信息，所述飞行状态信息包括所述多旋翼无人机的位置和所述多旋翼无人机的姿态；

所述获取所述多旋翼无人机的电池的供电电压和所述多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号，包括：

根据所述飞行状态信息，确定每个所述旋翼的转速控制信号。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种多旋翼无人机的控制装置，所述装置包括：

获取模块，被配置成用于在多旋翼无人机执行飞行任务的情况下，获取所述多旋翼无人机的电池的供电电压和所述多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号；

所述获取模块，还被配置成用于获取每个所述旋翼的实际转速；

确定模块，被配置成用于将每个所述旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号；

所述确定模块，还被配置成用于根据所述供电电压，所述处理后的转速控制信号以及所述实际转速，确定所述多旋翼无人机是否存在故障；

控制模块，被配置成用于在所述多旋翼无人机存在故障的情况下，控制所述多旋翼无人机进行降落。

可选地，所述确定模块包括：

转速确定子模块，被配置成用于根据所述供电电压和所述处理后的转速控制信号，利用预设转速对应关系，确定每个所述旋翼的期望转速，所述预设转速对应关系为所述供电电压、所述转速控制信号与所述旋翼的转速之间的对应关系；

故障确定子模块，被配置成用于根据所述期望转速和所述实际转速，确定所述多旋翼无人机是否存在故障。

可选地，所述故障确定子模块被配置成用于：

针对每个所述旋翼，将该旋翼的期望转速和该旋翼的实际转速的差值，作为该旋翼对应的转速偏差；

在任一旋翼对应的转速偏差大于或等于预设转速偏差的情况下，确定所述多旋翼无人机存在故障。

可选地，所述确定模块被配置成用于：

将每个所述旋翼的转速控制信号，输入到低通滤波器进行低通滤波处理，以使该旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上对齐，得到该旋翼的处理后的转速控制信号。

可选地，所述获取模块，还被配置成用于在所述获取所述多旋翼无人机的电池的供电电压和所述多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号之前，获取所述多旋翼无人机的飞行状态信息，所述飞行状态信息包括所述多旋翼无人机的位置和所述多旋翼无人机的姿态；

所述获取模块，被配置成用于根据所述飞行状态信息，确定每个所述旋翼的转速控制信号。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上第一方面所述方法的步骤。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种多旋翼无人机，包括：

存储器，其上存储有计算机程序；

处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现以上第一方面所述方法的步骤。

通过上述技术方案，本公开首先通过在多旋翼无人机执行飞行任务的情况下，获取多旋翼无人机的电池的供电电压和多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号，之后获取每个旋翼的实际转速，再将每个旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号，并根据供电电压，处理后的转速控制信号以及实际转速，确定多旋翼无人机是否存在故障，最后在多旋翼无人机存在故障的情况下，控制多旋翼无人机进行降落。本公开只需要通过供电电压，转速控制信号以及实际转速，就能快速、准确地检测多旋翼无人机是否存在故障，能够检测出由于动力系统性能下降导致的故障，检测过程简单，所需消耗的算力较小，同时可以在多旋翼无人机故障时及时控制多旋翼无人机降落，从而确保多旋翼无人机的安全性和可靠性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种多旋翼无人机的控制方法的流程图；

图2是根据图1所示实施例示出的一种步骤104的流程图；

图3是根据一示例性实施例示出的另一种多旋翼无人机的控制方法的流程图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种多旋翼无人机的控制装置的框图；

图5是根据图4所示实施例示出的一种确定模块的框图；

图6是根据一示例性实施例示出的一种多旋翼无人机的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在介绍本公开提供的多旋翼无人机的控制方法、装置、存储介质和无人机之前，首先对本公开各个实施例所涉及应用场景进行介绍，该应用场景可以是对多旋翼无人机进行故障检测的场景。例如，该应用场景可以是通过多旋翼无人机进行外卖配送、军事侦查、火灾探测、环境监测和交通监测时，对多旋翼无人机进行故障检测的场景。其中，该多旋翼无人机可以包括控制器和至少一个动力系统，控制器用于输出转速控制信号，来对动力系统进行控制，以使多旋翼无人机完成相应的飞行任务。动力系统可以包括电池、电子调速器（英文：Electronic Speed Control，中文：电调）、电机以及旋翼，当动力系统为多个时，多个动力系统可以共用同一个电池，也可以每个动力系统各自包括一个独立的电池。电池用于为动力系统供电，电调用于将控制器输出的转速控制信号转换为三相交流电输出给电机，以控制电机按照一定的转速带动旋翼旋转。进一步的，本公开的多旋翼无人机的控制方法不仅可以应用于多旋翼无人机的控制，还可以应用于其他无人机的控制，例如，单旋翼无人机以及其他具有该动力系统的无人机（例如，固定翼无人机），本公开对此不作具体限定。

