CN114690797A - 无人机及其飞行控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种无人机及其飞行控制方法，无人机的飞行控制方法包括以下步骤：获取该无人机的一非旋转式雷达模块侦测到一前方区域的至少一第一回波信号以及一底侧区域的一第二回波信号。根据该第一回波信号以及该第二回波信号得到位于该无人机前方的一障碍物的一空间信息，该空间信息至少包括该障碍物相对该无人机的一水平距离以及该障碍物相对一地面的一高度差。当该水平距离以及该高度差符合一预警条件时产生一预警信号。
Description
技术领域
本发明是有关一种无人机，且特别关于一种避障及/或地形侦测的无人机及其飞行控制方法。
背景技术
无人机(UAV，Unmanned Aerial Vehicle)可以广泛的应用在户外或室内的环境中，执行例如监视或观察等各种任务。无人机一般可以由使用者遥控操作，也可以透过程序及座标进行自动导航与飞行。无人机可以配备摄影机及/或侦测器等设备，以在飞行时提供影像，或是天气、大气条件、辐射值等各种信息。无人机还可以具有货舱，以供装载各种物件。因此，无人机多元的应用潜力使其不断的在蓬勃发展当中。
当无人机应用在自动飞行巡检时，常常会遇到各种可能的地形或障碍物。因此，如何让无人机有效可靠的避开地形或障碍物，避免碰撞或损坏，实为本领域相关人员所关注的焦点。
发明内容
本发明提供一种无人机的飞行控制方法，可以有效的避开障碍物。
本发明另提供一种无人机，可以有效的避开障碍物。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
本发明的无人机的飞行控制方法，包括以下步骤：步骤1-1：获取该无人机的一非旋转式雷达模块侦测到一前方区域的至少一第一回波信号以及一底侧区域的至少一第二回波信号；步骤1-2：根据该第一回波信号以及该第二回波信号得到一障碍物的一空间信息，该空间信息至少包括该障碍物相对该无人机的一水平距离以及该障碍物相对一地面的一高度差；以及步骤1-3：当该水平距离以及该高度差符合一预警条件时产生一预警信号。
在本发明的一实施例中，上述的该非旋转式雷达模块包括侦测该第一回波信号的一前视雷达以及侦测该第二回波信号的一仿地雷达。
在本发明的一实施例中，其中在步骤1-2，该水平距离以及该高度差的取得包括以下步骤：利用该前视雷达侦测的该第一回波信号得到该障碍物相对该无人机的一第一相对距离D1以及一第一夹角θ1，该第一夹角θ1为该障碍物至该无人机的一假想线以及一假想平面之间所夹者；
根据下式得到一第一高度差H1；
H1＝D1×sinθ1
利用该仿地雷达得到该无人机相对该地面的一高度差HUAV，且根据下式得到该障碍物和该地面之间的该高度差HTa；
HTa＝HUAV-H1
根据下式得到该障碍物相对该无人机的该水平距离：
DTa＝D1×cosθ1。
在本发明的一实施例中，上述的该前视雷达包括一短距天线以及一长距天线。
在本发明的一实施例中，上述的该短距天线具有一100m之内的侦测距离，该长距天线具有一介于50m至300m之间的侦测距离。
在本发明的一实施例中，其中在步骤1-2，该水平距离以及该高度差的取得包括以下步骤：利用该长距天线侦测的一长距回波信号得到该障碍物相对该无人机的一第一相对距离D1以及一第一夹角θ1，该第一夹角θ1为该障碍物至该无人机的一假想线以及一假想平面之间所夹者；
根据下式得到一第一高度差H1；
H1＝D1×sinθ′
其中，θ’为该第一夹角θ1和该无人机的一俯仰角之间的加成；利用该仿地雷达得到该无人机相对该地面的一高度差HUAV，且根据下式得到该障碍物和该地面之间的该高度差HTa；
HTa＝HUAV-H1
根据下式得到该障碍物相对该无人机的该水平距离：
DTa＝D1×cosθ′。
在本发明的一实施例中，其中在步骤1-2，该水平距离以及该高度差的取得包括以下步骤：利用该短距天线侦测的一短距回波信号得到该障碍物相对该无人机的一第二相对距离D2以及一第二夹角θ2，该第二夹角θ2为该障碍物至该无人机的一假想线以及一假想平面之间所夹者；根据下式得到一第二高度差H2；
