CN113534827B - 无人机最小风阻面检测方法、装置、无人机及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了无人机最小风阻面检测方法、装置、无人机及存储介质，该方法通过获取无人机飞行时的风的方位角；使无人机沿垂直于地面方向旋转，记录旋转过程中无人机的姿态角；根据姿态角，确定无人机与水平面的最小夹角；根据风的方位角以及无人机与水平面的最小夹角确定无人机的最小风阻面。本申请的有益效果在于:在无需对无人机进行硬件改造的情况下，能够快速、准确地检测出无人机的最小风阻面，可根据检测出的最小风阻面对无人机的姿态进行调整，极大程度减小了无人机在飞行时受到的阻力，显著提高的无人机的安全性，并大幅度节省了无人机的能耗；且算法简单、计算量小、适用范围广，显著扩展了无人机的应用场景。

Description

无人机最小风阻面检测方法、装置、无人机及存储介质

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机最小风阻面检测方法、装置、无人机及存储介质。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，无人机越来越多的被应用于各个领域，如采用无人机进行货物运输能够大幅度节约人力，并显著提高货物运输效率；又如无人机还被广泛应用于一些复杂场景，如灾难救援、军事侦察等。无人机在飞行时会受到空气阻力的干扰，阻力越大，消耗的无人机的能量越大，尤其是在大风天气，由于无人机体积较小，质量较轻，风阻往往会影响到无人机的正常飞行，当风阻过大时，甚至会导致无人机失控而发生坠机事故。因此无论是从节能或安全方面考虑，都需要减小无人机在飞行时所受的阻力，但是现有技术通常是通过改变无人机的造型或者提高无人机的动力系统来抵御飞行时所遭遇的阻力，而对于算法层面上的改进缺乏考虑。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的无人机最小风阻面检测方法、装置、无人机及存储介质。

根据本申请的一方面，提供了一种无人机最小风阻面检测方法，该方法包括：

获取无人机飞行时的风的方位角；

使无人机沿垂直于地面方向旋转，记录旋转过程中无人机的姿态角；

根据姿态角，确定无人机与水平面的最小夹角；

根据风的方位角以及无人机与水平面的最小夹角确定无人机的最小风阻面。

可选的，在上述方法中，获取无人机飞行时的风的方位角包括：

根据无人机的传感器确定风吹来的方向；

确定风吹来的方向与基准方向的第一夹角，将第一夹角作为无人机飞行时的风的方位角。

可选的，在上述方法中，使无人机沿垂直于地面方向旋转包括：

使无人机在指定飞行状态下沿垂直于地面方向旋转，所述指定飞行姿态为悬停或匀速飞行；

在满足旋转角度条件或满足旋转时间条件时停止旋转。

可选的，在上述方法中，姿态角包括：横滚角、俯仰角和航向角；

根据风的方位角以及无人机与水平面的最小夹角确定无人机的最小风阻面包括：

根据横滚角和俯仰角确定无人机与水平面的最小夹角；确定与最小夹角相对应的航向角；

根据风的方位角与航向角确定无人机的最小风阻面。可选的，在上述方法中，根据风的方位角与航向角确定无人机的最小风阻面包括：

将无人机迎风面投影到水平面上，并将投影区域划分为多个子区间；

根据风的方位角与航向角的相对大小确定最小风阻面所对应的子区间。

可选的，在上述方法中，无人机为多旋翼无人机。

可选的，在上述方法中，还包括：

根据得到的无人机最小风阻面，调整无人机的飞行姿态，以使无人机的最小风阻面朝向风吹来的方向。

依据本申请的另一方面，提供了一种无人机最小风阻面检测装置，该装置包括：

获取单元，用于获取无人机飞行时的风的方位角；

执行单元，用于使无人机沿垂直于地面方向旋转，记录旋转过程中无人机的姿态角；

数据处理单元，用于根据所述姿态角，确定无人机与水平面的最小夹角；以及用于根据风的方位角以及无人机与水平面的最小夹角确定无人机的最小风阻面。

可选的，在上述装置中，获取单元，用于根据无人机的传感器确定风吹来的方向；以及用于确定风吹来的方向与基准方向的第一夹角，将第一夹角作为无人机飞行时的风的方位角。

可选的，在上述装置中，执行单元，用于使无人机在指定飞行状态下沿垂直于地面方向旋转，所述指定飞行姿态为悬停或匀速飞行；并在满足旋转角度条件或满足旋转时间条件时停止旋转。

