CN113296545A - 无人机返航路径规划方法、无人机、电子设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种无人机返航路径规划方法、无人机、电子设备及计算机可读存储介质，用以解决无人机返航路径规划智能化程度低技术问题。具体的，一种无人机返航路径规划方案，通过获取无人机返航点、停机点的地理位置信息，可以智能化生成推荐中间点，进而快速生成初始化返航路径，极大地简化了操作。根据中间点将返航路径划分成两段，无人机在不同的路段执行不同的降落策略，可以合理分配无人机飞行能耗，提升了智能化程度。
Description
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机返航路径规划方法、无人机、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
无人机作为近年来新兴的高端技术产品，在很多不同领域内已经有了较多的应用，例如航拍测绘、灾害搜救、精准农业、管道巡检等。在无人机完成任务或无人机遭遇特殊情况时，需要飞行至续航站点降落、调整。而无人机返航路径的规划对于无人机返航至关重要。
在实现现有技术的过程中，发明人发现：
大多数无人机在返航路径的规划上通过操作者重复设置航点，生成无人机返航路径。当无人机返航路径发生变化时，需要操作者再次重新设置各航点，以便尽可能恢复无人机在返航路径中正常飞行。这样的无人机返航路径规划方案智能化程度低，对用户操作精准度要求较高，用户体验较差。
因此，需要提供一种新的无人机返航路径规划方案，用以解决无人机返航路径规划智能化程度低技术问题。
发明内容
本申请实施例提供一种无人机返航路径规划方案，用以解决无人机返航路径规划智能化程度低技术问题。
具体的，一种无人机返航路径规划方法，包括以下步骤：
获取设定的返航点的地理位置信息；
根据获取的所述返航点的地理位置信息，确定返航点；
获取设定的停机点的地理位置信息；
根据获取的所述停机点的地理位置信息，确定停机点；
根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点；
其中，
由所述返航点和所述中间点定义返航路径的第一段，以便无人机根据第一降落策略降落；
由所述中间点和所述停机点定义返航路径的第二段，以便无人机根据不同于所述第一降落策略的第二降落策略降落。
进一步的，所述返航点、所述停机点和所述中间点的分布满足最小作用量原理。
进一步的，根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点，具体包括：
根据所述返航点的地理位置信息和所述停机点的地理位置信息，推荐所述返航点和所述停机点两者空间的中间位置，形成中间点。
进一步的，根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点，具体包括：
获取上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例；
根据所述比例，推荐所述返航点和所述停机点两者空间的对应位置，形成中间点。
进一步的，所述无人机具有任务路径；
所述设定的返航点在无人机的所述任务路径之外。
进一步的，所述方法适用于同时具有水平翼和垂直翼的无人机；
所述第一降落策略为垂直翼不工作的无人机降速降高的降落模式。
进一步的，所述第二降落策略为垂直翼工作的无人机降落模式。
进一步的，通过终端的地图应用程序的人机交互界面，获取设定的返航点的地理位置信息或获取设定的停机点的地理位置信息。
本申请实施例还提供一种无人机。
具体的，一种无人机，包括：
接收模块，用于：
获取设定的返航点的地理位置信息；
获取设定的停机点的地理位置信息；
处理模块，用于：
根据获取的所述返航点的地理位置信息，确定返航点；
根据获取的所述停机点的地理位置信息，确定停机点；
根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点；
其中，
由所述返航点和所述中间点定义返航路径的第一段，以便无人机根据第一降落策略降落；
由所述中间点和所述停机点定义返航路径的第二段，以便无人机根据不同于所述第一降落策略的第二降落策略降落。
本申请实施例还提供一种电子设备。
具体的，一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器上存放的计算机程序；
当处理器执行所述存储器上存放的计算机程序时，执行上述无人机返航路径规划方法中任意一种实现方式。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质。
具体的，一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，在所述计算机程序被调用时，执行上述无人机返航路径规划方法中任意一种实现方式。
本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：
通过获取无人机返航点、停机点的地理位置信息，可以智能化生成推荐中间点，进而快速生成初始化返航路径，极大地简化了操作。根据中间点将返航路径划分成两段，无人机在不同的路段执行不同的降落策略，可以合理分配无人机飞行能耗，提升了智能化程度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的一种无人机返航路径规划方法的流程图。
图2为本申请实施例提供的一种无人机的结构示意图。
100 无人机
11 接收模块
12 处理模块。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参照图1，本申请公开一种无人机返航路径规划方法，包括以下步骤：
