CN113064452A - 飞行器的照明方法、装置及飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种飞行器的照明方法、装置及飞行器，该飞行器的照明方法包括：获取照明系统的单位面积发光强度、聚光面积以及聚光距离预设范围，并确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度；获取障碍物参数，以基于所述障碍物参数与所述目标聚光距离的关系确定所述照明系统的当前聚光距离；基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整，以控制照明系统以所述单位面积发光强度、所述聚光面积以及调整后的聚光角度进行照明。本发明解决了现有技术中飞行器照明系统的照明效果差、存在能源浪费且避障效果差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器照明技术领域，尤其涉及一种飞行器的照明方法、装置及飞行器。
背景技术
无人机是一种由无限电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶无人机。目前，在民用领域中，地图测绘无人机、地质勘测无人机、灾害监测无人机、气象探测无人机、空中交通管制无人机、边境控制无人机、通信中继无人机、农药喷洒无人机等的研究和应用在国内外都在不断发展中。
现有的无人机照明的LED，是为了给无人机上的传感器提供照明，例如用户检测障碍物的视觉传感器，在调整无人机聚光距离的同时，一般同时会增加照明面积，此时，若保持照射亮度不变，则无人机的照明功率会增加，由此造成无人机灯光照射至除障碍物之外的地方，从而造成能量的浪费和光的污染，能源的浪费，尤其对于负载较重载荷的植保类无人机而言，是亟待解决的问题。
有鉴于此，有必要对现有技术中的无人机控制方法予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于揭示一种飞行器的照明方法、装置及飞行器，用以解决现有技术中飞行器照明系统的照明效果差、存在能源浪费且导致避障效果差的问题。
为实现上述目的之一，本发明提供了一种飞行器的照明方法，包括：
获取照明系统的单位面积发光强度、聚光面积以及聚光距离预设范围，并确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度；
获取障碍物参数，以基于所述障碍物参数与所述目标聚光距离的关系确定所述照明系统的当前聚光距离；
基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整，以控制照明系统以调整后的聚光角度、所述单位面积发光强度、所述聚光面积进行照明。
作为本发明的进一步改进，所述障碍物参数包括障碍物距离，其中，基于所述障碍物参数与所述目标聚光距离的关系确定所述照明系统的当前聚光距离，包括：
若所述障碍物距离小于所述目标聚光距离，则调整所述目标聚光距离，以得到所述当前聚光距离，所述当前聚光距离等于所述障碍物距离；
若所述障碍物距离大于所述目标聚光距离，则将所述目标聚光距离确定为所述当前聚光距离。
作为本发明的进一步改进，基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整，包括：
在障碍物距离小于所述目标聚光距离以将所述障碍物距离确定为当前聚光距离时，增大所述目标聚光角度；
在障碍物距离大于所述目标聚光距离以将目标聚光距离确定为当前聚光距离时，减小所述目标聚光角度。
作为本发明的进一步改进，所述照明系统包括多组具有不同聚光角度的照明器件以及对应的用于控制所述照明器件照明的驱动部件，其中，基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整的操作包括：
控制与具有所述目标聚光角度的照明器件对应的驱动部件目标聚光角度关闭，并控制目标驱动部件启动以驱动具有与所述当前聚光距离相对应的聚光角度的照明器件照明。
作为本发明的进一步改进，所述照明系统包括用于容置照明器件的反光容器、以及用于控制所述反光容器的驱动部件，其中，基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整的操作包括：
基于所述当前聚光距离所确定的聚光角度控制所述驱动部件驱动所述反光容器转动，以通过调整所述反光容器的反光角度对所述目标聚光角度进行调整。
作为本发明的进一步改进，确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度，包括：
获取飞行器的飞行速度，以基于所述飞行速度确定所述目标聚光距离，所述目标聚光距离在所述聚光距离预设范围内，且所述目标聚光角度基于所述目标聚光距离进行确定。
作为本发明的进一步改进，所述目标聚光距离与所述飞行速度呈正比例关系。
作为本发明的进一步改进，基于所述飞行速度确定所述目标聚光距离，包括：
若飞行速度大于0，则将所述聚光距离预设范围的最大值确定为所述目标聚光距离；