H2＝D2×sinθ2
利用该仿地雷达得到该无人机相对该地面的一高度差HUAV，并根据下式得到该障碍物和该地面之间的该高度差HTa；
HTa＝HUAV-H2
根据下式得到该障碍物相对该无人机的该水平距离：
DTa＝D2×cosθ2。
本发明的一飞行控制方法，包括以下步骤：步骤2-1：获取该无人机的一非旋转式雷达模块侦测到一前方区域的至少一第一回波信号以及一底侧区域的至少一第二回波信号；步骤2-2：根据该第一回波信号以及该第二回波信号得到一障碍物的一水平距离，并根据该第二回波信号得到该无人机相对一地面的一高度差；步骤2-3：判断多个时间点的该水平距离及/或该高度差是否符合一坡度地形条件；以及步骤2-4：当符合该坡度地形条件时，根据一空间信息调整该无人机的一飞行轨迹，其中该空间信息至少包括该水平距离及/或该高度差。
在本发明的一实施例中，其中在步骤2-2，该水平距离的取得包括以下步骤：利用该长距天线侦测的一长距回波信号得到该障碍物相对该无人机的一第一相对距离D1以及一第一夹角θ1，该第一夹角θ1为该障碍物至该无人机的一假想线以及一假想平面之间所夹者；根据下式得到该障碍物相对该无人机的该水平距离：
DTa＝D1×cosθ′
其中，θ’为该第一夹角θ1和该无人机的一俯仰角之间的加成。
在本发明的一实施例中，其中在步骤2-2，该水平距离的取得包括以下步骤：利用该短距天线侦测的一短距回波信号得到该障碍物相对该无人机的一第二相对距离D2以及一第二夹角θ2，该第二夹角θ2为该障碍物至该无人机的一假想线以及一假想平面之间所夹者；根据下式得到该障碍物相对该无人机的该水平距离：
DTa＝D2×cosθ2。
在本发明的一实施例中，上述的步骤2-4中，当符合该坡度地形条件时，根据该空间信息动态地补偿该无人机相对于一地形的一飞行高度。
本发明的无人机包括一飞行器及一非旋转式雷达模块。该非旋转式雷达模块装设于该飞行器上，该非旋转式雷达模块包括至少一前视雷达以及一仿地雷达；其中，该前视雷达侦测一前方区域的至少一第一回波信号，该仿地雷达侦测一底侧区域的至少一第二回波信号，根据该第一回波信号以及该第二回波信号得到位于该无人机前方的一障碍物的一空间信息，当该空间信息符合一警示条件时产生一预警信号。
基于上述，本发明提供的无人机及其飞行控制方法，透过设置一非旋转式雷达模块，可以让无人机有效可靠的避开地形或障碍物，避免碰撞或损坏。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例的无人机的立体外观示意图；
图2是本发明一实施例的无人机的功能方块示意图；
图3是本发明一实施例的飞行控制方法流程示意图；
图4是本发明一实施例中无人机进行避障警示的示意图；
图5A至图5B是本发明第一实施例中无人机进行避障警示的示意图；
图6是本发明第二实施例中无人机进行避障警示的示意图；
图7是本发明第三实施例的飞行控制方法流程示意图；
图8是本发明第三实施例中无人机进行避障警示的示意图；
图9是本发明一实施例的无人机的示意图；
图10是本发明另一实施例的无人机的示意图；
图11A是图10实施例静止于平面的示意图；
图11B是图10实施例飞行时的示意图；
图12是本发明一实施例的校正流程示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
参照图1及图2，图1是本发明一实施例的无人机10的外观示意图，图2是图1所示的该无人机10的功能方块的示意图。该无人机10包括一非旋转式雷达模块11以及一飞行器13。该非旋转式雷达模块11装设于该飞行器13上。该非旋转式雷达模块11可以进行障碍物及/或地形地貌的侦测，借此该无人机10可以安全飞行并避免碰撞。
