CN113504786A - 一种基于风向的无人机飞行调整方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于风向的无人机飞行调整方法及装置，所述方法包括：采集无人机当前飞行区域的卫星图像；基于所述卫星图像确定无人机所处区域的风向变化参数；采用所述风向变化参数计算无人机的迎风角度参数；获取预设的匹配姿态曲线，将所述迎风角度参数代入预设的匹配姿态曲线得到调整姿态参数；根据所述调整姿态参数调整无人机的飞行姿态。本发明可以采集无人机飞行所在的区域，并获取该区域对应的卫星图像，通过卫星图像确定无人机飞行时遭遇的风向变化，从而可以根据其风向变化确定对应的飞行姿态，以避免在受到强风吹袭后难以维持飞行或出现坠机的情况，本发明可以提高无人机飞行的稳定性，提供无人机的检测效率，降低无人机巡检的难度。

Description

一种基于风向的无人机飞行调整方法及装置

技术领域

本发明涉及无人机的控制技术领域，尤其涉及一种基于风向的无人机飞行调整方法及装置。

背景技术

随着用电需求的不断增加，如何稳定地进行电力传输是其中一个重要的环节。为了确保电力传输的稳定性，需要时刻检测各个基站及电路的实时状态。

传统的检测方式是人工巡检作业，但人工巡检的劳动强度大，效率低，难以满足现有的检测需求。为了满足现有的检测需求，目前常用的检测方式是无人机巡检，无人机的检测效率高，成本低，且操作方便，也可以大大降低检测强度。

但目前采用无人机的巡检方法有如下技术问题：由于检测的基站或发射塔等设备可能架设在高山上，对于部分地区因其地理环境的缘故，容易刮起强风。而无人机的体积较小，受到强风吹袭后难以维持飞行，甚至容易出现坠机的情况，不但影响检测进度，也容易造成危险，增加了巡检的难度。

发明内容

本发明提出一种基于风向的无人机飞行调整方法及装置，所述方法可以实时检测风速和风向，基于风速和风向进行飞行姿态的调整，提高飞行的稳定性，以避免出现坠机的情况。

本发明实施例的第一方面提供了一种基于风向的无人机飞行调整方法，所述方法包括：

采集无人机当前飞行区域的卫星图像；

基于所述卫星图像确定无人机所处区域的风向变化参数；

采用所述风向变化参数计算无人机的迎风角度参数；

获取预设的匹配姿态曲线，将所述迎风角度参数代入预设的匹配姿态曲线得到调整姿态参数；

根据所述调整姿态参数调整无人机的飞行姿态。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述基于所述卫星图像确定无人机所处区域的风向变化参数，包括：

从所述卫星图像中识别云团图像；

确定所述云团图像的旋转方向；

获取无人机的飞行路线，计算所述飞行路线与所述旋转方向的夹角变化值，得到风向变化参数。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述采用所述风向变化参数计算无人机的迎风角度参数，包括：

获取无人机的飞行方向角度值；

计算所述飞行方向角度值与所述夹角变化值的角度差值；

根据所述角度差值和所述飞行方向角度值计算得到迎风角度参数。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述获取预设的匹配姿态曲线，包括：

采集无人机的飞行参数；

基于所述飞行参数建立仿真模型；

利用所述仿真模型仿真计算在多个连续变化的风向下无人机匹配风向飞行的阵风配平姿态曲线，得到预设的匹配姿态曲线。

在第一方面的一种可能的实现方式中，在所述采用所述风向变化参数计算无人机的迎风角度参数的步骤后，所述方法还包括：

获取无人机的迎风风速值；

当所述迎风风速值大于预设风速值时，调整无人机的飞行高度。

本发明实施例的第二方面提供了一种基于风向的无人机飞行调整装置，所述装置包括：

采集模块，用于采集无人机当前飞行区域的卫星图像；

确定模块，用于基于所述卫星图像确定无人机所处区域的风向变化参数；

计算模块，用于采用所述风向变化参数计算无人机的迎风角度参数；

代入模块，用于获取预设的匹配姿态曲线，将所述迎风角度参数代入预设的匹配姿态曲线得到调整姿态参数；

调整模块，用于根据所述调整姿态参数调整无人机的飞行姿态。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述确定模块还用于：