可选的，在上述装置中，姿态角包括：横滚角、俯仰角和航向角；数据处理单元，用于根据横滚角和俯仰角确定无人机与水平面的最小夹角；用于确定与最小夹角相对应的航向角；以及用于根据风的方位角与航向角确定无人机的最小风阻面。

可选的，在上述装置中，数据处理单元，用于将无人机迎风面投影到水平面上，并将投影区域划分为多个子区间；以及用于根据风的方位角与航向角的相对大小确定最小风阻面所对应的子区间。

可选的，在上述装置中，无人机为多旋翼无人机。

可选的，在上述装置中，执行单元，还用于根据得到的无人机最小风阻面，调整无人机的飞行姿态，以使无人机的最小风阻面朝向风吹来的方向。

依据本申请的又一方面，提供了一种无人机，其中，该无人机包括：处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，可执行指令在被执行时使处理器执行如上任一的方法。

依据本申请的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储一个或多个程序，一个或多个程序当被处理器执行时，实现如上任一的方法。

由上述可知，本申请的技术方案，通过获取无人机飞行时的风的方位角；使无人机沿垂直于地面方向旋转，记录旋转过程中无人机的姿态角；根据姿态角，确定无人机与水平面的最小夹角；根据风的方位角以及无人机与水平面的最小夹角确定无人机的最小风阻面。本申请的有益效果在于：在无需对无人机进行硬件改造的情况下，能够快速、准确地检测出无人机的最小风阻面，可根据检测出的最小风阻面对无人机的姿态进行调整，极大程度减小了无人机在飞行时受到的阻力，显著提高的无人机的安全性，并大幅度节省了无人机的能耗；且算法简单、计算量小、适用范围广，显著扩展了无人机的应用场景。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本申请一个实施例的无人机最小风阻面检测方法的流程示意图；

图2示出了根据本申请一个实施例的无人机迎风面投影到水平面的示意图；

图3示出了根据本申请另一个实施例的无人机最小风阻面检测方法的流程示意图；

图4示出了根据本申请一个实施例的无人机最小风阻面检测装置的结构示意图；

图5示出了根据本申请一个实施例的无人机的结构示意图；

图6示出了根据本申请一个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

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本申请一个实施例的无人机最小风阻面检测方法的流程示意图，该方法包括：

步骤S110，获取无人机飞行时的风的方位角。

随着无人机技术的发展，无人机被广泛的应用于各种场景中，如快递投掷、交通监控，甚至是灾难救援、军事侦察等。在一些户外的复杂场景下，无人机在飞行过程中往往受到天气的制约，如大风天气，由于无人机的体积小、质量轻，风阻对无人机正常飞行的影响很大，一方面消耗了无人机的能量，另一方面也给无人机的安全飞行带来了极大的隐患，在风阻过大时，甚至可能发生无人机坠机事故，因此，减小无人机在飞行时受到的阻力是非常必要的，本实施例提供了一种算法简单、计算速度快，无需对无人机进行硬件改造，就能快速、准确的在线检测无人机最小风阻面的方法。

首先，获取无人机飞行时的风的方位角。无人机在飞行时受到的阻力主要来源于风。方位角又称地平经度，是在平面上量度物体之间的角度差的方法之一，通常情况下是从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角，标准方位角的取值范围为0°～360°，本申请中对方位角的定义不做特别限定，只要明确说明风向与无人机的相对方向即可。

想要确定无人机飞行时的风的方位角，首先要获取无人机飞行时的风向，风向是指风吹来的方向，如北风是指由北向南吹来的风，其量度用方位来表示。风向的获取可采用现有技术中的任意一种，如采用无人机本身设置的风向仪或雷达等。