本实施例中，该非旋转式雷达模块11包括一前视雷达111、一仿地雷达113、一处理装置115以及一后视雷达117。参阅图2，该前视雷达111进一步地包括一短距天线1111以及一长距天线1113，该前视雷达111、该后视雷达117以及该仿地雷达113与该处理装置115电性连接，并可与该处理装置115进行信号的传输及/或交换。本实施例中，该短距天线1111以及该长距天线1113是采用发射源为电磁波的雷达模块，该短距天线1111具有一100m之内的侦测距离，最佳短距侦测范围为50m至80m之间。该长距天线1113具有一介于50m至300m之间的侦测距离，最佳长距侦测范围为60m至160m之间。
本实施例中，在硬体方面，该短距天线1111采用仅具有水平距离辨识能力者而不具有垂直高度辨识能力的天线图案，而该长距天线1113采用兼具有水平距离辨识能力以及垂直高度辨识能力的天线图案。以下以该前视雷达111包括该短距天线1111以及该长距天线1113举例说明，而依照应用的不同，该前视雷达111也可仅包括该短距天线1111或该长距天线1113。
在本实施例的该无人机10中，该非旋转式雷达模块11固定地装设于该飞行器13上，并不相对该飞行器13旋转。该非旋转式雷达模块11不具有用于旋转的机械轴承或机械结构，可以降低损坏的可能，提升使用寿命并降低成本。该非旋转式雷达模块11不需进行旋转就可以进行侦测，可以有效避免旋转所需的时间造成的时间延迟或误差。同时该无人机10在制造时不需考量用于旋转的机械结构的校准问题，可以有效提高生产效率与降低成本。该非旋转式雷达模块11更可以避免因旋转产生的位移造成的距离/高度侦测错误。具体的结构与操作细节以下将会详细说明。
图1所示的该飞行器13仅为一举例说明。本发明并不限制该飞行器13的结构，也不限制该飞行器13的动力方式与动力来源。只要该无人机10可以透过该飞行器13进行飞行，就在本发明所包含的范围内。
参阅图3及图4，图3是本发明一实施例的无人机的飞行控制方法的流程图，图4是本发明一实施例的无人机进行避障警示的示意图。以下实施例以图1及图2的该无人机10来举例说明，该无人机10是沿图4的左方朝右方飞行，而该无人机10的前方存在一障碍物Ba。该无人机10的飞行控制方法包括以下步骤。
在步骤1-1中，先获取该无人机10的该非旋转式雷达模块11侦测到一前方区域F的至少一第一回波信号Wr1以及一底侧区域U的一第二回波信号Wr2，此处的该前方区域F是指该无人机10的一飞行方向的前侧区域。本实施例中，是采用该前视雷达111发出一第一雷达信号Wt1，经该障碍物Ba反射后产生该第一回波信号Wr1，且采用该仿地雷达113发出一第二雷达信号Wt2，经一地面G反射后产生该第二回波信号Wr2，该前视雷达111具有一前方侦测范围111a，该仿地雷达113具有一底侧侦测范围113a。本发明并不限于此，只要可获取该前方区域F以及该底侧区域U的雷达装置，均可采用。
在步骤1-2中，根据该第一回波信号Wr1以及该第二回波信号Wr2得到位于该无人机10前方的该障碍物Ba的一空间信息以及该无人机10相对该地面G的一高度差HUAV。该空间信息至少包括该障碍物Ba相对该无人机10的一水平距离DTa以及该障碍物Ba相对该地面G的一高度差HTa。
接着，在步骤1-3中，当该水平距离DTa以及该高度差HTa符合一预警条件时产生一预警信号，举例来说，该预警条件的判断可以包括下列的任一或组合：
a.该水平距离DTa是否小于一最小安全距离；以及
b.该高度差HUAV以及高度差HTa之间的一差值是否小于一最小安全值。
当符合时即表示该无人机10可能即将碰撞到该障碍物Ba，该无人机10可以根据该预警信号改变飞行的状态，可以有效避免该无人机10与该障碍物Ba碰撞。该预警信号可直接或转换为其他信号并经由无线方式传送至该无人机10的一操控者的一远端控制器，在其他例子中，也可能是直接传送给该无人机10的其他电子元件而修正该无人机10的飞行轨迹。