图1是根据一示例性实施例示出的一种多旋翼无人机的控制方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括以下步骤：

在步骤101中，在多旋翼无人机执行飞行任务的情况下，获取多旋翼无人机的电池的供电电压和多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号。

在步骤102中，获取每个旋翼的实际转速。

举例来说，在多旋翼无人机执行飞行任务的过程中，动力系统作为多旋翼无人机发挥运动能力的基础，是整个多旋翼无人机动作最频繁的部件，因而承受着更高的安全风险。为了确保多旋翼无人机的安全性，可以利用在多旋翼无人机飞行过程中动力系统的电动特性，来实时对动力系统进行故障检测，从而保证多旋翼无人机的安全性。其中，该电动特性用于指示在多旋翼无人机的飞行过程中，控制器输出的转速控制信号、动力系统的电池的供电电压与动力系统的旋翼的转速之间的映射关系。

具体的，可以在多旋翼无人机中预先设置故障检测模块、转速采集传感器和电压传感器，其中，故障检测模块用于对动力系统进行故障检测，转速采集传感器用于采集每个旋翼的实际转速，电压传感器用于采集电池的供电电压。在多旋翼无人机执行飞行任务时，控制器可以实时根据多旋翼无人机的飞行状态（例如，多旋翼无人机的位置、姿态等），输出每个旋翼的转速控制信号，来对动力系统进行控制，以调节动力系统的各个旋翼的转速。其中，转速控制信号可以为PWM（英文：Pulse Width Modulation，中文：脉冲宽度调制）信号，也可以为CAN（英文：Controller Area Network，中文：控制器域网）信号，每个旋翼的转速控制信号用于指示在理想情况下，多旋翼无人机处于当前飞行状态时该旋翼应当达到的理想转速。故障检测模块可以实时获取当前电压传感器采集到的供电电压，控制器输出的每个旋翼的转速控制信号以及转速采集传感器采集到的每个旋翼的实际转速。

需要说明的是，若多个动力系统共用同一个电池，电压传感器只需要采集该电池的供电电压，故障检测模块也只需要获取该电池的供电电压。若每个动力系统各自包括一个独立的电池，则电压传感器需要采集每个电池的供电电压，故障检测模块需要获取每个电池的供电电压。以下以多个动力系统共用同一个电池为例对本公开的多旋翼无人机的控制方法进行进一步说明，但本公开的多旋翼无人机的控制方法并不仅限定于多个动力系统共用同一个电池这一种情况，也可以适用于每个动力系统各自包括一个独立的电池这一种情况。

在步骤103中，将每个旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号。

在步骤104中，根据供电电压，处理后的转速控制信号以及实际转速，确定多旋翼无人机是否存在故障。

示例地，可以预先通过台架试验对每个动力系统的电动特性进行测定拟合，并利用得到的电动特性作为动力系统进行故障检测的依据。为了提高对动力系统进行故障检测的准确性，在获取到供电电压、每个旋翼的转速控制信号和每个旋翼的实际转速后，可以先将每个旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，以使该旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上对齐，得到该旋翼的处理后的转速控制信号。然后可以由故障检测模块根据供电电压和每个旋翼的处理后的转速控制信号，利用电动特性，确定每个旋翼的期望转速。其中，每个旋翼的期望转速为在当前供电电压和转速控制信号的条件下，该旋翼应当达到的转速。然后，故障检测模块可以根据每个旋翼的实际转速和该旋翼的期望转速，确定该旋翼所属的动力系统是否存在故障。若确定该旋翼所属的动力系统存在故障，则确定多旋翼无人机存在故障，若确定该旋翼所属的动力系统不存在故障，则确定多旋翼无人机不存在故障。通过利用电动特性来进行故障检测，所需消耗的算力小，硬件成本较低，并且，考虑了多旋翼无人机在执行飞行任务过程中由于电池的供电电压下降导致的旋翼的转速下降，来判断动力系统是否存在故障，能够对动力系统老化、性能下降等软性故障进行有效的检测。