从所述卫星图像中识别云团图像；

确定所述云团图像的旋转方向；

获取无人机的飞行路线，计算所述飞行路线与所述旋转方向的夹角变化值，得到风向变化参数。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述计算模块还用于：

获取无人机的飞行方向角度值；

计算所述飞行方向角度值与所述夹角变化值的角度差值；

根据所述角度差值和所述飞行方向角度值计算得到迎风角度参数。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述代入模块还用于：

采集无人机的飞行参数；

基于所述飞行参数建立仿真模型；

利用所述仿真模型仿真计算在多个连续变化的风向下无人机匹配风向飞行的阵风配平姿态曲线，得到预设的匹配姿态曲线。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

获取风速模块，用于获取无人机的迎风风速值；

调整高度模块，用于当所述迎风风速值大于预设风速值时，调整无人机的飞行高度。

相比于现有技术，本发明实施例提供的一种基于风向的无人机飞行调整方法及装置，其有益效果在于：本发明可以采集无人机飞行所在的区域，并获取该区域对应的卫星图像，通过卫星图像确定无人机飞行时遭遇的风向变化，从而可以根据其风向变化确定对应的飞行姿态，以避免在受到强风吹袭后难以维持飞行或出现坠机的情况，本发明可以提高无人机飞行的稳定性，提供无人机的检测效率，降低无人机巡检的难度。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种基于风向的无人机飞行调整方法的流程示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种基于风向的无人机飞行调整装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前采用无人机的巡检方法有如下技术问题：由于检测的基站或发射塔等设备可能架设在高山上，对于部分地区因其地理环境的缘故，容易刮起强风。而无人机的体积较小，受到强风吹袭后难以维持飞行，甚至容易出现坠机的情况，不但影响检测进度，也容易造成危险，增加了巡检的难度。

为了解决上述问题，下面将通过以下具体的实施例对本申请实施例提供的一种基于风向的无人机飞行调整方法进行详细介绍和说明。

参照图1，示出了本发明一实施例提供的一种基于风向的无人机飞行调整方法的流程示意图。

其中，作为示例的，所述基于风向的无人机飞行调整方法，可以包括：

S11、采集无人机当前飞行区域的卫星图像。

在实际操作中，可以获取无人机的当前坐标，以及无人机的目标坐标，然后通过当前坐标和目标坐标计算无人机的飞行路线，然后以飞行路线为直径划定一个飞行区域，得到当前飞行区域。然后向气象服务器发送图像获取请求，以得到当前飞行区域对应的实时卫星图像。

S12、基于所述卫星图像确定无人机所处区域的风向变化参数。

由于卫星图像中包含当前区域的云层图像以及各种气象数据，可以通过云层图像和气象数据确定该区域的风向变化参数，可以确定无人机所遭受的风力及风向的变化，从而可以根据变化及时作出应对措施，避免因风力或风向的影响无人机飞行。

由于卫星图像中包含各种云层，可以通过云层更加直观地确定当前的风向。在一可选的实施例中，步骤S12可以包括以下子步骤：

子步骤S121、从所述卫星图像中识别云团图像。

在实际操作中，由于卫星图像中包含地形图像、建筑图像或海洋图像等等，而各个图像的颜色并不相同，森林是绿色、海洋是蓝色、云团是白色，各种建筑或基建设置是灰色或黑色，可以通过识别图像颜色可以确定云团图像。

在识别卫星图像的颜色后，可以基于颜色从卫星图像中扣出白色的图像，从而可以提取得到云团图像。

子步骤S122、确定所述云团图像的旋转方向。

在得到云团图像后，由于云团的形状各异，可以通过获取云团的轮廓，然后按照与无人机当前位置的距离，从近到远依次获取云团轮廓的切线，基于云团轮廓的切线变化确定云团图像的旋转方向。