参阅图5A以及图5B，是本发明第一实施例中无人机进行避障警示的示意图，本实施例是使用该长距天线1113搭配该仿地雷达113来进行避障警示的操作，该长距天线1113具有一前方长距侦测范围1113a，该仿地雷达113具有一底侧侦测范围113a。先以图5A说明，当在前述步骤1-2中，该水平距离DTa以及该高度差HTa的取得如下所述。
利用该长距天线1113侦测的一长距回波信号Wr1-1得到该障碍物Ba相对该无人机10的一第一相对距离D1以及一第一夹角θ1。该第一夹角θ1为该障碍物Ba至该无人机10的一假想线LI以及一假想平面PI之间所夹者。该假想线LI是该无人机10到该障碍物Ba的连线线段，该假想平面PI是该无人机10所在的水平面。配合图5A的几何关系，根据下列方程式可以得到一第一高度差H1。
H1＝D1×sinθ1 (式1)
接着，利用该仿地雷达113侦测的该第二回波信号Wr2得到该无人机10相对该地面G的一高度差HUAV，配合图5A的几何关系，根据下列方程式可以得到该障碍物Ba和该地面G之间的该高度差HTa。该高度差HUAV即该无人机10的高度，该高度差HTa即该障碍物Ba的高度。
HTa＝HUAV-H1(式2)
根据下列方程式可以得到该障碍物Ba相对该无人机10的该水平距离DTa。
DTa＝D1×cosθ1 (式3)
借此，该无人机10透过该前视雷达111可以获得相对该障碍物Ba的该水平距离DTa及该障碍物Ba的高度(即该高度差HTa)。
承上，在其他实施例中，考虑到该无人机10在飞行时可能产生倾斜而形成一俯仰角，又该长距天线1113所侦测到的该障碍物Ba距离较远，将使得推算的距离产生误差，因此该长距天线1113得到的信号需进行修正或补偿。参阅图5B，本实施例中，该无人机10倾斜一俯仰角θ2，配合图5B的几何关系，上述的(式1)需改采用以下的(式1’)。
H1'＝D1×sinθ′ (式1’)
其中，θ’为该第一夹角θ1和该无人机10的该俯仰角θ2之间的加成。透过考虑该俯仰角θ2的修正，可以补偿因该无人机10倾斜造成的距离计算误差。
参阅图6，是本发明第二实施例中无人机进行避障警示的示意图，本实施例是使用该短距天线1111搭配该仿地雷达113来进行避障警示的操作，该短距天线1111具有一前方短距侦测范围1111a，该仿地雷达113具有一底侧侦测范围113a。，以下实施例仍以图1及图2的该无人机10来举例说明，该无人机10是沿图6的左方朝右方飞行，而该无人机10的前方存在一障碍物Bb。
当在前述步骤1-2中，该水平距离DTa以及该高度差HTa的取得如下所述。
利用该短距天线1111侦测的一短距回波信号Wr1-2得到一障碍物Bb相对该无人机10的一第二相对距离D2以及一第二夹角θ2。该第二夹角θ2为该障碍物Bb至该无人机10的一假想线LI以及一假想平面PI之间所夹者。该假想线LI是该无人机10到该障碍物Bb的连线线段，该假想平面PI是该无人机10所在的水平面。配合图6的几何关系，根据下列方程式可以得到一第二高度差H2。
H2＝D2×sinθ2 (式4)
利用该仿地雷达113侦测的该第二回波信号Wr2可以得到该无人机10相对该地面的一高度差HUAV，并根据下列方程式可以得到该障碍物Bb和该地面G之间的该高度差HTa。
HTa＝HUAV-H2 (式5)
根据下列方程式可以得到该障碍物Bb相对该无人机10的该水平距离DTa。
DTa＝D2×cosθ2 (式6)
借此，该无人机10可以透过该短距天线1111获得相对该障碍物Bb的该水平距离DTa。借此，该无人机10可以依此避开障碍物Bb，有效避免碰撞。
参阅图7及图8，图7是本发明第三实施例的无人机的飞行控制方法的流程图，图8是本发明第三实施例的无人机进行避障警示的示意图。以下实施例以图1及图2的该无人机10来举例说明，该无人机10是沿图8的左方朝右方飞行，而该无人机10沿着一具有上倾坡度的地形T进行飞行，而该地形T可视为等同于或存在一障碍物Bc。该无人机10的飞行控制方法包括以下步骤。
