CN117250974A - 一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法及无人机 - Google Patents
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Abstract
一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法及无人机，在该方法中，无人机根据用户终端发送的第一飞行指令获取第一飞行路线上的天气信息；无人机将无人机当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角；无人机根据第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角得到第一飞行方案；无人机使用第一飞行方案进行飞行，使无人机根据第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角调整飞行姿态，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
Description
技术领域
本申请属于无人机飞行控制领域，尤其涉及一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法及无人机。
背景技术
随着科学技术地不断发展，无人机在很多领域都得到了广泛引用，相关的，无人机飞行控制系统取得了显著的进展，无论是从飞行控制的距离还是飞行过程的平稳程度都得到了很大的进步。
在相关技术中，无人机飞行控制通常采用自主导航和避障技术实现自主飞行、规划飞行路径、避开障碍物等。通过视觉传感器、激光雷达和红外传感器等技术，使得无人机能够更精确地感知周围环境并做出相应的飞行决策。
然而，现有技术在天气情况良好的条件下才可以将无人机稳定控制，在一些特定的极端环境下，例如雷雨天气等，现有技术无法在此类极端天气环境下控制无人机平稳飞行，特别是无人机应用在发生自然灾害后对灾场信息地获取中，无人机的作用会被大大削弱。所以在极端环境下对无人机的飞行控制技术就显得尤为重要。
发明内容
本申请提供了一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法及无人机，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
第一方面，本申请提供了一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法，无人机根据用户终端发送的第一飞行指令获取第一飞行路线上的天气信息，该第一飞行指令包括该目的地的位置信息，该天气信息包括该第一飞行路线上的若干第一风速、若干第一雨量及若干第一磁场强度；该无人机将无人机当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角，该第一风速、该第一雨量及该第一磁场强度为该若干第一风速、该若干第一雨量及该若干第一磁场强度中的任一一种；该无人机根据该第一目标俯仰角、该第一目标滚转角及该第一目标航向角得到第一飞行方案；该无人机使用该第一飞行方案进行飞行，使该无人机根据该第一目标俯仰角、该第一目标滚转角及该第一目标航向角调整飞行姿态。
通过采用上述技术方案，确定第一飞行路线上的天气信息，将第一飞行路线上当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角，进而得到第一飞行方案，无人机使用第一飞行方案进行飞行时，会实时调整飞行姿态以保证飞行的平稳，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，飞行控制函数为：
公式中，θg为该目标俯仰角，φg为该目标滚转角，ψg为该目标航向角，θ为实际俯仰角，φ为实际滚转角，ψ为实际航向角，为俯仰角传递函数，/>为滚转角传递函数，/>为航向角传递函数，δe为升降舵角，δa为副翼舵角，δr为方向舵角，/>及/>为比例环节增益，/>及/>为微分环节增益，C为风速，V为雨量，T为磁场强度。
通过采用上述技术方案，将对无人机飞行有影响的参数输入飞行控制函数，保证了目标俯仰角、目标滚转角及目标航向角的准确性，使无人机按照目标俯仰角、目标滚转角及目标航向角调整飞行姿态时能够实现平稳飞行。
结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，无人机使用该第一飞行方案进行飞行，使该无人机根据该第一目标俯仰角、该第一目标滚转角及该第一目标航向角调整飞行姿态之后，该方法还包括：该无人机在确认接收到该用户终端发送的第二飞行指令的情况下，该无人机确定该无人机到达该目的地所飞行距离最短的路线为第二飞行路线；该无人机获取该第二飞行路线上的天气信息，该天气信息包括该第二飞行路线上的若干第二风速、若干第二雨量及若干第二磁场强度；该无人机将无人机当前位置的第二风速、第二雨量及第二磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角，该第二风速、该第二雨量及该第二磁场强度为该若干第二风速、该若干第二雨量及该若干第二磁场强度中的任一一种；该无人机根据该第二目标俯仰角、该第二目标滚转角及该第二目标航向角得到第二飞行方案；该无人机使用该第二飞行方案进行飞行，使该无人机根据该第二目标俯仰角、该第二目标滚转角及该第二目标航向角调整飞行姿态。