若飞行速度等于0，则将所述聚光距离预设范围的最小值确定为所述目标聚光距离。
作为本发明的进一步改进，还包括：
检测所述照明系统的工作参数并基于所述工作参数确定所述照明系统是否产生故障；
在基于所述工作参数确定所述照明系统产生故障时，切断所述照明系统中照明器件的供电单元并选择其他照明器件进行照明。
作为本发明的进一步改进，在基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整，以控制照明系统以调整后的聚光角度、所述单位面积发光强度、所述聚光面积进行照明之后，还包括：
采集障碍物的图像数据，以基于所述图像数据确定障碍物的最高点位置；
基于调整后的聚光角度、所述当前聚光距离确定覆盖于障碍物的聚光面积的最高点位置；
基于所述障碍物的最高点位置以及覆盖于障碍物的聚光面积的最高点位置对飞行器的飞行高度进行调整，以使飞行器的最低点高于所述障碍物的最高点。
作为本发明的进一步改进，所述障碍物配置为静止障碍物或移动障碍物，且所述障碍物距离配置为飞行器与所述障碍物所形成的相对距离。
基于相同发明思想，本申请还揭示了一种飞行器的照明装置，包括：
获取单元，获取照明系统的单位面积发光强度、聚光面积以及聚光距离预设范围并获取障碍物参数；
确定单元，确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度，并基于所述障碍物参数与所述目标聚光距离的关系确定所述照明系统的当前聚光距离；
控制单元，基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整，以控制照明系统以调整后的聚光角度、所述单位面积发光强度、所述聚光面积进行照明。
最后，本申请还揭示了一种飞行器，包括：
飞控系统，用于获取障碍物参数和照明系统的聚光面积；
与所述飞控系统相连的照明系统，用于获取照明系统的单位面积发光强度以及聚光距离预设范围，确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度，并基于所述障碍物参数与所述目标聚光距离的关系确定所述照明系统的当前聚光距离，以基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整；
所述照明系统还配置成以调整后的聚光角度、所述单位面积发光强度、所述聚光面积进行照明。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的飞行器的照明方法在飞行器的飞行过程中通过所获取的障碍物参数与确定的目标聚光距离的关系对照明系统当前的聚光距离进行调整以得到照明系统的当前聚光距离，并根据所确定的当前聚光距离对照明系统的目标聚光角度进行调整，以在保持单位面积发光强度和聚光面积不变的情况下使照明系统根据调整后的聚光角度进行照明，使照明系统完全照射在障碍物上。由此，本发明不仅能够在保证障碍物的照射面积不变的情况下使照明系统的照明功率达到最大能效，避免能源浪费，提高了能源的利用率，还能提高对障碍物的照明效果，而且能确保障碍物上的照射面为飞行器视觉系统提供完整的图像信息，以有效达到避障的目的。解决现有技术中飞行器照明系统的照明效果差、存在能源浪费且导致飞行器避障效果差的问题。
附图说明
图1为本发明一个实施例的飞行器的示意性结构框图；
图2为本发明一个实施例的飞行器的聚光距离和聚光角度的示意性关系原理图；
图3为本发明另一个实施例的飞行器的聚光距离和聚光角度的示意性关系原理图；
图4为飞行器飞行过程中调节目标聚光距离和目标聚光角度的示意性原理图；
图5为飞行器避开障碍物飞行的示意性原理图；
图6为本发明一个实施例的飞行器的照明方法的示意性流程图；
图7为本发明另一个实施例的飞行器的照明方法的示意性流程图；
图8为本发明再一个实施例的飞行器的照明方法的示意性流程图；
图9为本发明一个具体实施例的飞行器的照明方法的示意性流程图；
图10为本发明一个实施例的飞行器的照明装置的示意性结构框图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
如图1所示，本实施例提供一种飞行器，其包括：飞控系统100，用于获取照明系统的聚光面积M和障碍物参数；与飞控系统100相连的照明系统200，用于获取照明系统200的单位面积发光强度L以及聚光距离预设范围(聚光距离预设范围可配置为飞行器内部系统设定的预设值，也可以用户自定义的设定值)，确定照明系统200的目标聚光距离和目标聚光角度，并基于障碍物参数与目标聚光距离的关系确定照明系统的当前聚光距离，以基于当前聚光距离对目标聚光角度进行调整；照明系统200还配置成以单位面积发光强度L、聚光面积M、以及调整后的聚光角度进行照明。本实施例的飞行器还可包括用于采集飞行器前方图像数据的视觉系统300，飞控系统100根据视觉系统300所采集的图像数据识别障碍物，并确定障碍物距离，以实现避障、安全飞行等操作。照明系统200为视觉系统300提供照明，便于视觉系统300采集飞行器前方图像数据，提高数据采集准确性，提高避障效果。需要说明的是，本实施例的聚光面积M是指照明系统照射的覆盖于障碍物上的光斑的面积。并且，随着处于飞行状态的飞行器对聚光距离、聚光角度的实时调节，覆盖于障碍物上的光斑面积(即障碍物上的聚光面积M)保持不变，从而为视觉系统300提供障碍物实际位置区域的有效照明。