步骤S120，使无人机沿垂直于地面方向旋转，记录旋转过程中无人机的姿态角。

在获取到无人机飞行时的风的方位角后，使无人机沿垂直于地面方向旋转，可根据不同场景提前预设一个角速度，按照该角速度匀速旋转，在旋转的过程中记录无人机的飞行姿态信息，包括但不限于姿态角信息，在无人机旋转的过程中，由于迎风面在不停的变化，各个迎风面由于外形等原因，其风阻系数是不同的，风阻系数越大，该迎风面在相同风力、风速以及风向的条件下，受到的阻力也就越大，因此不同迎风面面向风吹来的方向时，无人机的整体的姿态也是不同，在无人机旋转的过程中，记录无人机的姿态角信息，得到多组无人机的姿态角信息，每一组姿态角信息对应无人机的一个迎风面朝向风吹来的方向时的无人机的姿态。

步骤S130，根据姿态角，确定无人机与水平面的最小夹角。

在没有空气阻力、以及其他影响因素的情况下，无人机的理想状态是水平的，但无人机在承受来自风的阻力时，会呈现倾斜、上仰等姿态，这时无人机的机身会与水平面呈现一夹角，且夹角大小会随着无人机的倾斜、上仰的程度不同而变化。

在得到多组无人机的姿态角信息后，根据每一组无人机的姿态角信息可确定一无人机与水平面的夹角，即得到多个夹角。确定无人机与水平面的夹角可采用现有技术中的任意一种，如矢量计算方法。

在得到多个夹角后，可确定无人机与水平面的最小夹角。

步骤S140，根据风的方位角以及无人机与水平面的最小夹角确定无人机的最小风阻面。

在受到风的阻力时，在风向不同的条件下，无人机的最小风阻面是不固定的。可根据风的方位角，以及与风的方位角相对应的无人机与水平面的最小夹角来确定无人机的最小风阻面，最小风阻面即风阻系数最小的迎风面。最小风阻面的计算可采用现有技术中的任意一种，如最简单的，在无人机与水平面的夹角最小时，无人机朝向风吹来的方向的迎风面即为无人机的最小风阻面。

由图1所述的方法可以看出，本申请在无需对无人机进行硬件改造的情况下，能够快速、准确地检测出无人机的最小风阻面，可根据检测出的最小风阻面对无人机的姿态进行调整，极大程度减小了无人机在飞行时受到的阻力，显著提高的无人机的安全性，并大幅度节省了无人机的能耗；且算法简单、计算量小、适用范围广，显著扩展了无人机的应用场景，本申请提供的方法不仅适用于交通监控、外卖配送等常规场景，还可用于地理测绘、军事勘察等复杂场景。

在本申请的一个实施例中，在上述方法中，获取无人机飞行时的风的方位角包括：根据无人机的传感器确定风吹来的方向；确定风吹来的方向与基准方向的第一夹角，将第一夹角作为无人机飞行时的风的方位角。

根据无人机的传感器的数据，确定风吹来的方向，无人机的传感器包括但不限于风速仪、测风雷达、气压传感器等。另外，本实施例推荐无人机在悬停或者匀速飞行时确定风吹来的方向作为一种优选方案，飞行状态平稳，有利于风向的检测；若在其它飞行状态下检测风向，如上升阶段，由于其本身飞行姿态复杂，影响因素多，可能造成风向检测结果不准确。

确定风吹来的方向与基准方向的第一夹角，将第一夹角作为无人机飞行时的风的方位角，基准方向可以是人为设置的任意方向，如根据通常习惯，可以设置地理正北为基准方向，此时，风吹来的方向与正北方向的夹角即为无人机飞行时的风的方位角，本实施例引入基准方向使得风的方位角的描述更加简单明了。

在本申请的一个实施例中，在上述方法中，使无人机沿垂直于地面方向旋转包括：使无人机在指定飞行状态下沿垂直于地面方向旋转，指定飞行姿态为悬停或匀速飞行；在满足旋转角度条件或满足旋转时间条件时停止旋转。