通过采用上述技术方案，当用户需要无人机的飞行距离为最短时，无人机确定无人机到达目的地所飞行距离最短的路线为第二飞行路线，再获取该第二飞行路线上的天气信息，将第二飞行路线上当前位置的第二风速、第二雨量及第二磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角，进而得到第二飞行方案，无人机使用第二飞行方案进行飞行时，会实时调整飞行姿态以保证飞行的平稳，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，无人机使用该第一飞行方案进行飞行，使该无人机根据该第一目标俯仰角、该第一目标滚转角及该第一目标航向角调整飞行姿态之后，该方法还包括：该无人机在确认接收到该用户终端发送的第三飞行指令的情况下，获取预设范围内该风速最小、该雨量最小及该磁场强度最小的路线，该预设范围为以该目的地为圆心、该目的地至该无人机的起飞地点的距离为半径的圆形范围；该无人机将该风速最小、该雨量最小及该磁场强度最小的路线确定为第三飞行路线；该无人机获取该第三飞行路线上的天气信息，该天气信息包括该第三飞行路线上的若干第三风速、若干第三雨量及若干第三磁场强度；该无人机将无人机当前位置的第三风速、第三雨量及第三磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第三目标俯仰角、第三目标滚转角及第三目标航向角，该第三风速、该第三雨量及该第三磁场强度为该若干第三风速、该若干第三雨量及该若干第三磁场强度中的任一一种；该无人机根据该第三目标俯仰角、该第三目标滚转角及该第三目标航向角得到第三飞行方案；该无人机使用该第三飞行方案进行飞行，使该无人机根据该第三目标俯仰角、该第三目标滚转角及该第三目标航向角调整飞行姿态。
通过采用上述技术方案，当用户需要无人机的飞行的难度为最低时，无人机确定预设范围内风速最小、雨量最小及磁场强度最小的路线为第三飞行路线，再获取第三飞行路线上的天气信息，将第三飞行路线上当前位置的第三风速、第三雨量及第三磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第三目标俯仰角、第三目标滚转角及第三目标航向角，进而得到第三飞行方案，无人机使用第三飞行方案进行飞行时，会实时调整飞行姿态以保证飞行的平稳，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，无人机使用该第一飞行方案进行飞行，使该无人机根据该第一目标俯仰角、该第一目标滚转角及该第一目标航向角调整飞行姿态之后，该方法还包括：该无人机在确认接收到该用户终端发送的第四飞行指令的情况下，获取该预设范围内该雨量最小且该无人机到达该目的地所飞行距离最短的路线；该无人机将该雨量最小且该无人机到达该目的地所飞行距离最短的路线确定为第四飞行路线；该无人机获取该第四飞行路线上的天气信息，该天气信息包括该第四飞行路线上的若干第四风速、若干第四雨量及若干第四磁场强度；该无人机将无人机当前位置的第四风速、第四雨量及第四磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第四目标俯仰角、第四目标滚转角及第四目标航向角，该第四风速、该第四雨量及该第四磁场强度为该若干第四风速、该若干第四雨量及该若干第四磁场强度中的任一一种；该无人机根据该第四目标俯仰角、该第四目标滚转角及该第四目标航向角得到第四飞行方案；该无人机使用该第四飞行方案进行飞行，使该无人机根据该第四目标俯仰角、该第四目标滚转角及该第四目标航向角调整飞行姿态。
通过采用上述技术方案，当用户需要无人机的飞行时对无人机损害最小的路线时，无人机确定预设范围内该雨量最小且该无人机到达该目的地所飞行距离最短的路线为第四飞行路线，再获取第四飞行路线上的天气信息，将第四飞行路线上当前位置的第四风速、第四雨量及第四磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第四目标俯仰角、第四目标滚转角及第四目标航向角，进而得到第四飞行方案，无人机使用第四飞行方案进行飞行时，会实时调整飞行姿态以保证飞行的平稳，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，无人机根据该第一目标俯仰角、该第一目标滚转角及该第一目标航向角得到第一飞行方案之后，该方法还包括：该无人机确定该第一飞行方案所需使用的电量；该无人机判断该第一飞行方案所需使用的电量是否大于该无人机的剩余电量；若该第一飞行方案所需使用的电量小于该无人机的剩余电量，则该无人机立即返回该无人机的起飞点。
通过采用上述技术方案，在制定出第一飞行方案之后，判断无人机使用第一飞行方案所需的电量是否大于无人机的剩余电量，若第一飞行方案所需使用的电量小于无人机的剩余电量，则该无人机立即返回无人机的起飞点，避免在飞行过程中因为无人机的电量不足导致无人机坠毁。
结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，若该第一飞行方案所需使用的电量小于该无人机的剩余电量，则该无人机立即返回该无人机的起飞点之后，该方法还包括：该无人机使用该第一飞行方案返回该无人机的起飞点。
通过采用上述技术方案，在无人机返回起飞点时，按照第一飞行方案进行飞行，保证了无人机在返回途中飞行的平稳性。
第二方面，本申请实施例提供了一种无人机，该无人机包括：获取模块，用于无人机根据用户终端发送的第一飞行指令获取第一飞行路线上的天气信息，该第一飞行指令包括该目的地的位置信息，该天气信息包括该第一飞行路线上的若干第一风速、若干第一雨量及若干第一磁场强度；
计算模块，用于该无人机将无人机当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角，该第一风速、该第一雨量及该第一磁场强度为该若干第一风速、该若干第一雨量及该若干第一磁场强度中的任一一种；
处理模块，用于该无人机根据该第一目标俯仰角、该第一目标滚转角及该第一目标航向角得到第一飞行方案；
控制模块，用于该无人机使用该第一飞行方案进行飞行，使该无人机根据该第一目标俯仰角、该第一目标滚转角及该第一目标航向角调整飞行姿态。