其中，在初始状态(比如飞行器起飞时刻等)时，飞行系统100一般配置成获取飞行器的飞行速度，以基于飞行速度确定目标聚光距离，目标聚光距离在聚光距离预设范围内，且目标聚光角度基于目标聚光距离进行确定。目标聚光距离与飞行速度呈正比例关系，即一般而言，飞行速度越快，目标聚光距离应越大。若飞行速度大于0，则将聚光距离预设范围的最大值Smax确定为目标聚光距离；若飞行速度等于0，则将聚光距离预设范围的最小值Smin确定为目标聚光距离。
聚光距离预设范围的最小值Smin即为飞行器的最近聚光距离，可以解释为飞行器靠近障碍物最近的距离，飞行器在飞行过程中与障碍物的距离等于或小于最近聚光距离时必须悬停，否则容易撞击到障碍物，飞行器的最近聚光距离根据视觉系统300及安全因素等确定，在最近聚光距离内可确保视觉系统300的可见度以及飞行器的安全性。如图2所示，当聚光距离小于最近聚光距离时，由于飞行器里障碍物太近，且飞行器机身具有宽度，飞行器的螺旋桨向外延伸，由此，一方面飞行器容易触碰到聚光距离之外的障碍物，从而对飞行器的飞行安全带来隐患，另一方面，对于聚光距离内的障碍物会形成反光/炫光，使视觉系统300无法准确识别障碍物的图像数据。如此，根据最近聚光距离(即聚光距离预设范围的最小值Smin)以及聚光面积M确定最大聚光角度θmax，以在飞行器靠近障碍物时确保视觉系统300的可见度以及飞行器的安全性。
如图3所示，由于飞行器的飞行速度越快，视觉系统300所需的前视距离越长，以确保飞行器遇到障碍物时有足够时间反应进行避障，因此，将飞行器的飞行速度达到最大阈值时所对应的聚光距离确定为最远聚光距离即为聚光距离预设范围的最大值Smax，以便于视觉系统及时识别障碍物，保证飞行器安全性。具体地，最远聚光距离可根据飞行器控制系数、飞行速度的最大阈值进行确定。如，飞行器以4m/s的速度飞行，其避障反应时间为3s，则需照射前方12m的距离(即最远聚光距离)以便视觉系统300识别障碍物并进行避障，避免飞行器无法及时识别障碍物而导致与障碍物发生碰撞。如此，根据最远聚光距离(即聚光距离预设范围的最大值Smax)以及聚光面积M确定最小聚光角度θmin，以控制照明系统200以最小聚光角度进行照明。
值得注意的是，飞行器在飞行过程中，照明系统200可持续以最远聚光距离照射前方，以提高视觉系统的适用性，同时，也可以减少照明系统控制的复杂性。照明系统200也可根据飞行速度实时调整聚光距离，同时根据调整后的聚光距离对应调整聚光角度，并以调整后的聚光距离和调整后的聚光角度照射前方，以便于实时跟踪障碍物，从而提高对障碍物照明的完整性，确保视觉系统感知的准确性。
需要说明的是，照明系统200的聚光面积M与飞行器的大小相关，由此，可使视觉系统300对聚光面积范围内的障碍物进行检测，以提高飞行器飞行的安全性。照明系统的光通量(也即发光功率P)由照明系统的单位面积发光强度L和聚光面积M确定，在单位面积发光强度L和聚光面积M不变的情况下，使飞行器保持发光功率P不变进行照明，由此不管飞行器前方是否存在障碍物，飞行器均能实现能耗的有效利用。
具体而言，本实施例的照明系统200可包括供电单元201，与供电单元201相连的用于接收飞行系统100发送的障碍物参数的控制系统202，以及用于受到控制系统202的控制以实现照明的照明器件203(具体可配置为LED灯)。其中，控制系统202可配置成获取照明器件203的单位面积发光强度L、聚光面积M以及聚光距离预设范围，确定照明器件203的目标聚光距离和目标聚光角度，并基于障碍物参数与目标聚光距离的关系确定照明器件203的当前聚光距离，从而根据当前聚光距离对目标聚光距离进行调整，以根据调整后的聚光角度、单位面积发光强度、聚光面积进行照明。
其中，飞行器在实际运行过程中，控制系统202可实时监测照明器件203的工作参数(如照明器件203的工作状态等)，以确定照明器件203是否产生故障。并且，控制系统202配置成在确定照明器件203产生故障时切断供电单元201对该照明器件203的通电，同时选择其他照明器件替代已经发生故障的照明器件进行照明。或者，控制系统202配置成向飞控系统100发送故障信息，飞控系统100配置成在接收到故障信息后控制飞行器悬停，以避免飞行事故。
由此可见，本实施例的飞行器在飞行过程中通过飞行系统100获取障碍物参数，并通过照明系统200根据障碍物参数与目标聚光距离的关系实时对照明系统当前的聚光距离进行调整得到照明系统的当前聚光距离，并根据所确定的当前聚光距离对照明系统200的目标聚光角度进行调整，以在保持单位面积发光强度和聚光面积不变的情况下使照明系统根据调整后的聚光角度进行照明，使照明系统完全照射在障碍物上，便于视觉系统图像采集，解决了障碍物感知不完整的问题。由此，本实施例的飞行器不仅能够在保证障碍物的照射面积不变、并且照明清晰的情况下使照明系统200的照明功率达到最大能效，避免能源浪费，提高了能源的利用率，还能提高对障碍物的照明效果，而且能确保障碍物上的照射面为飞行器视觉系统提供完整的图像信息，以有效达到避障的目的。由此，解决现有技术中飞行器的照明效果差、存在能源浪费且避障效果差的问题。