子步骤S123、获取无人机的飞行路线，计算所述飞行路线与所述旋转方向的夹角变化值，得到风向变化参数。

接着可以再获取无人机的飞行路线，该飞行路线与步骤S11相同，也可以获取无人机的当前坐标，以及无人机的目标坐标，然后通过当前坐标和目标坐标计算无人机的飞行路线。

然后计算将云团轮廓的多条切线延迟，直到切线与飞行路线相交，计算每条切线与飞行路线的夹角，得到多个夹角值，然后计算相邻两个夹角的差值，得到若干个夹角变化值，以若干个夹角变化值为风向变化参数。

例如，有5条切线，每条切线与飞行路线的夹角为5度、8度、12度、20度和30度，则计算相邻两个夹角的差值，得到4个夹角变化值，分别为3度、4度、8度和10度。

S13、采用所述风向变化参数计算无人机的迎风角度参数。

无人机在飞行过程中有各种迎风的角度，顺风飞得更加快，逆风飞得较慢，若有侧边气流侧飞行更加颠簸不稳定。若风向发生变化，需要根据风向的变化以确定其迎风的角度，使得无人机可以以最稳定的姿态飞行，避免因风向的变化造成飞行不稳定的情况。

具体地，用户在控制无人机飞行前，可以预先模拟仿真计算无人机的最佳飞行角度，然后根据风向变化参数和最佳的飞行角度来计算其迎风角度，使得无人机可以调整其飞行姿态，以相对较稳定的角度迎风飞行，以提高飞行的稳定性。

为了准确计算迎风角度参数，在其中一种的实施例中，步骤S13可以包括以下子步骤：

子步骤S131、获取无人机的飞行方向角度值。

该飞行方向角度值为用户模拟仿真计算无人机的最佳飞行角度。

子步骤S132、计算所述飞行方向角度值与所述夹角变化值的角度差值。

在实际操作中，由于变化的方向可能有两种，分别是以飞行方向为中线向左或者以飞行方向为中线向右，为了准确计算迎风角度，可以基于夹角变化值确定其变化方向，在基于变化方向计算飞行方向角度值和夹角变化值的角度差值。例如，无人机以飞行方向角度值180度(横移从东向西)飞行，风为90度从北吹向南变化至135度从西北吹向东南，夹角变化值为45度，则其变化方向为以飞行方向为中线向右，则可以飞行方向角度值减去夹角变化值，得到135度。又例如，无人机以飞行方向角度值0度(横移从西向东)飞行，风为90度从北吹向南变化至45度从东北吹向西南，夹角变化值为45度，则其变化方向为以飞行方向为中线向左，则可以由夹角变化值减去飞行方向角度值，得到45度。

子步骤S133、根据所述角度差值和所述飞行方向角度值计算得到迎风角度参数。

在确定变化方向和变化的角度差值后，基于变化方向和变化的角度差值计算最佳的迎风角度。

例如，无人机以飞行方向角度值0度(横移从西向东)飞行，风为90度从北吹向南变化至45度从东北吹向西南，夹角变化值为45度，则其变化方向为以飞行方向为中线向左，则可以将飞行方向角度值与角度差值相加得到45度，为迎风角度参数。又例如，无人机以飞行方向角度值0度(横移从西向东)飞行，风为270度从南吹向北变化至315度从东南吹向西北，角度差值为45度，则其变化方向为以飞行方向为中线向右，则可以将飞行方向角度值减去角度差值相加得到315度，为迎风角度参数。

在实际操作中，若风速过大，可能导致无人机无法稳定飞行甚至出现坠机的情况，为了避免上述情况，在其中一种可选的实施例中，在步骤S13后，所述方法还可以包括以下步骤：

S21、获取无人机的迎风风速值。

在实际操作中，在获取卫星图像时可以获取无人机在多个不同高度的风速数据，并以无人机的当前飞行高度的风速数据为无人机的迎风风速值。然后比较无人机的迎风风速值与预设风速值，判断迎风风速值是否大于预设风速值。