无人机在悬停或匀速飞行的飞行姿态下沿垂直于地面方向旋转，更有利于无人机姿态角的精确测量，如无人机在上升或下降过程中测量姿态角，由于震荡等原因，极有可能造成姿态角测量不准确。

无人机在旋转的过程中，可以提前预设某一旋转角度条件或者旋转时间条件，当无人机旋转到满足旋转角度条件或满足旋转时间条件时，即停止旋转。旋转角度条件例如可以设为：无人机旋转到360°时，即旋转一周，则停止旋转，这时无人机的每个迎风面均朝向过风吹来的方向，即所有迎风面朝向过风吹来的方向时，对应的无人机的姿态角信息均被记录及计算过。为了进一步提高数据的准确性，可以将旋转角度条件为当无人机旋转角度达到720°时，停止转动。旋转时间条件与旋转角度条件类似，在某一角速度下，可以给出旋转时间，即可判断出无人机的旋转程度，因此可以根据计算精度需要给出旋转时间条件，当无人机满足旋转时间条件时，即停止旋转。

在本申请的一个实施例中，在上述方法中，姿态角包括：横滚角、俯仰角和航向角；根据风的方位角以及无人机与水平面的最小夹角确定无人机的最小风阻面包括：根据横滚角和俯仰角确定无人机与水平面的最小夹角；确定与最小夹角相对应的航向角；根据风的方位角与航向角确定无人机的最小风阻面。

在无人机旋转的过程中，随时记录无人机的姿态角信息，姿态角信息包括但不限于无人机的横滚角、俯仰角和航向角。本实施例中，无人机的姿态角是按照欧拉角概念定义的，因此姿态角又称欧拉角，无人机的姿态角可由机体坐标系与地理坐标系之间的关系确定，用航向角、俯仰角和横滚角三个欧拉角表示。

无人机在风的阻力下与水平面呈现一夹角，无人机的姿态角包括航向角、俯仰角和横滚角，其中，俯仰角为机体轴与地平面间的夹角，通常以飞机抬头为正；航向角为机体轴在地平面上的投影与轴间的夹角，通常以机头右偏航为正；横滚角为机体轴与包含机体轴的铅垂面间的夹角，通常以飞机向右倾斜为正。因此无人机与水平面的夹角主要与无人机姿态角中的横滚角与俯仰角相关，可采用现有技术中的任意一种，根据横滚角和俯仰角确定无人机与水平面的最小夹角，如向量计算方法。

根据风的方位角以及无人机与水平面的最小夹角确定无人机的最小风阻面时，有多种计算方法。如确定风的方位角即风向后，在该风向下，确定在无人机与水平面的夹角达到最小时，与该最小的夹角相对应的无人机的航向角，然后根据风的方位角以及无人机的航向角得出无人机的最小风阻面，如将无人机朝向风向的迎风面与无人机的航向角对应的迎风面之间的居中的迎风面作为无人机的最小风阻面。

在本申请的一个实施例中，在上述方法中，根据风的方位角与航向角确定无人机的最小风阻面包括：将无人机迎风面投影到水平面上，并将投影区域划分为多个子区间；根据风的方位角与航向角的相对大小确定最小风阻面所对应的子区间。

本实施例推荐一种最小风阻面计算的方法，首先将无人机迎风面投影到水平面上，如图2所示，可将无人机迎风面整体看做一个球体，将其投影到水平面上，得到一个圆形的投影区域。进一步将投影区域划分为多个子区间，可采用自然数沿顺时针方向进行编号至N，本实施例中将投影区域划分为8个子区间。

根据风的方位角与航向角的相对大小确定最小阻力面所对应的子区间，具体的，用β表示无人机的航向角，用α表示风的方位角，当β＞α时，最小风阻面的编号为：(β-α)/(360/N)，当α＞β时，最小风阻面的编号为：(360-(α-β))/(360/N)，根据得到编号到图2中根据子区间的编号找到最小风阻面相对应的子区间，即得到无人机的最小风阻面。