进一步地，本实施例的障碍物可配置为静止障碍物，也可配置为移动障碍物。对于静止障碍物而言，障碍物可配置为树木、农作物、电线杆等。对于移动障碍物而言，障碍物可配置为飞行的鸟、移动的船只等。需要说明的是，障碍物一般配置为同一种或同一类的物体(比如障碍物均为树木或农作物或电线杆等)，属于同一种或同一类的物体的面积基本相同或各个物体面积的差值在预设差值范围内，以确保处于飞行状态的飞行器对聚光距离、聚光角度进行实时调节时，使覆盖于障碍物上的光斑面积(即障碍物上的聚光面积M)保持不变，从而使飞行器在保证障碍物的照射面积不变、且照明清晰的情况下使照明系统200的照明功率达到最大能效。障碍物参数包括障碍物距离(即为飞行器与障碍物形成的相对距离)，控制系统202配置成若障碍物距离大于目标聚光距离，则将目标聚光距离确定为当前聚光距离，从而根据当前聚光距离减小目标聚光角度。在本实施例中，飞行器在飞行过程中，目标聚光距离为任意时刻照明系统的聚光距离。参图4所示，飞行器以A方向飞行，在T1时刻的飞行器10与障碍物400形成的相对距离大于目标聚光距离S，此时，为确保飞行器的照射面(其面积即为聚光面积M)包含障碍物400，本实施例可增大目标聚光距离S(使目标聚光距离S等于障碍物距离)，同时减小目标聚光角度θ1，使飞行器10以增大后的目标聚光距离作为当前聚光距离和调节后的聚光角度进行飞行。需要说明的是，一般只在聚光距离预设范围内增大目标聚光距离，即增大目标聚光距离的当前聚光距离不超过最远聚光距离。
若障碍物距离小于目标聚光距离，则调整目标聚光距离，以得到当前聚光距离，当前聚光距离等于障碍物距离，从而根据当前聚光距离增大目标聚光角度，使得照明系统对前方障碍物400进行照明。继续以图4进行说明，当飞行器10从T1时刻飞行至T2时刻时，如果飞行器的聚光距离不变，则会导致部分障碍物没有被照明到，从而影响飞行器的避障决策，使其直接撞到障碍物上，基于此，在飞行器与障碍物400形成的相对距离小于目标聚光距离S时，为确保飞行器的照射面包含完整的障碍物400，将障碍物距离作为飞行器的当前聚光距离，同时在保持不变的聚光面积M的情况下根据所确定的当前聚光距离增大目标聚光角度θ2，使飞行器以当前聚光距离和调节后的聚光角度进行飞行。随着飞行器不断飞行，不断靠近障碍物，飞行器的当前聚光距离和聚光角度也需随之不断变化，从而可实时保持与障碍物的清晰照明，为视觉感知提供有利支撑。
如此，不难理解，通过实时调节照明系统的聚光距离和聚光角度能够有效提升照明系统对障碍物(尤其是移动障碍物)的照射效果，能确保障碍物上的照射面为飞行器视觉系统提供完整的图像信息，以有效达到避障的目的。并且，由于照明系统照射在障碍物的照射面积不变，由此，能够使照明系统200的照明功率达到最大能效，避免能源浪费，提高了能源的利用率。
其中，对目标聚光角度的调节可参见如下实施例。
在一个具体实施例中，照明系统200所包括的照明器件203配置为多组，且多组照明器件203具有不同的聚光角度，照明系统200还包括对应的用于控制照明器件203照明的驱动部件204a。控制系统202根据目标聚光距离和障碍物距离的关系所得到的当前聚光距离，控制与具有目标聚光角度的照明器件对应的驱动部件关闭，并控制目标驱动部件启动，以通过该目标驱动部件驱动具有与当前聚光距离相对应的聚光角度的照明器件203照明，其中，目标驱动部件和具有与当前聚光距离相对应的聚光角度的照明器件203对应。如此，根据所确定的当前聚光距离确定飞行器照明系统应当调整的聚光角度，以根据应当调整的聚光角度控制与具有目标聚光角度的照明器件对应的驱动部件关闭，同时控制与应当调整的聚光角度相对的目标驱动部件驱动对应的照明器件照明，从而通过所选择的目标驱动部件驱动对应的照明器件照明，以达到对照明系统的聚光角度(具体为目标聚光角度)进行调整的目的。
在另一个具体实施例中，照明系统200包括用于容置照明器件203的反光容器205、以及用于控制反光容器205的驱动部件204b。控制系统202根据当前聚光距离所确定的聚光角度控制驱动部件204b驱动反光容器205转动，以通过调整反光容器205的反光角度对目标聚光角度进行调整。如此，本实施例通过根据当前聚光距离对应的聚光角度调整反光容器205的反光角度即可实现照明器件203聚光角度的调节。
可见，本实施例的飞行器根据所确定的当前聚光距离对照明系统200中照明器件203的目标聚光角度进行调整，以在保持单位面积发光强度和聚光面积不变的情况下使照明器件203根据调整后的聚光角度进行照明，使照明器件完全照射在障碍物上。如此，不仅能够在保证障碍物的照射面积不变的情况下使照明系统200的照明功率达到最大能效，避免能源浪费，提高了能源的利用率，还能提高对障碍物的照明效果，而且能确保障碍物上的照射面为飞行器视觉系统提供完整的图像信息，以有效达到避障的目的。由此，解决现有技术中飞行器的照明效果差、存在能源浪费且避障效果差的问题。