在本实施例中，预设风速值为无人机的最大可飞行风速。

S22、当所述迎风风速值大于预设风速值时，调整无人机的飞行高度。

迎风风速值大于预设风速值时，则确定无人机无法在此迎风风速值下稳定飞行，则需要调整其飞行高度。

具体地，可以以当前飞行高度为上限，从低于当前飞行高度的多个不同高度对应的风速数据任意选择一个小于预设风速值的风速数据，以该小于预设风速值的风速数据的飞行高度为调整的飞行高度，再控制无人机飞行至该调整的飞行高度。

S14、获取预设的匹配姿态曲线，将所述迎风角度参数代入预设的匹配姿态曲线得到调整姿态参数。

在确定迎风角度参数后，不同的迎风角度参数可以对应不同的飞行姿态，可以将迎风角度参数代入预设的匹配姿态曲线中，以匹配对应的飞行姿态。

其中预设的匹配姿态曲线为无人机飞行时的姿态变化曲线。

为了让无人机的飞行姿态更加符合实际需求，并满足无人机的飞行性能，其中，作为示例的，步骤S14可以包括以下子步骤：

子步骤S141、采集无人机的飞行参数。

该飞行参数为无人机飞行时所需要的各种参数，例如，飞行的重量、功率、速率、加速度、角度、时间、电源电量、体积、高度、宽度等等。

子步骤S142、基于所述飞行参数建立仿真模型。

基于飞行参数可以建立无人机的仿真模型。

子步骤S143、利用所述仿真模型仿真计算在多个连续变化的风向下无人机匹配风向飞行的阵风配平姿态曲线，得到预设的匹配姿态曲线。

在建立仿真模型后，用户可以输入连续变化的风向，以测试无人机在变化的风向中最平稳的姿态。为了应对不同的场景，用户可以输入多个不同的连续变化的风向，从而测试得到多个最平稳的姿态。

在得到最平稳的姿态后，可以计算各个平稳的姿态的关系式，并将关系式简化生成对应的函数式，从而得到预设的匹配姿态曲线。

而得到预设的匹配姿态曲线后，可以将迎风角度参数代入预设的匹配姿态曲线中，计算在迎风角度参数的条件下对应的调整姿态。

S15、根据所述调整姿态参数调整无人机的飞行姿态。

具体地，在确定其调整姿态后，可以控制无人机从当前姿态调整至调整姿态飞行，从而提高无人机飞行的稳定性。

在本实施例中，本发明实施例提供了一种基于风向的无人机飞行调整方法，其有益效果在于：本发明可以采集无人机飞行所在的区域，并获取该区域对应的卫星图像，通过卫星图像确定无人机飞行时遭遇的风向变化，从而可以根据其风向变化确定对应的飞行姿态，以避免在受到强风吹袭后难以维持飞行或出现坠机的情况，本发明可以提高无人机飞行的稳定性，提供无人机的检测效率，降低无人机巡检的难度。

本发明实施例还提供了一种基于风向的无人机飞行调整装置，参见图2，示出了本发明一实施例提供的一种基于风向的无人机飞行调整装置的结构示意图。

其中，作为示例的，所述基于风向的无人机飞行调整装置可以包括：

采集模块201，用于采集无人机当前飞行区域的卫星图像；

确定模块202，用于基于所述卫星图像确定无人机所处区域的风向变化参数；

计算模块203，用于采用所述风向变化参数计算无人机的迎风角度参数；

代入模块204，用于获取预设的匹配姿态曲线，将所述迎风角度参数代入预设的匹配姿态曲线得到调整姿态参数；

调整模块205，用于根据所述调整姿态参数调整无人机的飞行姿态。

可选地，所述确定模块还用于：

从所述卫星图像中识别云团图像；

确定所述云团图像的旋转方向；

获取无人机的飞行路线，计算所述飞行路线与所述旋转方向的夹角变化值，得到风向变化参数。

可选地，所述计算模块还用于：

获取无人机的飞行方向角度值；

计算所述飞行方向角度值与所述夹角变化值的角度差值；

根据所述角度差值和所述飞行方向角度值计算得到迎风角度参数。

可选地，所述代入模块还用于：

采集无人机的飞行参数；

基于所述飞行参数建立仿真模型；

利用所述仿真模型仿真计算在多个连续变化的风向下无人机匹配风向飞行的阵风配平姿态曲线，得到预设的匹配姿态曲线。

可选地，所述装置还包括：

获取风速模块，用于获取无人机的迎风风速值；

调整高度模块，用于当所述迎风风速值大于预设风速值时，调整无人机的飞行高度。

进一步的，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例所述的基于风向的无人机飞行调整方法。

进一步的，本申请实施例还提供了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可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上述实施例所述的基于风向的无人机飞行调整方法。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于风向的无人机飞行调整方法，其特征在于，所述方法包括：