第三方面，本申请实施例提供了一种无人机，该无人机包括：一个或多个处理器和存储器；该存储器与该一个或多个处理器耦合，该存储器用于存储计算机程序代码，该计算机程序代码包括计算机指令，该一个或多个处理器调用该计算机指令以使得无人机执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当上述指令在无人机上运行时，使得上述无人机执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本申请提供一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法，包括确定第一飞行路线上的天气信息，将第一飞行路线上当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角，进而得到第一飞行方案，无人机使用第一飞行方案进行飞行时，会实时调整飞行姿态以保证飞行的平稳，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
2、本申请提供一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法，包括当用户需要无人机的飞行距离为最短时，无人机确定无人机到达目的地所飞行距离最短的路线为第二飞行路线，再获取该第二飞行路线上的天气信息，将第二飞行路线上当前位置的第二风速、第二雨量及第二磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角，进而得到第二飞行方案，无人机使用第二飞行方案进行飞行时，会实时调整飞行姿态以保证飞行的平稳，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
3、本申请提供一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法，包括当用户需要无人机的飞行的难度为最低时，无人机确定预设范围内风速最小、雨量最小及磁场强度最小的路线为第三飞行路线，再获取第三飞行路线上的天气信息，将第三飞行路线上当前位置的第三风速、第三雨量及第三磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第三目标俯仰角、第三目标滚转角及第三目标航向角，进而得到第三飞行方案，无人机使用第三飞行方案进行飞行时，会实时调整飞行姿态以保证飞行的平稳，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
4、本申请提供一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法，包括当用户需要无人机的飞行时对无人机损害最小的路线时，无人机确定预设范围内该雨量最小且该无人机到达该目的地所飞行距离最短的路线为第四飞行路线，再获取第四飞行路线上的天气信息，将第四飞行路线上当前位置的第四风速、第四雨量及第四磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第四目标俯仰角、第四目标滚转角及第四目标航向角，进而得到第四飞行方案，无人机使用第四飞行方案进行飞行时，会实时调整飞行姿态以保证飞行的平稳，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
附图说明
图1是本申请实施例中一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法的一个流程示意图。
图2是本申请实施例中一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法的另一个流程示意图。
图3是本申请实施例中一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法的又一个流程示意图。
图4是本申请实施例中一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法的再一个流程示意图。
图5是本申请实施例提供的一种无人机的功能模块结构示意图。
图6是本申请实施例提供的一种无人机的实体装置结构示意图。
具体实施方式
本申请以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括复数表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，本申请中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个所列出项目的任何或所有可能组合。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为暗示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
首先先对本申请涉及到的一些专业名词进行解释说明：
俯仰角传递函数，俯仰角(Pitch angle)是指飞行器或船舶绕横轴旋转的角度。俯仰角传递函数是用来描述系统输入和输出之间关系的数学函数，用于描述控制输入与俯仰角输出之间的关系。
滚转角传递函数，滚转角(Roll angle)是指飞行器或船舶绕纵轴旋转的角度。传递函数是用来描述系统输入和输出之间关系的数学函数。在飞行器或船舶控制中，滚转角传递函数是指控制输入(例如操纵指令)和滚转角输出之间的关系函数。
航向角传递函数，航向角(Yaw angle)是指飞行器或船舶绕垂直轴旋转的角度。航向角传递函数是用来描述系统输入和输出之间关系的数学函数，用于描述控制输入与航向角输出之间的关系。