S110：获取设定的返航点的地理位置信息。
可以理解的是，返航点是无人机返航路径的起点。无人机在抵达返航点后开始返航。所述返航点的地理位置信息可以理解为返航点在地球上的实际位置信息。进一步的，所述返航点的地理位置信息至少包括返航点的经度信息、纬度信息，或者经度信息、纬度信息和海拔信息。
可以通过获取操作者所设置的参数的方式，得到设定的返航点的地理位置信息。也可以通过获取操作者在终端的地图应用程序的人机交互界面的控制点的方式，得到设定的返航点的地理位置信息。具体的，将控制点作为返航点。根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的相对位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。
在本申请提供的一种具体实施方式中，返航点的地理位置信息通过获取操作者输入的参数得到。当返航点的地理位置信息通过输入参数进行设定时，设定的返航点的地理位置信息更为精准。输入参数设置返航点的地理位置信息，有利于根据无人机的飞行性能直接获得返航点的精确参数值，从而得到较佳的返航点。
在本申请提供的另一种具体实施方式中，返航点的地理位置信息通过在终端的地图应用程序的人机交互界面的控制点得到。具体的，将控制点作为返航点。根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。只需在终端的地图应用程序的人机交互界面中确定控制点，就可快速获得当前返航点的地理位置信息，简化了操作，提升了智能化程度。确定控制点的具体方式可以是在地图应用程序的人机交互界面中的某位置点击鼠标、光标或其他位置标识符，还可以是使得鼠标、光标或其他位置标识符停留在某位置。
S120：根据获取的所述返航点的地理位置信息，确定返航点。
可以理解的是，无人机在获得设定的返航点的地理位置信息后，可以确定返航点在地球上的实际位置。返航点是无人机返航路径的起点。当无人机飞行到返航点的地理位置时，开始执行返航策略。
进一步的，在本申请提供的另一种具体实施方式中，所述无人机具有任务路径；所述设定的返航点在无人机的所述任务路径之外。
需要指出的是，无人机返航点的设置是为了便于判断无人机的状态。无人机在任务路径，则处于任务进行状态。无人机脱离任务路径，未飞行至返航点，则无人机发生故障。无人机脱离任务路径，飞行至返航点，则无人机处于任务完成后的返航状态。因此，无人机返航点在无人机的所述任务路径之外。
例如，无人机的任务路径具有结束点。无人机的返航点可以是任务路径的结束点沿原任务路径的延长线上2米的位置。无人机在执行完任务后，继续沿原任务路径的延长线飞行2米到达返航点，开始执行返航策略。根据无人机当前飞行轨迹，可以判断无人机处于任务完成后的返航状态。
又例如，无人机的任务路径具有结束点。无人机的返航点可以是结束点满足预设距离——例如5米的位置。无人机离开结束点到返航点的飞行轨迹为与任务路径相切。无人机在执行完任务后，以弧形的飞行轨迹脱离任务路径，飞行至返航点，执行返航策略。如无人机的实际飞行轨迹，与任务路径、脱离任务路径、返航路径均不同，则可以判定无人机发生故障。
需要强调的是，本申请所公开的无人机返航路径规划方法并不对获取返航点地理位置信息的地图应用程序、地图表现方式进行限定。只要能提供返航点地理位置信息的信息载体都可以理解为本申请所述的地图应用程序。为便于对本申请的理解，本申请采用了二维的地图应用程序，这里的地图应用程序的具体实现形态，并不构成对本申请保护范围的实际限制。当然，使用三维空间地图、VR地图、地图模型等获取经度信息、纬度信息、海拔信息也是可以的。
S130：获取设定的停机点的地理位置信息。
可以理解的是，停机点是无人机返航路径的终点。无人机在抵达停机点后可以视为无人机的返航结束。所述停机点的地理位置信息可以理解为停机点在地球上的实际位置信息。进一步的，所述停机点的地理位置信息至少包括停机点的经度信息、纬度信息，或者经度信息、纬度信息和海拔信息。
可以通过获取操作者所设置的参数的方式，得到设定的停机点的地理位置信息。也可以通过获取操作者在终端的地图应用程序的人机交互界面的控制点的方式，得到设定的停机点的地理位置信息。具体的，将控制点作为停机点。根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的相对位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。
在本申请提供的一种具体实施方式中，停机点的地理位置信息通过获取操作者输入的参数得到。当停机点的地理位置信息通过输入参数进行设定时，设定的停机点的地理位置信息更为精准。输入参数设置停机点的地理位置信息，有利于根据无人机的飞行能耗对停机点做出调整，从而得到较佳的停机点。
在本申请提供的另一种具体实施方式中，停机点的地理位置信息通过在终端的地图应用程序的人机交互界面的控制点得到。具体的，将控制点作为停机点。根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。只需在终端的地图应用程序的人机交互界面中确定控制点，就可快速获得当前停机点的地理位置信息，简化了操作，提升了智能化程度。确定控制点的具体方式可以是在地图应用程序的人机交互界面中的某位置点击鼠标、光标或其他位置标识符，还可以是使得鼠标、光标或其他位置标识符停留在某位置。
S140：根据获取的所述停机点的地理位置信息，确定停机点。