例如β为60°，α为15°，N＝8，则最小风阻面的编号为1，即投影区域中编号为1的子区间对应的迎风面即为无人机的最小风阻面。

又如β为45°，α为15°，N＝8，则最小风阻面的编号为0.67，其在大于零小于1的范围内，则其最小风阻面的编号为1，即在编号为小数时，根据其数值大小，确认包含该数值的风阻面为最小风阻面。

在本申请的一个实施例中，在上述方法中，无人机为多旋翼无人机。

本申请上述的方法对各种无人机均适用，尤其适用于目前应用广泛的所有形状的多旋翼无人机，包括但不限于四旋翼无人机、六旋翼无人机以及八旋翼无人机等，也包括挂载不同货物的物流多旋翼无人机。多旋翼无人机是一种具有三个及以上旋翼轴的特殊的无人驾驶直升机，其通过每个轴上的电动机转动，带动旋翼，从而产生升推力，旋翼的总距固定，通过改变不同旋翼之间的相对转速，可以改变单轴推进力的大小，从而控制飞行器的运行轨迹，因此多旋翼无人机在众多领域均有应用。

在得到无人机的最小风阻面，根据无人机最小风阻面，调整无人机的飞行姿态，以使无人机的最小风阻面朝向风吹来的方向。本申请提出的方法能够显著降低无人机的风阻，降低无人机的能耗，同时提高无人机的安全稳定性，极大的扩展了无人机的应用场景。

以上实施例可单独实施，也可以结合实施，图3示出了根据本申请另一个实施例的无人机最小风阻面检测方法的流程示意图，从图3可以看出：

首先获取无人机在悬停或匀速飞行时风吹来的方向，确定风吹来的方向与地理正北方向的第一夹角，将第一夹角作为无人机飞行时的风的方位角。

使无人机沿垂直于地面方向旋转，记录旋转过程中无人机的姿态角，姿态角包括：横滚角、俯仰角和航向角；在满足旋转角度条件时停止旋转。

根据横滚角、俯仰角计算无人机与水平面的最小夹角，确定与最小夹角对应的无人机的航向角。将无人机迎风面投影到水平面上，并将投影区域划分为多个子区间，并用1到N沿着顺时针进行编号。

用β表示无人机的航向角，用α表示风的方位角，判断风的方位角是否大于航向角，若风的方位角大于航向角，则最小风阻面的编号为：(360-(α-β))/(360/N)；若风的方位角小于航向角，则最小风阻面的编号为：(β-α)/(360/N)。

在得到无人机的最小风阻面后，根据无人机最小风阻面，调整无人机的飞行姿态，以使无人机的最小风阻面朝向风吹来的方向。

图4示出了根据本申请一个实施例的无人机最小风阻面检测装置的结构示意图，该无人机最小风阻面检测装置400包括：

获取单元410，用于获取无人机飞行时的风的方位角。

随着无人机技术的发展，无人机被广泛的应用于各种场景中，如快递投掷、交通监控，甚至是灾难救援、军事侦察等。在一些户外的复杂场景下，无人机在飞行过程中往往受到天气的制约，如大风天气，由于无人机的体积小、质量轻，风阻对无人机正常飞行的影响很大，一方面消耗了无人机的能量，另一方面也给无人机的安全飞行带来了极大的隐患，在风阻过大时，甚至可能发生无人机坠机事故，因此，减小无人机在飞行时受到的阻力是非常必要的，本实施例提供了一种算法简单、计算速度快，无需对无人机进行硬件改造，就能快速、准确的在线检测无人机最小风阻面的方法。

首先，获取无人机飞行时的风的方位角。无人机在飞行时受到的阻力主要来源于风。方位角又称地平经度，是在平面上量度物体之间的角度差的方法之一，通常情况下是从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角，标准方位角的取值范围为0°～360°，本申请中对方位角的定义不做特别限定，只要明确说明风向与无人机的相对方向即可。