升降舵角，升降舵角(Elevator angle)是飞行器(如飞机)的控制面之一，用于控制机身的升降运动。升降舵通常位于飞机的尾部水平稳定面上，通过改变升降舵的角度，可以产生升降力，从而改变飞机的俯仰姿态。升降舵角可以通过操纵飞机的飞行操纵杆或自动驾驶系统来调整。当升降舵向下偏转时，会产生向下的升力，使飞机产生俯仰运动；而当升降舵向上偏转时，会产生向上的升力，使飞机产生仰飞运动。升降舵的角度可以根据飞行任务和飞机的设计要求进行调整，以实现所需的升降控制效果。通常，当飞行员将飞机的操纵杆向后拉时，升降舵会向上偏转，产生向上的升力，使飞机上升；当飞行员将操纵杆向前推时，升降舵会向下偏转，产生向下的升力，使飞机下降。
副翼舵角，副翼舵角(Aileron angle)是飞行器(如飞机)的控制面之一，用于控制飞机绕纵轴的滚转运动。副翼通常位于飞机的翼尖处，两个副翼对称地分布在两个机翼的外侧。副翼舵角可以通过操纵飞机的飞行操纵杆或自动驾驶系统来调整。当副翼向下偏转时，一个机翼的升力会减小，另一个机翼的升力会增加，从而使飞机产生滚转运动；而当副翼向上偏转时，一个机翼的升力会增加，另一个机翼的升力会减小，从而使飞机产生反向滚转运动。副翼舵角的角度可以根据飞行任务和飞机的设计要求进行调整，以实现所需的滚转控制效果。通常，当飞行员将飞机的操纵杆向左或向右推动时，副翼会向下偏转，产生相应方向的升力差，使飞机发生滚转。
方向舵角，方向舵角(Rudder angle)是飞行器(如飞机)的控制面之一，用于控制飞机绕垂直轴的偏航运动。方向舵通常位于飞机的尾部，用于改变飞机的航向。方向舵角可以通过操纵飞机的脚蹬或自动驾驶系统来调整。当方向舵向左偏转时，飞机的尾部会向右移动，产生向右的侧向力，使飞机朝向左边偏航；而当方向舵向右偏转时，飞机的尾部会向左移动，产生向左的侧向力，使飞机朝向右边偏航。方向舵角的角度可以根据飞行任务和飞机的设计要求进行调整，以实现所需的偏航控制效果。通常，当飞行员将飞机的脚蹬向左或向右踩下时，方向舵会相应地偏转，产生侧向力，使飞机发生偏航。
比例环节增益，比例环节增益是控制系统中用来调整输入信号与输出信号之间比例关系的参数。在控制系统中，比例环节是最简单的一种控制环节，通过将输入信号与比例增益相乘，得到输出信号。比例环节增益的作用是调整控制系统的灵敏度和响应速度。增大比例环节增益可以增强系统的灵敏度，使得输出信号更快地响应输入信号的变化。然而，如果比例环节增益过大，系统可能会出现过冲或震荡的问题，导致系统不稳定。因此，选择合适的比例环节增益是控制系统设计中的重要考虑因素。比例环节增益的具体数值可以根据系统的特性、控制需求和性能指标进行调整。通常，增益值的选择是通过实验或模拟分析来确定的。在实际应用中，比例环节增益通常由控制系统的设计者根据需求进行调整，以达到所需的控制效果。
微分环节增益，微分环节增益是控制系统中用来调整输入信号的微分部分对输出信号的影响程度的参数。在控制系统中，微分环节用于加强系统对输入信号变化率的响应，从而提高系统的稳定性和抑制系统的振荡。微分环节增益的作用是调整控制系统对输入信号变化率的敏感度。增大微分环节增益可以增强系统对输入信号变化率的响应，使得系统更快地调整输出信号以适应输入信号的变化。然而，如果微分环节增益过大，系统可能会对噪声和干扰过于敏感，导致系统的不稳定性。因此，在选择微分环节增益时，需要综合考虑系统的特性和控制要求。微分环节增益的具体数值可以通过实验或模拟分析来确定。一般来说，增益值的选择需要根据控制系统的需求和性能指标来进行调整。在实际应用中，微分环节增益通常由控制系统的设计者根据具体情况进行调整，以满足系统的稳定性和响应速度要求。
下面结合图1，对本申请实施例中如何在雷雨天气的情况下控制无人机的飞行进行描述：
请参阅图1，为本申请实施例中一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法的一个流程示意图。
S101、无人机根据用户终端发送的第一飞行指令获取第一飞行路线上的天气信息；无人机根据用户终端发送的第一飞行指令获取第一飞行路线上的天气信息，该第一飞行指令包括目的地的位置信息，该天气信息包括第一飞行路线上的若干第一风速、若干第一雨量及若干第一磁场强度，该第一飞行指令是用户在用户终端发送给无人机的飞行指令，使无人机根据第以飞行指令进行飞行。
该第一飞行路线为用户在用户终端预先设定好的飞行路线，在该第一飞行路线上会有不同的风速、雨量及磁场强度，这些环境因素都能对无人机的飞行产生影响。为了便于理解，下面举例说明：假设第一风速有20米每秒，30米每秒，15米每秒；第一雨量有5毫米每小时，10毫米每小时，12毫米每小时；第一磁场强度有30微特斯拉，26微特斯拉，40微特斯拉。
可以理解的是，上述用户终端为能够与无人机进行信息交互的移动终端，例如手机、平板及无人机控制器等等，此处不作限定。
S102、无人机将无人机当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度输入飞行控制函数，得到无人机在飞行过程中的第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角；无人机将无人机当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度输入飞行控制函数，得到无人机在飞行过程中的第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角，该第一风速、该第一雨量及该第一磁场强度为该若干第一风速、该若干第一雨量及该若干第一磁场强度中的任一一种，该飞行控制函数为：
公式中，θg为目标俯仰角，φg为目标滚转角，ψg为目标航向角，θ为实际俯仰角，φ为实际滚转角，ψ为实际航向角，为俯仰角传递函数，/>为滚转角传递函数，为航向角传递函数，δe为升降舵角，δa为副翼舵角，δr为方向舵角，/>及/>为比例环节增益，/>及/>为微分环节增益，C为风速，V为雨量，T为磁场强度。