可以理解的是，无人机在获取设定的停机点的地理位置信息后，可以确定停机点在地球上的实际位置。停机点是无人机返航路径的终点。当无人机飞行到停机点的地理位置时，完成返航策略。返航策略的完成意味着当无人机返航抵达停机点时最优选的运动状态为静止。但考虑到无人机飞行状况的复杂程度，在无人机返航抵达停机点时，较优的运动状态应该是无人机的水平飞行速度趋近于零，无人机处于悬停状态。
进一步的，在本申请提供的一种具体实施方式中，所述无人机具有续航站点；所述续航站点用于给无人机充能。所述续航站点可以设置两个以上。续航站点可以作为停机点。
S150：根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点。
所述中间点可以理解为无人机调整降落策略的位置，位于无人机的返航路径上。具体的，无人机从返航点到停机点的路径中需要考虑无人机自身的能耗、障碍物的高度和宽度、风速等。
进一步的，在本申请提供的一种优选的实施方式中，所述无人机为同时具有水平翼和垂直翼的无人机；
第一降落策略为垂直翼不工作的无人机降速降高的降落模式。
无人机在返航点到中间点的返航路径，执行第一降落策略，可以降低能源消耗，实现高效飞行的第一运动状态。在本申请提供的具体实施方式中，这里的无人机是复合翼无人机。通常，无人机在完成任务时，具有较高的移动速度并且具有一定的飞行高度。并且，无人机使用水平翼飞行时能量消耗相对使用垂直翼飞行时能量消耗较低。因此，在路径规划时，期望降低对无人机的水平翼的能量供给，自然实现降速降高，接近返航路径中间点。执行第一降落策略，有利于无人机的节能。
进一步的，在本申请提供的一种优选的实施方式中，所述第二降落策略为垂直翼工作的无人机降落模式。
由于无人机在返航点和中间点之间执行第一降落策略，使得中间点与停机点之间的距离差比较小。这样，无人机在中间点与停机点之间执行第二降落策略，可以极大降低无人机的能量消耗。具体的，在中间点无人机的水平速度已经很小，无论是同时使用水平翼和垂直翼进行水平方向的运动，还是单独使用垂直翼进行水平方向的运动，一方面垂直翼不会由于需要与水平翼配合发生损坏，另一方面大幅降低的水平速度、中间点与停机点之间较小的距离均可使得单独使用垂直翼的能量消耗被大幅降低。
在本申请提供的又一种具体实施方式中，所述返航点、所述停机点和所述中间点的分布满足最小作用量原理。
在本申请提供的又一种具体实施方式中，所述返航点、所述停机点和所述中间点呈直线分布。
也就是说，在无外力干扰的情形下，无人机按照惯性会依次经过返航点、中间点和停机点。即在无风的时候，返航点、中间点和停机点呈直线分布。至少，在忽略高度差异的情形下，返航点、中间点和停机点的由经度、维度确定的位置呈直线分布。
相应的，当存在一定风速的情形下，无人机按照惯性并受风速影响，依次经过返航点、中间点和停机点的在空间可能呈曲线分布。即在有风的时候，返航点、中间点和停机点呈弧线或曲线分布。至少，在忽略高度差异的情形下，返航点、中间点和停机点的由经度、维度确定的位置呈弧线或曲线分布。
这样规划的返航路径，由于不用克服或抵抗风阻或其他不利因素，是阻碍最小的返航路径，因此，无人机按照该返航路径返航能量消耗最低。
在本申请提供的又一种具体实施方式中，根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点，具体包括：
根据所述返航点的地理位置信息和所述停机点的地理位置信息，推荐所述返航点和所述停机点两者空间的中间位置，形成中间点。
其中，所述返航点和所述停机点两者空间中间位置可以作为默认的中间点推荐。这样，无人机在返航路径上降高、减速、悬停、避障都有足够的时间和空间进行调整。这样的推荐策略既保证了容错率又能节省能耗。
在本申请提供的另一种具体实施方式中，根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点，具体包括：
获取上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例；
根据所述比例，推荐所述返航点和所述停机点两者空间的对应位置，形成中间点。
无人机的存储器可以记录无人机的飞行日志。飞行日志中可以记载无人机的返航路径及在返航路径上的执行降落策略的返航记录。从而，可以获得上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例。然后，进行本次规划路径生成时，根据给定的返航点的地理位置信息和停机点的地理位置信息，以及上一次路径规划的第一段和第二段之间的比例——上一次路径规划的返航路径的返航点和中间点定义的返航路径的第一段与上一次规划的返航路径的中间点和停机点定义的返航路径的第二段之间的比例——确定本次路径规划的中间点的地理位置信息。可以理解的是，对上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例的存储，可以便利路径规划，提供路径规划效率。
在本申请提供的另一种具体实施方式中，根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点，具体包括：
获取设定的中间点的地理位置信息；
根据获取的所述中间点的地理位置信息，确定返航点。
具体的，可以通过获取操作者所设置的参数的方式，得到设定的中间点的地理位置信息。也可以通过获取操作者在终端的地图应用程序的人机交互界面的控制点的方式，得到设定的中间点的地理位置信息。进一步的，将控制点作为中间点。根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的相对位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。当中间点的地理位置信息通过输入参数进行设定时，设定的中间点的地理位置信息比较精准。输入参数设置中间点的地理位置信息，有利于根据无人机的飞行性能直接获得中间点的精确参数值，从而得到较好的中间点。当中间点的地理位置信息通过在终端的地图应用程序的人机交互界面的控制点得到时，具体表现为：将控制点作为中间点。根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。只需在终端的地图应用程序的人机交互界面中确定控制点，就可快速获得当前中间点的地理位置信息，简化了操作，提升了智能化程度。确定控制点的具体方式可以是在地图应用程序的人机交互界面中的某位置点击鼠标、光标或其他位置标识符，还可以是使得鼠标、光标或其他位置标识符停留在某位置。