想要确定无人机飞行时的风的方位角，首先要获取无人机飞行时的风向，风向是指风吹来的方向，如北风是指由北向南吹来的风，其量度用方位来表示。风向的获取可采用现有技术中的任意一种，如采用无人机本身设置的风向仪或雷达等。

执行单元420，用于使无人机沿垂直于地面方向旋转，记录旋转过程中无人机的姿态角。

在获取到无人机飞行时的风的方位角后，使无人机沿垂直于地面方向旋转，可根据不同场景提前预设一个角速度，按照该角速度匀速旋转，在旋转的过程中记录无人机的飞行姿态信息，包括但不限于姿态角信息，在无人机旋转的过程中，由于迎风面在不停的变化，各个迎风面由于外形等原因，其风阻系数是不同的，风阻系数越大，该迎风面在相同风力、风速以及风向的条件下，受到的阻力也就越大，因此不同迎风面面向风吹来的方向时，无人机的整体的姿态也是不同，在无人机旋转的过程中，记录无人机的姿态角信息，得到多组无人机的姿态角信息，每一组姿态角信息对应无人机的一个迎风面朝向风吹来的方向时的无人机的姿态。

数据处理单元430，用于根据所述姿态角，确定无人机与水平面的最小夹角；以及用于根据风的方位角以及无人机与水平面的最小夹角确定无人机的最小风阻面。

在没有空气阻力、以及其他影响因素的情况下，无人机的理想状态是水平的，但无人机在承受来自风的阻力时，会呈现倾斜、上仰等姿态，这时无人机的机身会与水平面呈现一夹角，且夹角大小会随着无人机的倾斜、上仰的程度不同而变化。

在得到多组无人机的姿态角信息后，根据每一组无人机的姿态角信息可确定一无人机与水平面的夹角，即得到多个夹角。确定无人机与水平面的夹角可采用现有技术中的任意一种，如矢量计算方法。

在得到多个夹角后，可确定无人机与水平面的最小夹角。

在受到风的阻力时，在风向不同的条件下，无人机的最小风阻面是不固定的。可根据风的方位角，以及与该风的方位角相对应的无人机与水平面的最小夹角来确定无人机的最小风阻面。最小风阻面即风阻系数最小的迎风面。最小风阻面的计算可采用现有技术中的任意一种，如最简单的，在无人机与水平面的夹角最小时，无人机朝向风吹来的方向的迎风面即为无人机的最小风阻面。

在本申请的一个实施例中，在上述装置中，获取单元410，用于根据无人机的传感器确定风吹来的方向；以及用于确定风吹来的方向与基准方向的第一夹角，将第一夹角作为无人机飞行时的风的方位角。

在本申请的一个实施例中，在上述装置中，执行单元420，用于使无人机在指定飞行状态下沿垂直于地面方向旋转，指定飞行姿态为悬停或匀速飞行；并在满足旋转角度条件或满足旋转时间条件时停止旋转。

在本申请的一个实施例中，在上述装置中，姿态角包括：横滚角、俯仰角和航向角；数据处理单元430，用于根据横滚角和俯仰角确定无人机与水平面的最小夹角；用于确定与最小夹角相对应的航向角；以及用于根据风的方位角与航向角确定无人机的最小风阻面。

在本申请的一个实施例中，在上述装置中，数据处理单元430，用于将无人机迎风面投影到水平面上，并将投影区域划分为多个子区间；以及用于根据风的方位角与航向角的相对大小确定最小风阻面所对应的子区间。

在本申请的一个实施例中，在上述装置中，无人机为多旋翼无人机。

在本申请的一个实施例中，在上述装置中，执行单元420，还用于根据得到的无人机最小风阻面，调整无人机的飞行姿态，以使无人机的最小风阻面朝向风吹来的方向。

需要说明的是，上述实施例中的无人机的最小风阻面检测装置可分别用于执行前述实施例中的无人机的最小风阻面检测方法，因此不再一一进行具体的说明。

由上述可知，本申请的技术方案，通过获取无人机飞行时的风的方位角；使无人机沿垂直于地面方向旋转，记录旋转过程中无人机的姿态角；根据姿态角，确定无人机与水平面的最小夹角；根据风的方位角以及无人机与水平面的最小夹角确定无人机的最小风阻面。本申请的有益效果在于：在无需对无人机进行硬件改造的情况下，能够快速、准确地检测出无人机的最小风阻面，可根据检测出的最小风阻面对无人机的姿态进行调整，极大程度减小了无人机在飞行时受到的阻力，显著提高的无人机的安全性，并大幅度节省了无人机的能耗；且算法简单、计算量小、适用范围广，显著扩展了无人机的应用场景。