在步骤2-1，先获取该无人机10的该非旋转式雷达模块11侦测到一前方区域F的至少一第一回波信号以及一底侧区域U的至少一第二回波信号Wr2。本实施例中，是采用该短距天线1111侦测的一短距回波信号Wr1-2得到该障碍物Bc相对该无人机10的一第二相对距离D2以及一第二夹角θ2，且采用该仿地雷达113侦测经该地形T反射的该第二回波信号Wr2，此处的该第二回波信号Wr2包括一前侧回波信号、一后侧回波信号以及一中间回波信号，分别对应一前方区域、一后方区域以及一中间区域接受到的回波信号，该前方区域为方位角介于+30°至+60°之间的区域，该后方区域为方位角介于-60°至-31°之间的区域，该中间区域为方位角介于-30°至+30°之间的区域。本发明并不限于此，只要可获取该前方区域F以及该底侧区域U的雷达装置，均可采用。
在步骤2-2中，根据该第一回波信号Wr1-2以及该第二回波信号Wr2得到位于该无人机10前方的该障碍物Bc的一水平距离DTa，并根据该第二回波信号Wr2得到该无人机10相对该地形T的一高度差，本实施例中，该高度差根据该前侧回波信号、该后侧回波信号以及该中间回波信号包括有一前侧高度差HUAV1、一后侧高度差HUAV3以及一中间高度差HUAV2。
接着，在步骤2-3中，判断该水平距离DTa以及该高度差是否符合一坡度地形条件，举例来说，该坡度地形条件可以包括下列的组合：
c.该水平距离DTa是否小于一最小安全距离；
d.该中间高度差HUAV2是否小于一最小安全高度；
e.根据该前侧高度差HUAV1、该中间高度差HUAV2以及该后侧高度差HUAV3之间的差值计算出一实际坡度，该实际坡度是否高于一预设坡度。
进一步地，考虑该坡度地形条件符合与否的判断可能需要该无人机10处于不同位置时的多个空间数据，始能达到一定的精确度。在一实施例中，是取得多个时间点时，该无人机10的该水平距离DTa以及该高度差，来作为判断的基础。
在步骤2-4中，当符合该坡度地形条件时，根据一空间信息调整该无人机10的一飞行轨迹，如图8举例，该无人机10可沿一调整后飞行轨迹20进行飞行。其中该空间信息至少包括该水平距离DTa及该高度差。
借此，透过在多个时间点侦测该水平距离DTa及该高度差，并配合该坡度地形条件的判断，该无人机10可以依此避开地形，有效避免碰撞。
此外，在步骤2-4，当符合该坡度地形条件时，该无人机10可以根据该空间信息动态地补偿该无人机10相对于一地形的一飞行高度(即高度差)。
参阅图9，图9是本发明另一实施例的无人机30的外观示意图，该无人机30包括一非旋转式雷达模块31以及一飞行器33。该非旋转式雷达模块31装设于该飞行器33上。该非旋转式雷达模块31可以进行障碍物及/或地形地貌的侦测，该非旋转式雷达模块31包括一前视雷达311、一仿地雷达313、一处理装置315以及一后视雷达317，该前视雷达311、该后视雷达317以及该仿地雷达313与该处理装置315电性连接。该非旋转式雷达模块31的细节可参阅以上所揭。
通常来说，该非旋转式雷达模块31(以下以该前视雷达311举例说明)有一出厂时的预设安装方位。举例来说，该前视雷达311的该预设安装方位为垂直地安装于该飞行器33，即如图9所示对齐Z轴，而该前视雷达311的实际安装方位dR是跟该预设安装方位相同。
在其他实施例中，该前视雷达311安装在该飞行器33时，该实际安装方位dR可能有异于该预设安装方位。以上述实施例继续说明，参阅图10所示，当图9的该前视雷达311为倾斜地安装于该飞行器33，该前视雷达311的该实际安装方位dR会偏离该预设安装方位(即Z轴)，造成执行前述的飞行控制方法时，所量测到障碍物的距离或高度会与实际有误差。因此，本实施例在执行前述的飞行控制方法前，先进行一校正。
参阅图11A以及图11B，图11A是图10实施例的无人机静止于平面的立体外观示意图，图11B是图10实施例飞行时的示意图，A1为该无人机30的纵轴A1(Longitudinal axis)，A2为该无人机30的横轴(Lateral axis)，A3为该无人机30的垂直轴(Vertical axis)。