下面介绍本申请提供的无人机返航路径规划方法的具体实现过程：
操作者通过终端的地图应用程序的人机交互界面，确定控制点。具体的，操作者在地图应用程序的人机交互界面操作控制点，根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。从而，操作者可以确定返航点、停机点。进一步的，操作者还可以通过上述控制点的方式直接确定中间点，进而形成由返航点、中间点和停机点确定的返航路径。在另外一种实现方式中，还可以根据直接确定返航点、停机点的1/2中间位置为中间点，进而形成由返航点、中间点和停机点确定的返航路径。在第三种实现方式中，还可以根据上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例，确定返航点、停机点之间的对应位置为中间点，进而形成由返航点、中间点和停机点确定的返航路径。
无人机在实际工作时，按照任务路径执行工作任务。工作任务完成后，无人机飞行至返航点，执行返航策略。无人机在返航点和中间点定义的返航路径的第一段执行第一降落策略。无人机飞行至中间点时，在中间点和停机点定义的返航路径的第二段执行第二降落策略。返航点、中间点和停机点的分布满足最小作用量原理。第一降落策略为垂直翼不工作的无人机降速降高的降落模式。第二降落策略为垂直翼工作的无人机降落模式。无人机在执行第二降落策略时，可以是垂直翼独立工作，也可以是垂直翼和水平翼同时工作。这里的水平翼和垂直翼，是指水平飞行结构系统和垂直飞行结构系统，而非仅包含机翼本身。
在无人机返航路径规划方法的具体实现过程中，通过获取无人机返航点、停机点的地理位置信息，可以智能化生成推荐中间点，进而快速生成初始化返航路径，极大地简化了操作。根据中间点将返航路径划分成两段，无人机在不同的路段执行不同的降落策略，可以合理分配无人机飞行能耗，提升了智能化程度。
请参照图2，为支持无人机返航路径规划方法，本申请还提供一种无人机100，包括：
接收模块11，用于：
获取设定的返航点的地理位置信息；
获取设定的停机点的地理位置信息；
处理模块12，用于：
根据获取的所述返航点的地理位置信息，确定返航点；
根据获取的所述停机点的地理位置信息，确定停机点；
根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点。
接收模块11，用于获取设定的返航点的地理位置信息。在具体的实现形态中，接收模块11可以是具有信号接收功能的装置，也可以是同时具备信号接收和发送功能的装置。通常，接收模块11可以为无线收发模块，或者无线信号发送和接收天线。接收模块11可以使用移动通信信号进行通讯，例如，4G或5G信号，也可使用其他信号。接收模块11还可以使用多种频段信号的组合。
可以理解的是，接收模块11获取的返航点是无人机100返航路径的起点。无人机100在抵达返航点后开始返航。所述返航点的地理位置信息可以理解为返航点在地球上的实际位置信息。进一步的，所述返航点的地理位置信息至少包括返航点的经度信息、纬度信息，或者经度信息、纬度信息和海拔信息。
接收模块11可以通过获取操作者所设置的参数的方式，得到设定的返航点的地理位置信息。当返航点的地理位置信息通过输入参数进行设定时，设定的返航点的地理位置信息更为精准。输入参数设置返航点的地理位置信息，有利于根据无人机的飞行性能直接获得返航点的精确参数值，从而得到较佳的返航点。
接收模块11也可以通过获取在终端的地图应用程序的人机交互界面的控制点的方式，得到操作者设定的返航点的地理位置信息。具体的，操作者将控制点作为返航点，对控制点进行操作。终端根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的相对位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。终端发送控制点的实际地理位置至接收模块11。接收模块11把终端发送控制点的实际地理位置归为返航点的地理位置信息。这样，只需操作者在终端的地图应用程序的人机交互界面中确定控制点，接收模块11就可快速获得当前返航点的地理位置信息，简化了操作，提升了智能化程度。终端确定控制点的具体方式可以是在地图应用程序的人机交互界面中的某位置点击鼠标、光标或其他位置标识符，还可以是使得鼠标、光标或其他位置标识符停留在某位置。
接收模块11用于获取设定的停机点的地理位置信息。
可以理解的是，接收模块11获取的停机点是无人机100返航路径的终点。无人机100在抵达停机点后可以视为无人机100的返航结束。所述停机点的地理位置信息可以理解为停机点在地球上的实际位置信息。进一步的，所述停机点的地理位置信息至少包括停机点的经度信息、纬度信息，或者经度信息、纬度信息和海拔信息。
接收模块11可以通过获取操作者所设置的参数的方式，得到设定的停机点的地理位置信息。当停机点的地理位置信息通过输入参数进行设定时，设定的停机点的地理位置信息更为精准。输入参数设置停机点的地理位置信息，有利于根据无人机的飞行能耗对停机点的选取做出调整，从而得到较佳的停机点。