本实施例的控制系统202还配置为：检测照明器件203的工作参数并基于工作参数确定照明器件203是否产生故障，并在基于工作参数确定照明器件203产生故障时，切断照明系统中照明器件的供电单元201并选择其他照明器件进行照明。其中，控制系统202可将所检测的故障信息发送至飞控系统100，飞控系统根据所接收的故障信息向控制系统202发送控制指令，以控制控制系统202切断照明器件的供电单元201并选择其他照明器件进行照明。
在本发明一个具体的实施例中，图5为飞行器10避开障碍物400飞行的示意性原理图，图中S1表示当前聚光距离，且图5中的当前该聚光距离等于障碍物距离。R表示根据飞行器10的聚光面积M确定的尺寸，由此，飞行器根据公式tanθ＝R/S1、调整后得到的当前聚光距离S1以及由飞行器10的聚光面积M确定的半径尺寸R得到调整后的聚光角度θ，以根据调整后的聚光角度θ确定覆盖于障碍物的光斑的最高点位置Rm。同时结合视觉系统300采集障碍物的图像数据进而确定障碍物的最高点位置Rn。由此，飞行器根据所确定的光斑的最高点位置Rm以及障碍物的最高点位置Rn对飞行器10的飞行位置进行调整，使飞行器绕过障碍物的最高点位置Rn，从而使飞行器能够实时有效精准地避障，通过直接向上飞行绕障的方式，使飞行位置高于障碍物的最高点位置Rn并且低于光斑最高点位置Rm的方法，提高作业安全性，避免无法及时检测左右两侧障碍物的情况。同时，光斑的最高点位置Rm根据飞行器位置的变化而变化，根据光斑的实时最高点位置Rm以及障碍物的最高点位置Rn对飞行器10的飞行位置进行调整，可提高避障适用性，即使障碍物较大的情况下，也可以根据光斑的最高点位置Rm以及障碍物的最高点位置Rn调整飞行位置。如此，本实施例的飞行器能够在保证障碍物的照射面积不变以使照明系统200的照明功率达到最大能效的情况下，实现有效且及时地避障，不仅提高能源的利用率，还提升飞行的安全性。
一种可选实施例中，根据障碍物距离(或目标聚光距离)、光斑的最高点位置Rm以及障碍物的最高点位置Rn对飞行器10的飞行位置进行调整，根据实时获得的障碍物距离确定起始绕障点(即开始绕过障碍物的位置点或时间点，例如飞行器向上飞行的位置点或时间点)，从而在距离障碍物预设距离的范围内才开始进行避障，不仅使视觉系统300可以在更清晰的照明、更长时间条件下识别障碍物以及障碍物位置，还可以提高飞行器的作业效率和作业效果(飞行高度越高，距离作物的距离越远，效果越差)。
如图6所示，本实施例提供一种飞行器的照明方法，包括：
步骤602.获取照明系统的单位面积发光强度L、聚光面积M以及聚光距离预设范围，并确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度。
其中，确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度，包括：获取飞行器的飞行速度，以基于飞行速度确定目标聚光距离，目标聚光距离在聚光距离预设范围内，且目标聚光角度基于目标聚光距离进行确定。其中，目标聚光距离与飞行速度呈正比例关系。即一般而言，飞行速度越快，目标聚光距离应越大。具体地，若飞行速度大于0，则将聚光距离预设范围的最大值确定为目标聚光距离；若飞行速度等于0，则将聚光距离预设范围的最小值确定为目标聚光距离。
聚光距离预设范围的最小值Smin即为飞行器的最近聚光距离，可以解释为飞行器靠近障碍物最近的距离，飞行器在飞行过程中与障碍物的距离等于或小于最近聚光距离时必须悬停，否则容易撞击到障碍物，飞行器的最近聚光距离根据视觉系统300及安全因素等确定，在最近聚光距离内可确保视觉系统300的可见度以及飞行器的安全性。如图2所示，当聚光距离小于最近聚光距离时，由于飞行器里障碍物太近，且飞行器机身具有宽度，飞行器的螺旋桨向外延伸，由此，一方面飞行器容易触碰到聚光距离之外的障碍物，从而对飞行器的飞行安全带来隐患，另一方面，对于聚光距离内的障碍物会形成反光/炫光，使视觉系统300无法准确识别障碍物的图像数据。如此，根据最近聚光距离(即聚光距离预设范围的最小值Smin)以及聚光面积M确定最大聚光角度θmax，以在飞行器靠近障碍物时确保视觉系统300的可见度以及飞行器的安全性。
如图3所示，由于飞行器的飞行速度越快，视觉系统300所需的前视距离越长，以确保飞行器遇到障碍物时有足够时间反应进行避障，因此，将飞行器的飞行速度达到最大阈值时所对应的聚光距离确定为最远聚光距离即为聚光距离预设范围的最大值Smax。具体地，最远聚光距离可根据飞行器控制系数、飞行速度的最大阈值进行确定。如，飞行器以5m/s的速度飞行，其避障反应时间为4s，则需照射前方20m的距离(即最远聚光距离)以便视觉系统300识别障碍物并进行避障，避免飞行器无法及时识别障碍物而导致与障碍物发生碰撞。如此，根据最远聚光距离(即聚光距离预设范围的最大值Smax)以及聚光面积M确定最小聚光角度θmin，以控制照明系统200以最小聚光角度进行照明。
步骤604.获取障碍物参数，以基于障碍物参数与目标聚光距离的关系确定照明系统的当前聚光距离。
步骤606.基于当前聚光距离对目标聚光角度进行调整，以控制照明系统以单位面积发光强度、聚光面积以及调整后的聚光角度进行照明。