在步骤105中，在多旋翼无人机存在故障的情况下，控制多旋翼无人机进行降落。

在本步骤中，当确定多旋翼无人机存在故障时，说明此时多旋翼无人机已经不适合继续执行飞行任务，需要尽快控制多旋翼无人机进行降落。例如，当采用“横滚/俯仰/偏航/高度”四通道控制架构，来实现多旋翼无人机六个自由度的控制时，若确定多旋翼无人机存在故障，控制器可以根据发生故障的动力系统，结合多旋翼无人机的控制期望（例如，横滚控制期望力矩、俯仰控制期望力矩、偏航控制期望力矩和高度控制期望力矩等）与飞行状态，通过控制分配重构的方式，实现多旋翼无人机的容错控制或降自由度控制（例如可以选择偏航控制通道作为损失自由度来进行降自由度控制），以最大化地减小故障所可能带来的负面影响，并控制多旋翼无人机进行降落。

综上所述，本公开首先通过在多旋翼无人机执行飞行任务的情况下，获取多旋翼无人机的电池的供电电压和多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号，之后获取每个旋翼的实际转速，再将每个旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号，并根据供电电压，处理后的转速控制信号以及实际转速，确定多旋翼无人机是否存在故障，最后在多旋翼无人机存在故障的情况下，控制多旋翼无人机进行降落。本公开只需要通过供电电压，转速控制信号以及实际转速，就能快速、准确地检测多旋翼无人机是否存在故障，能够检测出由于动力系统性能下降导致的故障，检测过程简单，所需消耗的算力较小，同时可以在多旋翼无人机故障时及时控制多旋翼无人机降落，从而确保多旋翼无人机的安全性和可靠性。

图2是根据图1所示实施例示出的一种步骤104的流程图。如图2所示，步骤104可以包括以下步骤：

在步骤1041中，根据供电电压和处理后的转速控制信号，利用预设转速对应关系，确定每个旋翼的期望转速。

其中，预设转速对应关系为供电电压、转速控制信号与旋翼的转速之间的对应关系。

在步骤1042中，根据期望转速和实际转速，确定多旋翼无人机是否存在故障。

示例地，在多旋翼无人机运动的过程中，每个动力系统的旋翼的转速与该动力系统的转速控制信号、供电电压相关，并且该关系（即每个动力系统的电动特性）可以根据台架试验提前测定。在对该关系测定完成后，可以将该关系作为预设转速对应关系进行存储，以用于判断动力系统是否存在故障。在获取到供电电压、每个旋翼的处理后的转速控制信号和每个旋翼的实际转速后，故障检测模块可以根据供电电压和每个旋翼的处理后的转速控制信号，利用预设转速对应关系，确定每个旋翼的期望转速。然后可以针对每个旋翼，将该旋翼的期望转速和该旋翼的实际转速的差值，作为该旋翼对应的转速偏差。在任一旋翼对应的转速偏差大于或等于预设转速偏差的情况下（预设转速偏差可以为300rpm/min），说明旋翼的期望转速与旋翼的实际转速相差较大，将转速偏差大于或等于预设转速偏差的旋翼所属的动力系统确定为故障，并进一步确定多旋翼无人机存在故障。

可选地，步骤103可以通过以下方式实现：

将每个旋翼的转速控制信号，输入到低通滤波器进行低通滤波处理，以使该旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上对齐，得到该旋翼的处理后的转速控制信号。