为解决该问题，于本发明一实施例，进一步地加入了雷达安装角度的校正。本实施例中，该前视雷达311进一步具有一第一惯性量测单元(Inertial measurement unit，IMU)311a，该第一惯性量测单元311a设置于该前视雷达311之中；且本实施例中，该飞行器33亦内建一第二惯性量测单元33a，如图10所示。参阅图12，是本发明一实施例的校正流程示意图该校正的流程如下，而该校正涉及的运算和判断可由前述实施例的该处理装置315来达成。
步骤3-1，先判断是否符合该校正的启动条件，本实施例中，该启动条件包括以下全部条件：
f.该无人机30的上升速度以及横向速度均为0；
g.该无人机30的相对高度为0；
h.该第一惯性量测单元311a以及/或该第二惯性量测单元33a的偏移量为0；
i.该无人机30维持上述f、g、h的状态持续超过一定时间(例如1秒以上)。
若符合该启动条件，则进入步骤3-2，若不符合该启动条件，则结束校正。
步骤3-2包括两部分，第一部分是在该无人机30静止状态下(图11A)，根据该第一惯性量测单元311a以及该第二惯性量测单元33a分别取得该前视雷达311以及该飞行器33之间相较于一基准面的角度(例如地面或垂直面(XZ平面或YZ平面)，本实施例采垂直面)，据此得到一雷达安装角度θR。本实施例中，该雷达安装角度θR定义为该实际安装方位dR以及Z轴/垂直面之间的角度。第二部分是在该无人机30飞行时(图11B)，根据该前视雷达311的该第一惯性量测单元311a得到一第一角度θa，根据该飞行器33的该第二惯性量测单元33a得到一第二角度θb，本实施例中，该第一角度θa为该前视雷达311相较于一基准面的夹角，可能是该实际安装方位dR相对于垂直面(XZ平面或YZ平面)的夹角，也可以是该非旋转式雷达模块31的一发射/接收面的一法线方向NR相对于水平面(XY平面)的夹角，本实施例如图所示采后者；该第二角度θb为该飞行器33的一姿态角，即该无人机30的纵轴A1相对于X轴的夹角。
根据下式得到一角度偏移量θD。
θR-(θa-θb)＝θD (式7)
步骤3-3，接着，判断该角度偏移量θD是否大于一校正门槛值。若否，则视为微量偏差，不进行校正而直接执行上述的该飞行控制方法；若是，则进一步判断该角度偏移量θD是否小于一最大容许值。
步骤3-4，若该角度偏移量θD大于该最大容许值，视为已超出校正范围，则不进行校正而进行一警示步骤(步骤3-5)，在该警示步骤中，该处理装置可发出一警示通知给使用者，该警示通知可包含一警示信息以及/或该角度偏移量θD。或该角度偏移量θD小于该最大容许值。
步骤3-6，根据该角度偏移量θD进行校正。本步骤中，是根据该角度偏移量θD调整该非旋转式雷达模块11a的距离侦测。
举例来说，在一实施例中，该校正门槛值为5度，该最大容许值为15度，当该角度偏移量θD介于5度至15度之间时，例如10度，则会对该前视雷达311发出该第一雷达信号Wt1以及/或该第一回波信号Wr1进行角度的补偿，已获得更精准的该障碍物Ba的该空间信息(即该障碍物Ba相对该无人机30的该水平距离DTa)。
综上所述，本发明实施例的无人机及其飞行控制方法，透过设置一非旋转式雷达模块，可以让无人机有效可靠的避开地形或障碍物，避免碰撞或损坏。
Claims (17)
1.一种无人机的飞行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1-1：获取该无人机的一非旋转式雷达模块侦测到一前方区域的至少一第一回波信号以及一底侧区域的至少一第二回波信号；
步骤1-2：根据该第一回波信号以及该第二回波信号得到一障碍物的一空间信息，该空间信息至少包括该障碍物相对该无人机的一水平距离以及该障碍物相对一地面的一高度差；以及
步骤1-3：当该水平距离以及该高度差符合一预警条件时产生一预警信号。
2.如权利要求1所述的飞行控制方法，其特征在于，该非旋转式雷达模块包括侦测该第一回波信号的一前视雷达以及侦测该第二回波信号的一仿地雷达。