接收模块11也可以通过获取操作者在终端的地图应用程序的人机交互界面的控制点的方式，得到设定的停机点的地理位置信息。具体的，操作者将控制点作为停机点，对控制点进行操作。终端根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的相对位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。终端发送控制点的实际地理位置至接收模块11。接收模块11把终端发送控制点的实际地理位置归为停机点的地理位置信息。这样，只需操作者在终端的地图应用程序的人机交互界面中确定控制点，接收模块11就可快速获得当前停机点的地理位置信息，简化了操作，提升了智能化程度。终端确定控制点的具体方式可以是在地图应用程序的人机交互界面中的某位置点击鼠标、光标或其他位置标识符，还可以是使得鼠标、光标或其他位置标识符停留在某位置。
处理模块12，用于根据获取的所述返航点的地理位置信息，确定返航点。在本申请提供的一种具体的实现形态中，处理模块12可以是具有信息处理功能的计算机处理器、单片机等。
可以理解的是，无人机100在获得设定的返航点的地理位置信息后，处理模块12可以确定返航点在地球上的实际位置。返航点是无人机返航路径的起点。当无人机100飞行到返航点的地理位置时，开始执行返航策略。
进一步的，在本申请提供的另一种具体实施方式中，所述无人机100具有任务路径；所述设定的返航点在无人机100的所述任务路径之外。
需要指出的是，无人机100返航点的设置是为了便于判断无人机100的状态。无人机100在任务路径，则处于任务进行状态。无人机100脱离任务路径，未飞行至返航点，则无人机100发生故障。无人机100脱离任务路径，飞行至返航点，则无人机100处于任务完成后的返航状态。因此，无人机100返航点在无人机100的所述任务路径之外。
例如，无人机100的任务路径具有结束点。无人机100的返航点可以是任务路径的结束点沿原任务路径的延长线上2米的位置。无人机100在执行完任务后，继续沿原任务路径的延长线飞行2米到达返航点，开始执行返航策略。根据无人机100当前飞行轨迹，可以判断无人机100处于任务完成后的返航状态。
又例如，无人机100的任务路径具有结束点。无人机100的返航点可以是结束点满足预设距离——例如5米的位置。无人机100离开结束点到返航点的飞行轨迹为与任务路径相切。无人机100在执行完任务后，以弧形的飞行轨迹脱离任务路径，飞行至返航点，执行返航策略。如无人机100的实际飞行轨迹，与任务路径、脱离任务路径、返航路径均不同，则可以判定无人机100发生故障。
需要强调的是，本申请所公开的无人机返航路径规划方法并不对获取返航点地理位置信息的地图应用程序、地图表现方式进行限定。只要能提供返航点地理位置信息的信息载体都可以理解为本申请所述的地图应用程序。为便于对本申请的理解，本申请采用了二维的地图应用程序，这里的地图应用程序的具体实现形态，并不构成对本申请保护范围的实际限制。当然，使用三维空间地图、VR地图、地图模型等获取经度信息、纬度信息、海拔信息也是可以的。
处理模块12，用于根据获取的所述停机点的地理位置信息，确定停机点。
可以理解的是，无人机100在获取设定的停机点的地理位置信息后，处理模块12可以确定停机点在地球上的实际位置。停机点是无人机100返航路径的终点。当无人机100飞行到停机点的地理位置时，完成返航策略。返航策略的完成意味着当无人机100返航抵达停机点时最优选的运动状态为静止。但考虑到无人机100飞行状况的复杂程度，在无人机100返航抵达停机点时，较优的运动状态应该是无人机100的水平飞行速度趋近于零，无人机100处于悬停状态。
进一步的，在本申请提供的一种具体实施方式中，所述无人机100具有续航站点；所述续航站点用于给无人机100充能。所述续航站点可以设置两处以上。续航站点可以作为停机点。
处理模块12，用于根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点。
处理模块12根据中间点推荐策略形成的中间点可以理解为无人机100调整降落策略的位置，位于无人机100的返航路径上。具体的，无人机100从返航点到停机点的路径中需要考虑无人机100自身的能耗、障碍物的高度和宽度、风速等。
进一步的，在本申请提供的一种优选的实施方式中，所述无人机100为同时具有水平翼和垂直翼的无人机100；
所述第一降落策略为垂直翼不工作的无人机100降速降高的降落模式。
无人机100在返航点到中间点的返航路径，执行第一降落策略，可以降低能源消耗，实现高效飞行的第一运动状态。在本申请提供的具体实施方式中，这里的无人机100是复合翼无人机100。通常，无人机100在完成任务时，具有较高的移动速度并且具有一定的飞行高度。并且，无人机100使用水平翼飞行时能量消耗相对使用垂直翼飞行时能量消耗较低。因此，在路径规划时，期望降低对无人机100的水平翼的能量供给，自然实现降速降高，接近返航路径中间点。执行第一降落策略，有利于无人机100的节能。
进一步的，在本申请提供的一种优选的实施方式中，所述第二降落策略为垂直翼工作的无人机100降落模式。
由于无人机100在返航点和中间点之间执行第一降落策略，使得中间点与停机点之间的距离差比较小。这样，无人机100在中间点与停机点之间执行第二降落策略，可以极大降低无人机100的能量消耗。具体的，在中间点无人机100的水平速度已经很小，无论是同时使用水平翼和垂直翼进行水平方向的运动，还是单独使用垂直翼进行水平方向的运动，一方面垂直翼不会由于需要与水平翼配合发生损坏，另一方面大幅降低的水平速度、中间点与停机点之间较小的距离均可使得单独使用垂直翼的能量消耗被大幅降低。
在本申请提供的又一种具体实施方式中，所述返航点、所述停机点和所述中间点的分布满足最小作用量原理。