承接上例，例如无人机当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度分别为20米每秒、5毫米每小时及30微特斯拉，无人机将无人机当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度分别为20米每秒、5毫米每小时及30微特斯拉输入该飞行控制函数，得到无人机在飞行过程中的第一目标俯仰角为15度，第一目标滚转角为30度，第一目标航向角为5度。
S103、无人机根据第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角得到第一飞行方案；
无人机根据第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角得到第一飞行方案，该第一飞行方案中，无人机会根据第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角调整飞行姿态。
S104、无人机使用第一飞行方案进行飞行，使无人机根据第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角调整飞行姿态。
无人机使用第一飞行方案进行飞行，使无人机根据第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角调整飞行姿态。当在飞行过程中，所处位置的环境突然改变，影响到无人机的飞行时，无人机会根据第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角调整飞行姿态，达到第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角以保证飞行过程的平稳性。
在上面实施例中，确定第一飞行路线上的天气信息，将第一飞行路线上当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角，进而得到第一飞行方案，无人机使用第一飞行方案进行飞行时，会实时调整飞行姿态以保证飞行的平稳，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
此外，在一些实施例中，用户可能对飞行方案有其他的需求，例如需要飞行距离最短或者飞行难度最低又或者对无人机的损害最小，可以理解的是，尽管用户对飞行方案有不同需求，但是制定飞行方案的方法与步骤都是大致相同的，下面首先对本申请实施例中用户需要飞行方案为飞行距离最短进行描述：
请参阅图2，为本申请实施例中一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法的另一个流程示意图。
S201、无人机在确认接收到用户终端发送的第二飞行指令的情况下，无人机确定无人机到达目的地所飞行距离最短的路线为第二飞行路线；
无人机在确认接收到用户终端发送的第二飞行指令的情况下，无人机确定无人机到达目的地所飞行距离最短的路线为第二飞行路线。该第二飞行指令为用户在用户终端向无人机发送的飞行指令，使无人机根据第二飞行指令进行飞行。
S202、无人机获取第二飞行路线上的天气信息；
无人机获取第二飞行路线上的天气信息，天气信息包括第二飞行路线上的若干第二风速、若干第二雨量及若干第二磁场强度。下面列举另一个例子来进行说明：假设第二风速有23米每秒，24米每秒，13米每秒；第二雨量有6毫米每小时，11毫米每小时，16毫米每小时；第二磁场强度有50微特斯拉，36微特斯拉，44微特斯拉。
S203、无人机将无人机当前位置的第二风速、第二雨量及第二磁场强度输入飞行控制函数，得到无人机在飞行过程中的第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角；无人机将无人机当前位置的第二风速、第二雨量及第二磁场强度输入飞行控制函数，得到无人机在飞行过程中的第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角。承接上例，无人机将无人机当前位置的第二风速24米每秒、第二雨量16毫米每小时及第二磁场强度44微特斯拉输入飞行控制函数，得到第二目标俯仰角为12度，第二目标滚转角为34度，第二目标航向角9度。
S204、无人机根据第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角得到第二飞行方案；
无人机根据第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角得到第二飞行方案，该第二飞行方案中，无人机会根据第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角调整飞行姿态。
S205、无人机使用第二飞行方案进行飞行，使无人机根据第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角调整飞行姿态。
同S104，无人机使用第二飞行方案进行飞行，使无人机根据第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角调整飞行姿态。当在飞行过程中，所处位置的环境突然改变，影响到无人机的飞行时，无人机会根据第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角调整飞行姿态，达到第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角以保证飞行过程的平稳性。