需要说明的是：

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本申请也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本申请的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本申请的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个申请方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，申请方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的无人机最小风阻面检测装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

例如，图5示出了根据本申请一个实施例的无人机的结构示意图。该无人机500包括处理器510和被安排成存储计算机可执行指令(计算机可读程序代码)的存储器520。存储器520可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。存储器520具有存储用于执行上述方法中的任何方法步骤的计算机可读程序代码531的存储空间530。例如，用于存储计算机可读程序代码的存储空间530可以包括分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个计算机可读程序代码531。计算机可读程序代码531可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘(CD)、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。这样的计算机程序产品通常为例如图6所述的计算机可读存储介质。图6示出了根据本申请一个实施例的一种计算机可读存储介质的结构示意图。该计算机可读存储介质600存储有用于执行根据本申请的方法步骤的计算机可读程序代码531，可以被无人机500的处理器510读取，当计算机可读程序代码531由无人机500运行时，导致该无人机500执行上面所描述的方法中的各个步骤，具体来说，该计算机可读存储介质存储的计算机可读程序代码531可以执行上述任一实施例中示出的方法。计算机可读程序代码531可以以适当形式进行压缩。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种无人机最小风阻面检测方法，包括：

获取无人机飞行时的风的方位角，所述方位角用于表征风吹来的方向与无人机的相对方向；

使无人机沿垂直于地面方向旋转，记录旋转过程中无人机的姿态角；

根据所述姿态角，确定无人机与水平面的最小夹角；

根据风的方位角以及无人机与水平面的最小夹角确定无人机的最小风阻面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取无人机飞行时的风的方位角包括：

根据无人机的传感器确定所述风吹来的方向；

确定所述风吹来的方向与基准方向的第一夹角，将所述第一夹角作为无人机飞行时的风的方位角。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使无人机沿垂直于地面方向旋转包括：

使无人机在指定飞行状态下沿垂直于地面方向旋转，所述指定飞行状态 为悬停或匀速飞行；

在满足旋转角度条件或满足旋转时间条件时停止旋转。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述姿态角包括：横滚角、俯仰角和航向角；

所述根据风的方位角以及无人机与水平面的最小夹角确定无人机的最小风阻面包括：

根据所述横滚角和所述俯仰角确定无人机与水平面的最小夹角；

确定与所述最小夹角相对应的航向角；

根据所述风的方位角与所述航向角确定无人机的最小风阻面。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述风的方位角与所述航向角确定无人机的最小风阻面包括：

将无人机迎风面投影到水平面上，并将投影区域划分为多个子区间；

根据所述风的方位角与所述航向角的相对大小确定最小风阻面所对应的子区间。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述无人机为多旋翼无人机。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

根据得到的无人机最小风阻面，调整无人机的飞行姿态，以使无人机的最小风阻面朝向风吹来的方向。

8.一种无人机最小风阻面检测装置，其特征在于，该装置包括：

获取单元，用于获取无人机飞行时的风的方位角，所述方位角用于表征风吹来的方向与无人机的相对方向；

执行单元，用于使无人机沿垂直于地面方向旋转，记录旋转过程中无人机的姿态角信息；

数据处理单元，用于根据所述姿态角信息，确定无人机的旋翼与水平面的最小夹角；以及用于根据风的方位角以及无人机的旋翼与水平面的最小夹角信息确定无人机的最小风阻面。

9.一种无人机，其中，该无人机包括：处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被处理器执行时，实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

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