在一种场景中，在控制器输出转速控制信号后，动力系统需要经过一段时间才能按照转速控制信号完成对旋翼的转速的调节，也就是说，旋翼的实际转速相对于转速控制信号存在一定的延时，即旋翼的实际转速，与通过转速控制信号确定的旋翼的期望转速之间存在延时，这会影响对动力系统进行故障检测的准确性。为了避免这种情况的发生，可以针对每个旋翼，将该旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，并根据该旋翼的处理后的控制信号和供电电压，利用预设转速对应关系，确定该旋翼的期望转速，以使旋翼的实际转速与旋翼的期望转速在时间上对齐，并利用对齐后的旋翼的实际转速与旋翼的期望转速，来对动力系统进行故障检测。

将旋翼的转速控制信号与旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理的方式可以是对转速控制信号进行延迟输出（例如，使转速控制信号延迟0.08ms输出），也可以是将转速控制信号输入到低通滤波器进行低通滤波处理，以使转速控制信号与实际转速在时间上对齐，并滤除转速控制信号中所含的噪声（该噪声是指转速控制信号中变化非常频繁，以至于动力系统无法对其进行有效响应的成分）。其中，低通滤波器可以是一阶低通滤波器，例如，该一阶低通滤波器的传递函数可以表示为：F_Lps（s）= 1/（T•s + 1），T为时间常数，s为拉普拉斯算子，T与控制器的输出延时，动力系统的响应延时以及动力系统的响应时间相关。此时经过低通滤波处理后得到的处理后的转速控制信号可以表示为Laplace^inv{(u_ctrl/s)•F_Lps（s）}，u_ctrl表示转速控制信号，Laplace^inv(.)表示拉普拉斯逆变换。

进一步的，由于动力系统的旋翼的转速仅取决于该动力系统的转速控制信号以及供电电压。因此，可以通过多项式方程来对预设转速对应关系进行拟合，此时预设转速对应关系可以表示为：w^* _rotor = f_k（Laplace^inv{(u_ctrl/s)•F_Lps（s）}，U），其中，w^* _rotor为旋翼的期望转速，U为供电电压，f_k表示函数关系。

图3是根据一示例性实施例示出的另一种多旋翼无人机的控制方法的流程图。如图3所示，在步骤101之前，该方法还可以包括以下步骤：

在步骤106中，获取多旋翼无人机的飞行状态信息，飞行状态信息包括多旋翼无人机的位置和多旋翼无人机的姿态。

步骤101可以通过以下方式实现：

根据飞行状态信息，确定每个旋翼的转速控制信号。

举例来说，在多旋翼无人机执行飞行任务的过程中，控制器可以通过位置、姿态等传感器实时采集多旋翼无人机的飞行状态信息，其中，飞行状态信息可以包括多旋翼无人机的位置和多旋翼无人机的姿态。然后可以根据飞行状态信息以及多旋翼无人机的控制期望，通过控制分配解算的方式，确定每个旋翼的转速控制信号。

综上所述，本公开首先通过在多旋翼无人机执行飞行任务的情况下，获取多旋翼无人机的电池的供电电压和多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号，之后获取每个旋翼的实际转速，再将每个旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号，并根据供电电压，处理后的转速控制信号以及实际转速，确定多旋翼无人机是否存在故障，最后在多旋翼无人机存在故障的情况下，控制多旋翼无人机进行降落。本公开只需要通过供电电压，转速控制信号以及实际转速，就能快速、准确地检测多旋翼无人机是否存在故障，能够检测出由于动力系统性能下降导致的故障，检测过程简单，所需消耗的算力较小，同时可以在多旋翼无人机故障时及时控制多旋翼无人机降落，从而确保多旋翼无人机的安全性和可靠性。

图4是根据一示例性实施例示出的一种多旋翼无人机的控制装置的框图。如图4所示，该装置200包括：

获取模块201，被配置成用于在多旋翼无人机执行飞行任务的情况下，获取多旋翼无人机的电池的供电电压和多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号。