3.如权利要求2所述的飞行控制方法，其特征在于，在步骤1-2，该水平距离以及该高度差的取得包括以下步骤：
利用该前视雷达侦测的该第一回波信号得到该障碍物相对该无人机的一第一相对距离D1以及一第一夹角θ1，该第一夹角θ1为该障碍物至该无人机的一假想线以及一假想平面之间所夹者；
根据下式得到一第一高度差H1；
H1＝D1×sinθ1
利用该仿地雷达得到该无人机相对该地面的一高度差HUAV，且根据下式得到该障碍物和该地面之间的该高度差HTa；
HTa＝HUAV-H1
根据下式得到该障碍物相对该无人机的该水平距离：
DTa＝D1×cosθ1。
4.如权利要求2所述的飞行控制方法，其特征在于，该前视雷达包括一短距天线以及一长距天线。
5.如权利要求4所述的飞行控制方法，其特征在于，该短距天线具有一100m之内的侦测距离，该长距天线具有一介于50m至300m之间的侦测距离。
6.如权利要求4所述的飞行控制方法，其特征在于，在步骤1-2，该水平距离以及该高度差的取得包括以下步骤：
利用该长距天线侦测的一长距回波信号得到该障碍物相对该无人机的一第一相对距离D1以及一第一夹角θ1，该第一夹角θ1为该障碍物至该无人机的一假想线以及一假想平面之间所夹者；
根据下式得到一第一高度差H1；
H1＝D1×sinθ'
其中，θ’为该第一夹角θ1和该无人机的一俯仰角之间的加成；
利用该仿地雷达得到该无人机相对该地面的一高度差HUAV，且根据下式得到该障碍物和该地面之间的该高度差HTa；
HTa＝HUAV-H1
根据下式得到该障碍物相对该无人机的该水平距离：
DTa＝D1×cosθ′。
7.如权利要求4所述的飞行控制方法，其特征在于，在步骤1-2，该水平距离以及该高度差的取得包括以下步骤：
利用该短距天线侦测的一短距回波信号得到该障碍物相对该无人机的一第二相对距离D2以及一第二夹角θ2，该第二夹角θ2为该障碍物至该无人机的一假想线以及一假想平面之间所夹者；
根据下式得到一第二高度差H2；
H2＝D2×sinθ2
利用该仿地雷达得到该无人机相对该地面的一高度差HUAV，并根据下式得到该障碍物和该地面之间的该高度差HTa；
HTa＝HUAV-H2
根据下式得到该障碍物相对该无人机的该水平距离：
DTa＝D2×cosθ2。
8.一种无人机的飞行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤2-1：获取该无人机的一非旋转式雷达模块侦测到一前方区域的至少一第一回波信号以及一底侧区域的至少一第二回波信号；
步骤2-2：根据该第一回波信号以及该第二回波信号得到一障碍物的一水平距离，并根据该第二回波信号得到该无人机相对一地面的一高度差；
步骤2-3：判断该水平距离及/或该高度差是否符合一坡度地形条件；以及
步骤2-4：当符合该坡度地形条件时，根据一空间信息调整该无人机的一飞行轨迹，其中该空间信息至少包括该水平距离及/或该高度差。
9.如权利要求8所述的飞行控制方法，其特征在于，该非旋转式雷达模块包括至少一侦测该第一回波信号的前视雷达以及一侦测该第二回波信号的仿地雷达。
10.如权利要求9所述的飞行控制方法，其特征在于，该前视雷达包括一短距天线以及一长距天线。
11.如权利要求10所述的飞行控制方法，其特征在于，该短距天线具有一100m之内的侦测距离，该长距天线具有一介于50m至300m之间的侦测距离。
12.如权利要求10所述的飞行控制方法，其特征在于，在步骤2-2，该水平距离的取得包括以下步骤：
利用该长距天线侦测的一长距回波信号得到该障碍物相对该无人机的一第一相对距离D1以及一第一夹角θ1，该第一夹角θ1为该障碍物至该无人机的一假想线以及一假想平面之间所夹者；
根据下式得到该障碍物相对该无人机的该水平距离：
DTa＝D1×cosθ'
其中，θ’为该第一夹角θ1和该无人机的一俯仰角之间的加成。
13.如权利要求10所述的飞行控制方法，其特征在于，在步骤2-2，该水平距离的取得包括以下步骤：