在本申请提供的又一种具体实施方式中，所述返航点、所述停机点和所述中间点呈直线分布。
也就是说，在无外力干扰的情形下，无人机100按照惯性会依次经过返航点、中间点和停机点。即在无风的时候，返航点、中间点和停机点呈直线分布。至少，在忽略高度差异的情形下，返航点、中间点和停机点的由经度、维度确定的位置呈直线分布。
相应的，当存在一定风速的情形下，无人机100按照惯性并受风速影响，依次经过返航点、中间点和停机点的在空间可能呈曲线分布。即在有风的时候，返航点、中间点和停机点呈弧线或曲线分布。至少，在忽略高度差异的情形下，返航点、中间点和停机点的由经度、维度确定的位置呈弧线或曲线分布。
这样规划的返航路径，由于不用克服或抵抗风阻或其他不利因素，是阻碍最小的返航路径。因此，无人机100按照该返航路径返航能量消耗最低。
在本申请提供的又一种具体实施方式中，处理模块12根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点，具体包括：
处理模块12根据所述返航点的地理位置信息和所述停机点的地理位置信息，推荐所述返航点和所述停机点两者空间的中间位置，形成中间点。
其中，所述返航点和所述停机点两者空间中间位置可以作为默认的中间点推荐。这样，无人机100在返航路径上降高、减速、悬停、避障都有足够的时间和空间进行调整。这样的推荐策略既保证了容错率又能节省能耗。
在本申请提供的另一种具体实施方式中，处理模块12根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点，具体包括：
获取上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例；
根据所述比例，推荐所述返航点和所述停机点两者空间的对应位置，形成中间点。
无人机100的存储器可以记录无人机100的飞行日志。飞行日志中可以记载无人机100的返航路径及在返航路径上的执行降落策略的返航记录。从而，可以获得上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例。然后，进行本次规划路径生成时，根据给定的返航点的地理位置信息和停机点的地理位置信息，以及上一次路径规划的第一段和第二段之间的比例——上一次路径规划的返航路径的返航点和中间点定义的返航路径的第一段与上一次规划的返航路径的中间点和停机点定义的返航路径的第二段之间的比例——确定本次路径规划的中间点的地理位置信息。可以理解的是，对上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例的存储，可以便利路径规划，提供路径规划效率。
在本申请提供的另一种具体实施方式中，处理模块12根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点，具体包括：
获取设定的中间点的地理位置信息；
根据获取的所述中间点的地理位置信息，确定返航点。
具体的，处理模块12可以通过获取操作者所设置的参数的方式，得到设定的中间点的地理位置信息。处理模块12也可以通过获取操作者在终端的地图应用程序的人机交互界面的控制点的方式，得到设定的中间点的地理位置信息。进一步的，处理模块12将控制点作为中间点。处理模块12根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的相对位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。当中间点的地理位置信息通过输入参数进行设定时，设定的中间点的地理位置信息比较精准。输入参数设置中间点的地理位置信息，有利于根据无人机100的飞行性能直接获得中间点的精确参数值，从而得到较好的中间点。当中间点的地理位置信息通过处理模块12在终端的地图应用程序的人机交互界面的控制点得到时，具体表现为：处理模块12将控制点作为中间点。处理模块12根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。处理模块12只需在终端的地图应用程序的人机交互界面中确定控制点，就可快速获得当前中间点的地理位置信息，简化了操作，提升了智能化程度。处理模块12确定控制点的具体方式可以是在地图应用程序的人机交互界面中的某位置点击鼠标、光标或其他位置标识符，还可以是使得鼠标、光标或其他位置标识符停留在某位置。
下面介绍本申请提供的无人机100返航状态的具体实现过程：
无人机100的接收模块11获取到设定的返航点的地理位置信息、停机点的地理位置信息。处理模块12根据获取的所述返航点的地理位置信息、所述停机点的地理位置信息，可以确定返航点、停机点。进一步的，处理模块12还可以通过上述控制点的方式直接确定中间点，进而形成由返航点、中间点和停机点确定的返航路径。在另外一种实现方式中，处理模块12还可以根据直接确定返航点、停机点的1/2中间位置为中间点，进而形成由返航点、中间点和停机点确定的返航路径。在第三种实现方式中，处理模块12还可以根据上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例，确定返航点、停机点之间的对应位置为中间点，进而形成由返航点、中间点和停机点确定的返航路径。
无人机100在实际工作时，按照任务路径执行工作任务。工作任务完成后，无人机100飞行至返航点，执行返航策略。无人机100在返航点和中间点定义的返航路径的第一段执行第一降落策略。无人机100飞行至中间点时，在中间点和停机点定义的返航路径的第二段执行第二降落策略。返航点、中间点和停机点的分布满足最小作用量原理。第一降落策略为垂直翼不工作的无人机100降速降高的降落模式。第二降落策略为垂直翼工作的无人机100降落模式。无人机100在执行第二降落策略时，可以是垂直翼独立工作，也可以是垂直翼和水平翼同时工作。这里的水平翼和垂直翼，是指水平飞行结构系统和垂直飞行结构系统，而非仅包含机翼本身。