采集无人机当前飞行区域的卫星图像；

基于所述卫星图像确定无人机所处区域的风向变化参数；

采用所述风向变化参数计算无人机的迎风角度参数；

获取预设的匹配姿态曲线，将所述迎风角度参数代入预设的匹配姿态曲线得到调整姿态参数；

根据所述调整姿态参数调整无人机的飞行姿态。

2.根据权利要求1所述的基于风向的无人机飞行调整方法，其特征在于，所述基于所述卫星图像确定无人机所处区域的风向变化参数，包括：

从所述卫星图像中识别云团图像；

确定所述云团图像的旋转方向；

获取无人机的飞行路线，计算所述飞行路线与所述旋转方向的夹角变化值，得到风向变化参数。

3.根据权利要求2所述的基于风向的无人机飞行调整方法，其特征在于，所述采用所述风向变化参数计算无人机的迎风角度参数，包括：

获取无人机的飞行方向角度值；

计算所述飞行方向角度值与所述夹角变化值的角度差值；

根据所述角度差值和所述飞行方向角度值计算得到迎风角度参数。

4.根据权利要求1所述的基于风向的无人机飞行调整方法，其特征在于，所述获取预设的匹配姿态曲线，包括：

采集无人机的飞行参数；

基于所述飞行参数建立仿真模型；

利用所述仿真模型仿真计算在多个连续变化的风向下无人机匹配风向飞行的阵风配平姿态曲线，得到预设的匹配姿态曲线。

5.根据权利要求1所述的基于风向的无人机飞行调整方法，其特征在于，在所述采用所述风向变化参数计算无人机的迎风角度参数的步骤后，所述方法还包括：

获取无人机的迎风风速值；

当所述迎风风速值大于预设风速值时，调整无人机的飞行高度。

6.一种基于风向的无人机飞行调整装置，其特征在于，所述装置包括：

采集模块，用于采集无人机当前飞行区域的卫星图像；

确定模块，用于基于所述卫星图像确定无人机所处区域的风向变化参数；

计算模块，用于采用所述风向变化参数计算无人机的迎风角度参数；

代入模块，用于获取预设的匹配姿态曲线，将所述迎风角度参数代入预设的匹配姿态曲线得到调整姿态参数；

调整模块，用于根据所述调整姿态参数调整无人机的飞行姿态。

7.根据权利要求6所述的基于风向的无人机飞行调整装置，其特征在于，所述确定模块还用于：

从所述卫星图像中识别云团图像；

确定所述云团图像的旋转方向；

获取无人机的飞行路线，计算所述飞行路线与所述旋转方向的夹角变化值，得到风向变化参数。

8.根据权利要求7所述的基于风向的无人机飞行调整装置，其特征在于，所述计算模块还用于：

获取无人机的飞行方向角度值；

计算所述飞行方向角度值与所述夹角变化值的角度差值；

根据所述角度差值和所述飞行方向角度值计算得到迎风角度参数。

9.根据权利要求6所述的基于风向的无人机飞行调整装置，其特征在于，所述代入模块还用于：

采集无人机的飞行参数；

基于所述飞行参数建立仿真模型；

利用所述仿真模型仿真计算在多个连续变化的风向下无人机匹配风向飞行的阵风配平姿态曲线，得到预设的匹配姿态曲线。

10.根据权利要求6所述的基于风向的无人机飞行调整装置，其特征在于，所述装置还包括：

获取风速模块，用于获取无人机的迎风风速值；

调整高度模块，用于当所述迎风风速值大于预设风速值时，调整无人机的飞行高度。

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