利用该短距天线侦测的一短距回波信号得到该障碍物相对该无人机的一第二相对距离D2以及一第二夹角θ2，该第二夹角θ2为该障碍物至该无人机的一假想线以及一假想平面之间所夹者；
根据下式得到该障碍物相对该无人机的该水平距离：
DTa＝D2×cosθ2。
14.如权利要求8所述的飞行控制方法，其特征在于，在步骤2-4，当符合该坡度地形条件时，根据该空间信息动态地补偿该无人机相对于一地形的一飞行高度。
15.一种无人机，其特征在于，包括：
一飞行器；以及
一非旋转式雷达模块，装设于该飞行器上，该非旋转式雷达模块包括至少一前视雷达以及一仿地雷达；
其中，该前视雷达侦测一前方区域的至少一第一回波信号，该仿地雷达侦测一底侧区域的至少一第二回波信号，根据该第一回波信号以及该第二回波信号得到一障碍物的一空间信息，当该空间信息符合一预警条件时产生一预警信号。
16.如权利要求15所述的无人机，其特征在于，该前视雷达包括一短距天线以及一长距天线。
17.一种无人机，其特征在于，包括：
一飞行器，装设有一第一惯性量测单元；以及
一非旋转式雷达模块，装设于该飞行器上，该非旋转式雷达模块包括至少一前视雷达以及一仿地雷达，该前视雷达被配置为测量一水平距离以及一垂直高度，且该前视雷达装设有一第二惯性量测单元；
其中，该无人机根据该第一惯性量测单元以及该第二惯性量测单元各别的一侦测结果判断该前视雷达的一角度偏移量是否落在一校正区间内，从而决定是否对该前视雷达进行校正。
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|---|---|---|---|---|
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| CN105607642B (zh) * | 2015-09-18 | 2018-11-06 | 广东中安金狮科创有限公司 | 无人机自动在三维空间测距避让和穿越飞行的方法 |
| CN105700550B (zh) * | 2016-01-26 | 2018-06-26 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 无人机及其飞行控制方法与系统 |
| CN105974936A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-09-28 | 北京博瑞空间科技发展有限公司 | 无人机避障系统 |
| CN106292699B (zh) * | 2016-08-03 | 2017-12-12 | 广州极飞科技有限公司 | 无人机仿地飞行的方法、装置和无人机 |
| US10353401B2 (en) * | 2017-05-01 | 2019-07-16 | EAVision Corporation | Detecting and following terrain height autonomously along a flight path |
| TWI656325B (zh) * | 2017-12-14 | 2019-04-11 | 國家中山科學研究院 | UAV navigation obstacle avoidance system and method thereof |
| US10636314B2 (en) * | 2018-01-03 | 2020-04-28 | Qualcomm Incorporated | Adjusting flight parameters of an aerial robotic vehicle based on presence of propeller guard(s) |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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