获取模块201，还被配置成用于获取每个旋翼的实际转速。

确定模块202，被配置成用于将每个旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号。

确定模块202，还被配置成用于根据供电电压，处理后的转速控制信号以及实际转速，确定多旋翼无人机是否存在故障。

控制模块203，被配置成用于在多旋翼无人机存在故障的情况下，控制多旋翼无人机进行降落。

图5是根据图4所示实施例示出的一种确定模块的框图。如图5所示，确定模块202可以包括：

转速确定子模块2021，被配置成用于根据供电电压和处理后的转速控制信号，利用预设转速对应关系，确定每个旋翼的期望转速。

其中，预设转速对应关系为供电电压、转速控制信号与旋翼的转速之间的对应关系。

故障确定子模块2022，被配置成用于根据期望转速和实际转速，确定多旋翼无人机是否存在故障。

可选地，故障确定子模块2022被配置成用于：

针对每个旋翼，将该旋翼的期望转速和该旋翼的实际转速的差值，作为该旋翼对应的转速偏差。

在任一旋翼对应的转速偏差大于或等于预设转速偏差的情况下，确定多旋翼无人机存在故障。

可选地，确定模块202被配置成用于：

将每个旋翼的转速控制信号，输入到低通滤波器进行低通滤波处理，以使该旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上对齐，得到该旋翼的处理后的转速控制信号。

可选地，获取模块201，还被配置成用于在获取多旋翼无人机的电池的供电电压和多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号之前，获取多旋翼无人机的飞行状态信息，飞行状态信息包括多旋翼无人机的位置和多旋翼无人机的姿态。

获取模块201，被配置成用于根据飞行状态信息，确定每个旋翼的转速控制信号。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

综上所述，本公开首先通过在多旋翼无人机执行飞行任务的情况下，获取多旋翼无人机的电池的供电电压和多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号，之后获取每个旋翼的实际转速，再将每个旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号，并根据供电电压，处理后的转速控制信号以及实际转速，确定多旋翼无人机是否存在故障，最后在多旋翼无人机存在故障的情况下，控制多旋翼无人机进行降落。本公开只需要通过供电电压，转速控制信号以及实际转速，就能快速、准确地检测多旋翼无人机是否存在故障，能够检测出由于动力系统性能下降导致的故障，检测过程简单，所需消耗的算力较小，同时可以在多旋翼无人机故障时及时控制多旋翼无人机降落，从而确保多旋翼无人机的安全性和可靠性。

图6是根据一示例性实施例示出的一种多旋翼无人机的框图。如图6所示，该多旋翼无人机300可以包括：处理器301，存储器302。该多旋翼无人机300还可以包括多媒体组件303，输入/输出（I/O）接口304，以及通信组件305中的一者或多者。

其中，处理器301用于控制该多旋翼无人机300的整体操作，以完成上述的多旋翼无人机的控制方法中的全部或部分步骤。存储器302用于存储各种类型的数据以支持在该多旋翼无人机300的操作，这些数据例如可以包括用于在该多旋翼无人机300上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器302可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memory，简称PROM），只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件303可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器302或通过通信组件305发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口304为处理器301和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是按钮。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件305用于该多旋翼无人机300与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信（NearField Communication，简称NFC），2G、3G、4G、NB-IOT、eMTC、或其他5G等等，或它们中的一种或几种的组合，在此不做限定。因此相应的该通信组件305可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块等等。

在一示例性实施例中，多旋翼无人机300可以被一个或多个应用专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC）、数字信号处理器（DigitalSignal Processor，简称DSP）、数字信号处理设备（Digital Signal Processing Device，简称DSPD）、可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，简称FPGA）、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的多旋翼无人机的控制方法。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的多旋翼无人机的控制方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器302，上述程序指令可由多旋翼无人机300的处理器301执行以完成上述的多旋翼无人机的控制方法。

在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的多旋翼无人机的控制方法的代码部分。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (7)

1.一种多旋翼无人机的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在多旋翼无人机执行飞行任务的情况下，获取所述多旋翼无人机的电池的供电电压和所述多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号；

获取每个所述旋翼的实际转速；

将每个所述旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号；

根据所述供电电压，所述处理后的转速控制信号以及所述实际转速，确定所述多旋翼无人机是否存在故障；

在所述多旋翼无人机存在故障的情况下，控制所述多旋翼无人机进行降落；

所述根据所述供电电压，所述处理后的转速控制信号以及所述实际转速，确定所述多旋翼无人机是否存在故障，包括：

根据所述供电电压和所述处理后的转速控制信号，利用预设转速对应关系，确定每个所述旋翼的期望转速，所述预设转速对应关系为所述供电电压、所述转速控制信号与所述旋翼的期望 转速之间的对应关系；