在上面实施例中，当用户需要无人机的飞行距离为最短时，无人机确定无人机到达目的地所飞行距离最短的路线为第二飞行路线，再获取该第二飞行路线上的天气信息，将第二飞行路线上当前位置的第二风速、第二雨量及第二磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角，进而得到第二飞行方案，无人机使用第二飞行方案进行飞行时，会实时调整飞行姿态以保证飞行的平稳，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
下面结合图3，对本申请实施例中用户需要飞行方案为飞行难度最低进行描述：
请参阅图3，为本申请实施例中一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法的又一个流程示意图。
S301、无人机在确认接收到用户终端发送的第三飞行指令的情况下，获取预设范围内风速最小、雨量最小及磁场强度最小的路线；
无人机在确认接收到用户终端发送的第三飞行指令的情况下，获取预设范围内风速最小、雨量最小及磁场强度最小的路线，该路线为所有路线中无人机飞行难度最低的飞行路线。该第三飞行指令为用户在用户终端向无人机发送的飞行指令，使无人机根据第三飞行指令进行飞行。
S302、无人机将风速最小、雨量最小及磁场强度最小的路线确定为第三飞行路线；
S303、无人机获取第三飞行路线上的天气信息；
S304、无人机将无人机当前位置的第三风速、第三雨量及第三磁场强度输入飞行控制函数，得到无人机在飞行过程中的第三目标俯仰角、第三目标滚转角及第三目标航向角；
S305、无人机根据第三目标俯仰角、第三目标滚转角及第三目标航向角得到第三飞行方案；S306、无人机使用第三飞行方案进行飞行，使无人机根据第三目标俯仰角、第三目标滚转角及第三目标航向角调整飞行姿态。
该实施例与上述实施例步骤相同，只是在对不同数据类型的获取上有所差异，此处不再赘述。
在上面实施例中，当用户需要无人机的飞行的难度为最低时，无人机确定预设范围内风速最小、雨量最小及磁场强度最小的路线为第三飞行路线，再获取第三飞行路线上的天气信息，将第三飞行路线上当前位置的第三风速、第三雨量及第三磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第三目标俯仰角、第三目标滚转角及第三目标航向角，进而得到第三飞行方案，无人机使用第三飞行方案进行飞行时，会实时调整飞行姿态以保证飞行的平稳，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
下面结合图4,，对本申请实施例中用户需要飞行方案为对无人机的损害最小进行描述：
请参阅图4，为本申请实施例中一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法的再一个流程示意图。
S401、无人机在确认接收到用户终端发送的第四飞行指令的情况下，获取预设范围内雨量最小且无人机到达目的地所飞行距离最短的路线；
无人机在确认接收到用户终端发送的第四飞行指令的情况下，获取预设范围内雨量最小且无人机到达目的地所飞行距离最短的路线。可以理解的是，无人机为高精度电子设备，若无人机严重进水，可能会烧坏无人机的电子模块，导致无人机坠毁，另外无人机的飞行时间过长会对无人机的电池产生不可逆的影响，因此，该路线为雨量最小且无人机到达目的地所飞行距离最短的路线。该第四飞行指令为用户在用户终端向无人机发送的飞行指令，使无人机根据第四飞行指令进行飞行。
S402、无人机将雨量最小且无人机到达目的地所飞行距离最短的路线确定为第四飞行路线；
S403、无人机获取第四飞行路线上的天气信息；
S404、无人机将无人机当前位置的第四风速、第四雨量及第四磁场强度输入飞行控制函数，得到无人机在飞行过程中的第四目标俯仰角、第四目标滚转角及第四目标航向角；
S405、无人机根据第四目标俯仰角、第四目标滚转角及第四目标航向角得到第四飞行方案；S406、无人机使用第四飞行方案进行飞行，使无人机根据第四目标俯仰角、第四目标滚转角及第四目标航向角调整飞行姿态。
同样的，该实施例与上述实施例步骤相同，只是在对不同数据类型的获取上有所差异，此处不再赘述。
在上面实施例中，当用户需要无人机的飞行时对无人机损害最小的路线时，无人机确定预设范围内该雨量最小且该无人机到达该目的地所飞行距离最短的路线为第四飞行路线，再获取第四飞行路线上的天气信息，将第四飞行路线上当前位置的第四风速、第四雨量及第四磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第四目标俯仰角、第四目标滚转角及第四目标航向角，进而得到第四飞行方案，无人机使用第四飞行方案进行飞行时，会实时调整飞行姿态以保证飞行的平稳，实现了在雷雨天气下控制无人机飞行过程的平稳性。
此外，在无人机执行飞行任务时，其飞行距离以及时长都会受到其剩余电量的限制，因此在一些实施例中，无人机确定第一飞行方案所需使用的电量；无人机判断第一飞行方案所需使用的电量是否大于无人机的剩余电量；若第一飞行方案所需使用的电量小于无人机的剩余电量，则无人机立即返回无人机的起飞点。
上面实施例中，在制定出第一飞行方案之后，判断无人机使用第一飞行方案所需的电量是否大于无人机的剩余电量，若第一飞行方案所需使用的电量小于无人机的剩余电量，则该无人机立即返回无人机的起飞点，避免在飞行过程中因为无人机的电量不足导致无人机坠毁。
上述实施例中，若第一飞行方案所需使用的电量小于无人机的剩余电量，则无人机立即返回无人机的起飞点，在返回途中，无人机使用第一飞行方案返回无人机的起飞点。
上面实施例中，在无人机返回起飞点时，按照第一飞行方案进行飞行，保证了无人机在返回途中飞行的平稳性。
下面从模块角度介绍本申请实施例中的无人机：
请参阅图5，为本申请实施例提供的一种无人机的功能模块结构示意图。
该无人机包括：
获取模块501，用于无人机根据用户终端发送的第一飞行指令获取第一飞行路线上的天气信息，该第一飞行指令包括该目的地的位置信息，该天气信息包括该第一飞行路线上的若干第一风速、若干第一雨量及若干第一磁场强度；