本实施例的障碍物可配置为静止障碍物，也可配置为移动障碍物。对于静止障碍物而言，障碍物可配置为树木、农作物、电线杆等。对于移动障碍物而言，障碍物可配置为飞行的鸟、移动的船只等。障碍物参数包括障碍物距离(即为飞行器与障碍物形成的相对距离)，控制系统202配置成若障碍物距离大于目标聚光距离，则将目标聚光距离确定为当前聚光距离，从而根据当前聚光距离减小目标聚光角度。在本实施例中，飞行器在飞行过程中，目标聚光距离为任意时刻照明系统的聚光距离。
若障碍物距离小于目标聚光距离，则调整目标聚光距离，以得到当前聚光距离，当前聚光距离等于障碍物距离，从而根据当前聚光距离增大目标聚光角度。继续以图4进行说明，当飞行器飞行至位置T2处时，飞行器与障碍物400形成的相对距离小于目标聚光距离S，此时，为确保飞行器的照射面刚好落在障碍物400上，以照射全部障碍物，避免遗漏，将障碍物距离作为飞行器的当前聚光距离，同时在保持不变的聚光面积M的情况下根据所确定的当前聚光距离增大目标聚光角度θ2，使飞行器以当前聚光距离和调节后的聚光角度进行飞行。区别于地面无人设备，由于飞行器在空中无人化作业，其危险性远高于地面设备，而其完全依靠传感器检测周围环境来进行避障，故而需要照射全部障碍物以进行准确避障，通过本实施例的照明方法，在检测到障碍物后，可以将照明系统的光持续聚焦到障碍物上，进而对障碍物进行准确感知，避免漏检的情况，从而可以控制飞行器准确避障，提高飞行器飞行安全性。
本实施例的飞行器的照明方法在飞行器的飞行过程中通过所获取的障碍物参数与确定的目标聚光距离的关系对照明系统当前的聚光距离进行调整以得到照明系统的当前聚光距离，并根据所确定的当前聚光距离对照明系统的目标聚光角度进行调整，以在保持单位面积发光强度和聚光面积不变的情况下使照明系统根据调整后的聚光角度进行照明，使照明系统完全照射在障碍物上。由此，本实施例不仅能够在保证障碍物的照射面积不变的情况下使照明系统的照明功率达到最大能效，避免能源浪费，提高了能源的利用率，还能提高对障碍物的照明效果，而且能确保障碍物上的照射面为飞行器视觉系统提供完整的图像信息，以有效达到避障的目的。解决现有技术中飞行器照明系统的照明效果差、存在能源浪费且避障效果差的问题。
在上述部分实施例中，照明系统包括多组具有不同聚光角度的照明器件以及对应的用于控制照明器件照明的驱动部件，其中，基于当前聚光距离对目标聚光角度进行调整的操作包括：控制与具有目标聚光角度的照明器件对应的驱动部件目标聚光角度关闭，并控制目标驱动部件启动以驱动具有与当前聚光距离相对应的聚光角度的照明器件照明。
在上述另一部分实施例中，照明系统包括用于容置照明器件的反光容器、以及用于控制反光容器的驱动部件，其中，基于当前聚光距离对目标聚光角度进行调整的操作包括：基于当前聚光距离所确定的聚光角度控制驱动部件驱动反光容器转动，以通过调整反光容器的反光角度对目标聚光角度进行调整。
可见，本实施例飞行器的照明方法根据所确定的当前聚光距离对照明系统200中照明器件203的目标聚光角度进行调整，以在保持单位面积发光强度和聚光面积不变的情况下使照明器件203根据调整后的聚光角度进行照明，使照明器件完全照射在障碍物上。如此，不仅能够在保证障碍物的照射面积不变的情况下使照明系统200的照明功率达到最大能效，避免能源浪费，提高了能源的利用率，还能提高对障碍物的照明效果，而且能确保障碍物上的照射面为飞行器视觉系统提供完整的图像信息，以有效达到避障的目的。由此，解决现有技术中飞行器的照明效果差、存在能源浪费且避障效果差的问题。
在上述任一项实施例中，如图7所示，本实施例飞行器的照明方法还包括：
步骤608.检测照明系统的工作参数并基于工作参数确定照明系统是否产生故障。
步骤610.在基于工作参数确定照明系统产生故障时，切断照明系统中照明器件的供电单元并选择其他照明器件进行照明。
其中，可通过控制系统202将所检测的故障信息发送至飞控系统100，并通过飞控系统根据所接收的故障信息向控制系统202发送控制指令，以控制控制系统202切断照明器件的供电单元201并选择其他照明器件进行照明。
如图8所示，在基于当前聚光距离对目标聚光角度进行调整，以控制照明系统以调整后的聚光角度、单位面积发光强度、聚光面积进行照明之后，还包括：
步骤612.采集障碍物的图像数据，以基于所述图像数据确定障碍物的最高点位置。
步骤614.基于调整后的聚光角度、当前聚光距离确定覆盖于障碍物的聚光面积的最高点位置。
步骤616.基于障碍物的最高点位置以及覆盖于障碍物的聚光面积的最高点位置对飞行器的飞行高度进行调整，以使飞行器的最低点高于障碍物的最高点。
结合图5进行说明，通过公式tanθ＝R/S1、调整后得到的当前聚光距离S1以及由飞行器10的聚光面积M确定的半径尺寸R得到调整后的聚光角度θ，以根据调整后的聚光角度θ确定覆盖于障碍物的光斑的最高点位置Rm。同时结合视觉系统300采集障碍物的图像数据进而确定障碍物的最高点位置Rn。由此，飞行器根据所确定的光斑的最高点位置Rm以及障碍物的最高点位置Rn对飞行器10的飞行位置进行调整，使飞行器绕过障碍物的最高点位置Rn，从而使飞行器能够实时有效地避障。如此，本实施例能够在保证障碍物的照射面积不变以使照明系统200的照明功率达到最大能效的情况下，实现有效且及时地避障，不仅提高能源的利用率，还提升飞行的安全性。