根据所述期望转速和所述实际转速，确定所述多旋翼无人机是否存在故障；

所述将每个所述旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号，包括：

将每个所述旋翼的转速控制信号，输入到低通滤波器进行低通滤波处理，以使该旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上对齐，得到该旋翼的处理后的转速控制信号；

所述低通滤波器为一阶低通滤波器，所述一阶低通滤波器的传递函数表示为：F_Lps（s）=1/（T•s + 1），T为时间常数，s为拉普拉斯算子；

所述预设转速对应关系表示为：

w^* _rotor = f_k（Laplace^inv{(u_ctrl/s)•F_Lps（s）}，U），

其中，w^* _rotor为所述期望转速，U为所述供电电压，u_ctrl为所述转速控制信号，Laplace^inv(.)表示拉普拉斯逆变换，f_k表示函数关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述期望转速和所述实际转速，确定所述多旋翼无人机是否存在故障，包括：

针对每个所述旋翼，将该旋翼的期望转速和该旋翼的实际转速的差值，作为该旋翼对应的转速偏差；

在任一旋翼对应的转速偏差大于或等于预设转速偏差的情况下，确定所述多旋翼无人机存在故障。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述多旋翼无人机的电池的供电电压和所述多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号之前，所述方法还包括：

获取所述多旋翼无人机的飞行状态信息，所述飞行状态信息包括所述多旋翼无人机的位置和所述多旋翼无人机的姿态；

所述获取所述多旋翼无人机的电池的供电电压和所述多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号，包括：

根据所述飞行状态信息，确定每个所述旋翼的转速控制信号。

4.一种多旋翼无人机的控制装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，被配置成用于在多旋翼无人机执行飞行任务的情况下，获取所述多旋翼无人机的电池的供电电压和所述多旋翼无人机的每个旋翼的转速控制信号；

所述获取模块，还被配置成用于获取每个所述旋翼的实际转速；

确定模块，被配置成用于将每个所述旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上进行对齐处理，得到该旋翼的处理后的转速控制信号；

所述确定模块，还被配置成用于根据所述供电电压，所述处理后的转速控制信号以及所述实际转速，确定所述多旋翼无人机是否存在故障；

控制模块，被配置成用于在所述多旋翼无人机存在故障的情况下，控制所述多旋翼无人机进行降落；

所述确定模块包括：

转速确定子模块，被配置成用于根据所述供电电压和所述处理后的转速控制信号，利用预设转速对应关系，确定每个所述旋翼的期望转速，所述预设转速对应关系为所述供电电压、所述转速控制信号与所述旋翼的期望 转速之间的对应关系；

故障确定子模块，被配置成用于根据所述期望转速和所述实际转速，确定所述多旋翼无人机是否存在故障；

所述确定模块被配置成用于：

将每个所述旋翼的转速控制信号，输入到低通滤波器进行低通滤波处理，以使该旋翼的转速控制信号与该旋翼的实际转速在时间上对齐，得到该旋翼的处理后的转速控制信号；所述低通滤波器为一阶低通滤波器，所述一阶低通滤波器的传递函数表示为：F_Lps（s）=1/（T•s + 1），T为时间常数，s为拉普拉斯算子；

所述预设转速对应关系表示为：

w^* _rotor = f_k（Laplace^inv{(u_ctrl/s)•F_Lps（s）}，U），

其中，w^* _rotor为所述期望转速，U为所述供电电压，u_ctrl为所述转速控制信号，Laplace^inv(.)表示拉普拉斯逆变换，f_k表示函数关系。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述故障确定子模块被配置成用于：

针对每个所述旋翼，将该旋翼的期望转速和该旋翼的实际转速的差值，作为该旋翼对应的转速偏差；

在任一旋翼对应的转速偏差大于或等于预设转速偏差的情况下，确定所述多旋翼无人机存在故障。

6.一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，该程序被处理器执行时实现权利要求1-3中任一项所述方法的步骤。

7.一种多旋翼无人机，其特征在于，包括：

存储器，其上存储有计算机程序；

处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1-3中任一项所述方法的步骤。

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