计算模块502，用于该无人机将无人机当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度输入飞行控制函数，得到该无人机在飞行过程中的第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角，该第一风速、该第一雨量及该第一磁场强度为该若干第一风速、该若干第一雨量及该若干第一磁场强度中的任一一种；
处理模块503，用于该无人机根据该第一目标俯仰角、该第一目标滚转角及该第一目标航向角得到第一飞行方案；
控制模块504，用于该无人机使用该第一飞行方案进行飞行，使该无人机根据该第一目标俯仰角、该第一目标滚转角及该第一目标航向角调整飞行姿态。
上面从模块化功能实体的角度对本申请实施例中的无人机进行描述，下面从硬件处理的角度对本发明申请实施例中的无人机进行描述：
请参阅图6，为本申请实施例提供的一种无人机的实体装置结构示意图。
需要说明的是，图6示出的无人机的结构仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，无人机包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(Read-Only Memory，ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理，例如执行上述实施例中的方法。在RAM 603中，还存储有无人机操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(Input/Output，I/O)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至I/O接口605：包括摄像头、红外传感器等的输入部分606；包括液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN(Local Area Network，局域网)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。
特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的计算机程序。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)601执行时，执行本发明中限定的各种功能。
需要说明的是，本发明实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的计算机程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读的存储介质，该存储介质可以是上述实施例中描述的无人机中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该无人机中。上述存储介质承载有一个或者多个计算机程序，当上述一个或者多个计算机程序被一个该无人机的处理器执行时，使得该无人机实现上述实施例中提供的方法。
以上所描述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
上述实施例中所用，根据上下文，术语“当…时”可以被解释为意思是“如果…”或“在…后”或“响应于确定…”或“响应于检测到…”。类似地，根据上下文，短语“在确定…时”或“如果检测到(所陈述的条件或事件)”可以被解释为意思是“如果确定…”或“响应于确定…”或“在检测到(所陈述的条件或事件)时”或“响应于检测到(所陈述的条件或事件)”。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行该计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例该的流程或功能。该计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。该计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，该计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。该计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘)等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。
Claims (10)
1.一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法，其特征在于，包括：
无人机根据用户终端发送的第一飞行指令获取第一飞行路线上的天气信息，所述第一飞行指令包目的地的位置信息，所述天气信息包括所述第一飞行路线上的若干第一风速、若干第一雨量及若干第一磁场强度；
所述无人机将无人机当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度输入飞行控制函数，得到所述无人机在飞行过程中的第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角，所述第一风速、所述第一雨量及所述第一磁场强度为所述若干第一风速、所述若干第一雨量及所述若干第一磁场强度中的任一一种；
所述无人机根据所述第一目标俯仰角、所述第一目标滚转角及所述第一目标航向角得到第一飞行方案；
所述无人机使用所述第一飞行方案进行飞行，使所述无人机根据所述第一目标俯仰角、所述第一目标滚转角及所述第一目标航向角调整飞行姿态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞行控制函数为：