如图9所示，在一个具体地实施例中，飞行器的照明方法具体包括：
步骤901.飞行器的照明系统200接通电源后，照明系统自检并等待和外界控制系统(比如飞控)交换信息和接收命令，以根据控制系统202传递的单位面积发光强度、聚光面积、聚光距离、飞行速度等来决定哪些照明器件203工作，同时会根据自身的温度来确定最大输出功率。输出功率越大，其温度也越高，如果温度超过温度阈值，则可确定此时的输出功率为最大输出功率；如果达到需求功率，则温度超过温度阈值或出现故障，会输出反馈信息给外界控制器。初始时，确定照明系统200的单位面积发光强度、聚光面积、聚光距离。
步骤902.根据照明系统200的聚光距离和照明系统的聚光面积确定照明系统的聚光角度。
步骤903.控制照明系统200按照确定的聚光距离、聚光角度、单位面积发光强度进行照明。在照明器件203照明的过程中，保持照明器件203的发光功率以及聚光面积M不变。
步骤904.持续执行903，直至接收到的障碍物距离小于聚光距离。视觉系统300检测到障碍物，计算出障碍物距离，通过飞控系统100发送给照明系统200，以通过照明系统中控制系统202判断障碍物距离是否小于聚光距离，并在障碍物距离小于聚光距离时将障碍物距离作为照明系统200当前的聚光距离。
步骤905.持续根据确定的聚光距离、聚光面积确定照明系统200的照射角度，并将所确定的照射角度调整为照明系统当前的照射角度，直至接收到的障碍物距离大于所确定的聚光距离，在障碍物距离大于照明系统的聚光距离的情况下，使飞行器保持初始聚光距离照射前方，以继续执行步骤903。
本实施例的飞行器的照明方法可自动实时控制及最大效能节省电力。在飞行器飞行过程中，能够实时检测飞行器前方障碍物并实时根据飞行器的聚光距离调节飞行器的聚光角度，同时保证障碍物上的聚光面积、照明系统的单位面积发光强度不变，以使照明系统的发光功率不变，从而根据飞行器的飞行速度及检测到的障碍物距离确定飞行器的聚光角度和聚光距离，以保证光线照射在障碍物上的照射面积不变的情况下使照明功率达到最大能效，从而达到节省电能的目的。
如图10所示，本实施例还提供一种飞行器的照明装置，包括：获取单元1001，获取照明系统的单位面积发光强度、聚光面积以及聚光距离预设范围并获取障碍物参数；确定单元1002，确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度，并基于障碍物参数与目标聚光距离的关系确定照明系统的当前聚光距离；控制单元1003，基于当前聚光距离对目标聚光角度进行调整，以控制照明系统以调整后的聚光角度、单位面积发光强度、聚光面积进行照明。
其中，照明装置为飞行器上的视觉装置提供照明，其配置为与视觉装置相同的朝向。当视觉装置朝向飞行器前方时，照明装置也朝向飞行器前方。当视觉装置朝着飞行器前下方预设角度时，照明装置也朝着飞行器前下方预设角度。以此，使得照明装置完全与视觉装置相协调，保证全面照射。
由此可见，本实施例的飞行器的照明装置通过获取单元1001获取照明系统的单位面积发光强度、聚光面积以及聚光距离预设范围并获取障碍物参数在飞行过程中通过飞行系统100获取障碍物参数，并通过确定单元1002确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度，并基于障碍物参数与目标聚光距离的关系确定照明系统的当前聚光距离，以通过控制单元1003根据当前聚光距离对目标聚光角度进行调整，从而控制照明系统以调整后的聚光角度、单位面积发光强度、聚光面积进行照明，使照明系统完全照射在障碍物上。由此，本实施例的飞行器的照明装置不仅能够在保证障碍物的照射面积不变的情况下使照明系统200的照明功率达到最大能效，避免能源浪费，提高了能源的利用率，还能提高对障碍物的照明效果，而且能确保障碍物上的照射面为飞行器视觉系统提供完整的图像信息，以有效达到避障的目的。由此，解决现有技术中飞行器的照明效果差、存在能源浪费且避障效果差的问题。
需要说明的是，本实施例的飞行器的照明方法与飞行器中相同部分的技术方案，请参飞行器的实施例所述，在此不再赘述。同理，本实施例的飞行器的照明装置与飞行器中相同部分的技术方案，请参飞行器的实施例所述，在此不再赘述。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (13)
1.一种飞行器的照明方法，其特征在于，包括：
获取照明系统的单位面积发光强度、聚光面积以及聚光距离预设范围，并确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度；
获取障碍物参数，以基于所述障碍物参数与所述目标聚光距离的关系确定所述照明系统的当前聚光距离；
基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整，以控制照明系统以所述单位面积发光强度、所述聚光面积以及调整后的聚光角度进行照明。