在无人机100返航状态的具体实现过程中，无人机100通过获取无人机100返航点、停机点的地理位置信息，可以智能化生成推荐中间点，进而快速生成初始化返航路径，极大地简化了操作。无人机100根据中间点将返航路径划分成两段，在不同的路段执行不同的降落策略，可以合理分配无人机100飞行能耗，提升了智能化程度。
本申请实施例还提供一种电子设备。所述电子设备包括：
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器上存放的计算机程序。
当处理器执行所述存储器上存放的计算机程序时，实现以下步骤：首先获取设定的返航点的地理位置信息。之后，根据获取的所述返航点的地理位置信息，确定返航点。也可以先获取设定的停机点的地理位置信息。再根据获取的所述停机点的地理位置信息，确定停机点。在确定无人机的返航点和停机点后，可以根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点。
在本申请提供的一种具体实施方式中，处理器运行所述计算机程序实现以下步骤：获取操作者输入的参数，得到返航点或停机点的地理位置信息。当返航点或停机点的地理位置信息通过输入参数进行设定时，设定的返航点或停机点的地理位置信息更为精准。获取输入参数设置返航点或停机点的地理位置信息，有利于根据无人机的飞行性能直接获得返航点的精确参数值，从而得到较佳的或停机点。
在本申请提供的另一种具体实施方式中，处理器运行所述计算机程序实现以下步骤：获取在终端的地图应用程序的人机交互界面的控制点实际地理位置，得到返航点或停机点的地理位置信息。具体的，将控制点作为返航点或停机点。根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。只需在终端的地图应用程序的人机交互界面中确定控制点，就可快速获得当前返航点或停机点的地理位置信息，简化了操作，提升了智能化程度。
在本申请提供的一种优选的实施方式中，所述电子设备被同时具有水平翼和垂直翼的无人机装载。在计算机程序中，中心点将返航路径划分为两段。其中，返航点和中间点定义返航路径的第一段。无人机在第一段启动垂直翼不工作的无人机降速降高的降落模式。处理器运行计算机程序，使得无人机执行第一降落策略。中间点和停机点定义返航路径的第二段。无人机在第二段启动垂直翼工作的无人机降落模式。处理器运行计算机程序，使得无人机执行第二降落策略。
在本申请提供的又一种具体实施方式中，所述返航点、所述停机点和所述中间点的分布满足最小作用量原理。
在本申请提供的又一种具体实施方式中，所述返航点、所述停机点和所述中间点呈直线分布。
也就是说，在无外力干扰的情形下，处理器执行计算机程序可以表现为，无人机按照惯性会依次经过返航点、中间点和停机点。即在无风的时候，返航点、中间点和停机点呈直线分布。至少，在忽略高度差异的情形下，返航点、中间点和停机点的由经度、维度确定的位置呈直线分布。
相应的，当存在一定风速的情形下，处理器执行计算机程序。无人机按照惯性并受风速影响，依次经过呈曲线分布的返航点、中间点和停机点。至少，在忽略高度差异的情形下，返航点、中间点和停机点的由经度、维度确定的位置呈弧线或曲线分布。
由于不用克服或抵抗风阻或其他不利因素，是阻碍最小的返航路径。因此，无人机按照该返航路径返航能量消耗最低。
在本申请提供的又一种具体实施方式中，根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点，具体包括：
根据所述返航点的地理位置信息和所述停机点的地理位置信息，推荐所述返航点和所述停机点两者空间的中间位置，形成中间点。
其中，所述返航点和所述停机点两者空间的中间位置可以作为默认的中间点推荐。这样，处理器在执行计算机程序时，使得无人机在返航路径上降高、减速、悬停、避障的动作都有足够的时间和空间进行调整。根据中间点推荐策略生成的中间点，使得无人机在返航过程中既保证了容错率又能节省能耗。
在本申请提供的另一种具体实施方式中，根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点，具体包括：
获取上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例；
根据所述比例，推荐所述返航点和所述停机点两者空间的对应位置，形成中间点。
处理器运行计算机程序形成无人机的飞行日志。飞行日志中可以记载无人机的返航路径及在返航路径上的执行降落策略的返航记录。处理器运行计算机程序可以调用无人机的飞行日志，获得上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例。然后，进行本次规划路径生成时，根据给定的返航点的地理位置信息和停机点的地理位置信息，以及上一次路径规划的第一段和第二段之间的比例——上一次路径规划的返航路径的返航点和中间点定义的返航路径的第一段与上一次规划的返航路径的中间点和停机点定义的返航路径的第二段之间的比例——确定本次路径规划的中间点的地理位置信息。可以理解的是，处理器运行计算机程序对上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例的存储，可以便利路径规划，提供路径规划效率。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，在所述计算机程序被调用时，可以执行以下步骤：