2.根据权利要求1所述的照明方法，其特征在于，所述障碍物参数包括障碍物距离，其中，基于所述障碍物参数与所述目标聚光距离的关系确定所述照明系统的当前聚光距离，包括：
若所述障碍物距离小于所述目标聚光距离，则调整所述目标聚光距离，以得到所述当前聚光距离，所述当前聚光距离等于所述障碍物距离；
若所述障碍物距离大于所述目标聚光距离，则将所述目标聚光距离确定为所述当前聚光距离。
3.根据权利要求2所述的照明方法，其特征在于，基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整，包括：
在障碍物距离小于所述目标聚光距离以将所述障碍物距离确定为当前聚光距离时，增大所述目标聚光角度；
在障碍物距离大于所述目标聚光距离以将目标聚光距离确定为当前聚光距离时，减小所述目标聚光角度。
4.根据权利要求3所述的照明方法，其特征在于，所述照明系统包括多组具有不同聚光角度的照明器件以及对应的用于控制所述照明器件照明的驱动部件，其中，基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整的操作包括：
控制与具有所述目标聚光角度的照明器件对应的驱动部件目标聚光角度关闭，并控制目标驱动部件启动以驱动具有与所述当前聚光距离相对应的聚光角度的照明器件照明。
5.根据权利要求3所述的照明方法，其特征在于，所述照明系统包括用于容置照明器件的反光容器、以及用于控制所述反光容器的驱动部件，其中，基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整的操作包括：
基于所述当前聚光距离所确定的聚光角度控制所述驱动部件驱动所述反光容器转动，以通过调整所述反光容器的反光角度对所述目标聚光角度进行调整。
6.根据权利要求1所述的照明方法，其特征在于，确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度，包括：
获取飞行器的飞行速度，以基于所述飞行速度确定所述目标聚光距离，所述目标聚光距离在所述聚光距离预设范围内，且所述目标聚光角度基于所述目标聚光距离进行确定。
7.根据权利要求6所述的照明方法，其特征在于，所述目标聚光距离与所述飞行速度呈正比例关系。
8.根据权利要求7所述的照明方法，其特征在于，基于所述飞行速度确定所述目标聚光距离，包括：
若飞行速度大于0，则将所述聚光距离预设范围的最大值确定为所述目标聚光距离；
若飞行速度等于0，则将所述聚光距离预设范围的最小值确定为所述目标聚光距离。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的照明方法，其特征在于，还包括：
检测所述照明系统的工作参数并基于所述工作参数确定所述照明系统是否产生故障；
在基于所述工作参数确定所述照明系统产生故障时，切断所述照明系统中照明器件的供电单元并选择其他照明器件进行照明。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的照明方法，其特征在于，在基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整，以控制照明系统以调整后的聚光角度、所述单位面积发光强度、所述聚光面积进行照明之后，还包括：
采集障碍物的图像数据，以基于所述图像数据确定障碍物的最高点位置；
基于调整后的聚光角度、所述当前聚光距离确定覆盖于障碍物的聚光面积的最高点位置；
基于所述障碍物的最高点位置以及覆盖于障碍物的聚光面积的最高点位置对飞行器的飞行高度进行调整，以使飞行器的最低点高于所述障碍物的最高点。
11.根据权利要求10所述的照明方法，其特征在于，所述障碍物配置为静止障碍物或移动障碍物，且所述障碍物距离配置为飞行器与所述障碍物所形成的相对距离。
12.一种飞行器的照明装置，其特征在于，包括：
获取单元，获取照明系统的单位面积发光强度、聚光面积以及聚光距离预设范围并获取障碍物参数；
确定单元，确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度，并基于所述障碍物参数与所述目标聚光距离的关系确定所述照明系统的当前聚光距离；
控制单元，基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整，以控制照明系统以调整后的聚光角度、所述单位面积发光强度、所述聚光面积进行照明。
13.一种飞行器，其特征在于，包括：
飞控系统，用于获取障碍物参数和照明系统的聚光面积；
与所述飞控系统相连的照明系统，用于获取照明系统的单位面积发光强度以及聚光距离预设范围，确定照明系统的目标聚光距离和目标聚光角度，并基于所述障碍物参数与所述目标聚光距离的关系确定所述照明系统的当前聚光距离，以基于所述当前聚光距离对所述目标聚光角度进行调整；
所述照明系统还配置成以调整后的聚光角度、所述单位面积发光强度、所述聚光面积进行照明。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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