获取设定的返航点的地理位置信息；根据获取的所述返航点的地理位置信息，确定返航点；获取设定的停机点的地理位置信息；根据获取的所述停机点的地理位置信息，确定停机点；根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点。
本申请实施例还提供一种操作终端。这里的操作终端可以进行信息处理、程序运行。通常，操作终端可以具备无线收发功能，或者联网功能。在具体的实现形态中，操作终端可以是电脑、智能手机、掌上电脑以及移动互联网设备等具备信息处理的终端设备，还可以是无人机的操作装置。
在本申请提供的一种具体实施方式中，所述的操作终端安装有地图应用程序。操作终端支持操作者通过设置参数的方式设定返航点、中间点、停机点的地理位置信息。操作终端支持操作者通过操作终端的地图应用程序的人机交互界面的控制点的方式，设定返航点、中间点、停机点的地理位置信息。具体的，操作终端将控制点作为返航点、中间点或停机点。操作终端根据控制点相对于地图应用程序的人机交互界面的位置，以及地图应用程序与实际位置的对应关系，换算为控制点的实际地理位置。只需在操作终端的地图应用程序的人机交互界面中确定控制点，就可快速获得当前返航点、中间点或停机点的地理位置信息。操作终端确定控制点的具体方式可以是在地图应用程序的人机交互界面中的某位置点击鼠标、光标或其他位置标识符，还可以是使得鼠标、光标或其他位置标识符停留在某位置。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM) 和/或非易失性内存等形式，如只读存储器 (ROM) 或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器 (CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (11)
1.一种无人机返航路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取设定的返航点的地理位置信息；
根据获取的所述返航点的地理位置信息，确定返航点；
获取设定的停机点的地理位置信息；
根据获取的所述停机点的地理位置信息，确定停机点；
根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点；
其中，
由所述返航点和所述中间点定义返航路径的第一段，以便无人机根据第一降落策略降落；
由所述中间点和所述停机点定义返航路径的第二段，以便无人机根据不同于所述第一降落策略的第二降落策略降落。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述返航点、所述停机点和所述中间点的分布满足最小作用量原理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点，具体包括：
根据所述返航点的地理位置信息和所述停机点的地理位置信息，推荐所述返航点和所述停机点两者空间的中间位置，形成中间点。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点，具体包括：
获取上一次返航路径的第一段与返航路径的第二段的比例；
根据所述比例，推荐所述返航点和所述停机点两者空间的对应位置，形成中间点。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机具有任务路径；
所述设定的返航点在无人机的所述任务路径之外。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法适用于同时具有水平翼和垂直翼的无人机；
所述第一降落策略为垂直翼不工作的无人机降速降高的降落模式。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二降落策略为垂直翼工作的无人机降落模式。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过终端的地图应用程序的人机交互界面，获取设定的返航点的地理位置信息或获取设定的停机点的地理位置信息。
9.一种无人机，其特征在于，包括：
接收模块，用于：
获取设定的返航点的地理位置信息；
获取设定的停机点的地理位置信息；
处理模块，用于：
根据获取的所述返航点的地理位置信息，确定返航点；
根据获取的所述停机点的地理位置信息，确定停机点；
根据中间点推荐策略，形成位于所述返航点和所述停机点之间的中间点；
其中，
由所述返航点和所述中间点定义返航路径的第一段，以便无人机根据第一降落策略降落；
由所述中间点和所述停机点定义返航路径的第二段，以便无人机根据不同于所述第一降落策略的第二降落策略降落。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器上存放的计算机程序；
当处理器执行所述存储器上存放的计算机程序时，实现权利要求1-8中任一项所述的方法。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，在所述计算机程序被调用时，执行权利要求1-8中任一项所述的方法。
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- 2021-07-27 CN CN202110852825.6A patent/CN113296545B/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 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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