公式中，θg为所述目标俯仰角，φg为所述目标滚转角，ψg为所述目标航向角，θ为实际俯仰角，φ为实际滚转角，ψ为实际航向角，为俯仰角传递函数，/>为滚转角传递函数，/>为航向角传递函数，δe为升降舵角，δa为副翼舵角，δr为方向舵角，/>及/>为比例环节增益，/>及/>为微分环节增益，C为风速，V为雨量，T为磁场强度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机使用所述第一飞行方案进行飞行，使所述无人机根据所述第一目标俯仰角、所述第一目标滚转角及所述第一目标航向角调整飞行姿态之后，所述方法还包括：
所述无人机在确认接收到所述用户终端发送的第二飞行指令的情况下，所述无人机确定所述无人机到达所述目的地所飞行距离最短的路线为第二飞行路线；
所述无人机获取所述第二飞行路线上的天气信息，所述天气信息包括所述第二飞行路线上的若干第二风速、若干第二雨量及若干第二磁场强度；
所述无人机将无人机当前位置的第二风速、第二雨量及第二磁场强度输入所述飞行控制函数，得到所述无人机在飞行过程中的第二目标俯仰角、第二目标滚转角及第二目标航向角，所述第二风速、所述第二雨量及所述第二磁场强度为所述若干第二风速、所述若干第二雨量及所述若干第二磁场强度中的任一一种；
所述无人机根据所述第二目标俯仰角、所述第二目标滚转角及所述第二目标航向角得到第二飞行方案；
所述无人机使用所述第二飞行方案进行飞行，使所述无人机根据所述第二目标俯仰角、所述第二目标滚转角及所述第二目标航向角调整飞行姿态。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机使用所述第一飞行方案进行飞行，使所述无人机根据所述第一目标俯仰角、所述第一目标滚转角及所述第一目标航向角调整飞行姿态之后，所述方法还包括：
所述无人机在确认接收到所述用户终端发送的第三飞行指令的情况下，获取预设范围内所述风速最小、所述雨量最小及所述磁场强度最小的路线，所述预设范围为以所述目的地为圆心、所述目的地至所述无人机的起飞地点的距离为半径的圆形范围；
所述无人机将所述风速最小、所述雨量最小及所述磁场强度最小的路线确定为第三飞行路线；所述无人机获取所述第三飞行路线上的天气信息，所述天气信息包括所述第三飞行路线上的若干第三风速、若干第三雨量及若干第三磁场强度；
所述无人机将无人机当前位置的第三风速、第三雨量及第三磁场强度输入所述飞行控制函数，得到所述无人机在飞行过程中的第三目标俯仰角、第三目标滚转角及第三目标航向角，所述第三风速、所述第三雨量及所述第三磁场强度为所述若干第三风速、所述若干第三雨量及所述若干第三磁场强度中的任一一种；
所述无人机根据所述第三目标俯仰角、所述第三目标滚转角及所述第三目标航向角得到第三飞行方案；
所述无人机使用所述第三飞行方案进行飞行，使所述无人机根据所述第三目标俯仰角、所述第三目标滚转角及所述第三目标航向角调整飞行姿态。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机使用所述第一飞行方案进行飞行，使所述无人机根据所述第一目标俯仰角、所述第一目标滚转角及所述第一目标航向角调整飞行姿态之后，所述方法还包括：
所述无人机在确认接收到所述用户终端发送的第四飞行指令的情况下，获取预设范围内所述雨量最小且所述无人机到达所述目的地所飞行距离最短的路线；
所述无人机将所述雨量最小且所述无人机到达所述目的地所飞行距离最短的路线确定为第四飞行路线；
所述无人机获取所述第四飞行路线上的天气信息，所述天气信息包括所述第四飞行路线上的若干第四风速、若干第四雨量及若干第四磁场强度；
所述无人机将无人机当前位置的第四风速、第四雨量及第四磁场强度输入所述飞行控制函数，得到所述无人机在飞行过程中的第四目标俯仰角、第四目标滚转角及第四目标航向角，所述第四风速、所述第四雨量及所述第四磁场强度为所述若干第四风速、所述若干第四雨量及所述若干第四磁场强度中的任一一种；
所述无人机根据所述第四目标俯仰角、所述第四目标滚转角及所述第四目标航向角得到第四飞行方案；
所述无人机使用所述第四飞行方案进行飞行，使所述无人机根据所述第四目标俯仰角、所述第四目标滚转角及所述第四目标航向角调整飞行姿态。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机根据所述第一目标俯仰角、所述第一目标滚转角及所述第一目标航向角得到第一飞行方案之后，所述方法还包括：
所述无人机确定所述第一飞行方案所需使用的电量；
所述无人机判断所述第一飞行方案所需使用的电量是否大于所述无人机的剩余电量；
若所述第一飞行方案所需使用的电量小于所述无人机的剩余电量，则所述无人机立即返回所述无人机的起飞点。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述若所述第一飞行方案所需使用的电量小于所述无人机的剩余电量，则所述无人机立即返回所述无人机的起飞点之后，所述方法还包括：所述无人机使用所述第一飞行方案返回所述无人机的起飞点。
8.一种无人机，其特征在于，包括：
获取模块，用于无人机根据用户终端发送的第一飞行指令获取第一飞行路线上的天气信息，所述第一飞行指令包括目的地的位置信息，所述天气信息包括所述第一飞行路线上的若干第一风速、若干第一雨量及若干第一磁场强度；
计算模块，用于所述无人机将无人机当前位置的第一风速、第一雨量及第一磁场强度输入飞行控制函数，得到所述无人机在飞行过程中的第一目标俯仰角、第一目标滚转角及第一目标航向角，所述第一风速、所述第一雨量及所述第一磁场强度为所述若干第一风速、所述若干第一雨量及所述若干第一磁场强度中的任一一种；
处理模块，用于所述无人机根据所述第一目标俯仰角、所述第一目标滚转角及所述第一目标航向角得到第一飞行方案；
控制模块，用于所述无人机使用所述第一飞行方案进行飞行，使所述无人机根据所述第一目标俯仰角、所述第一目标滚转角及所述第一目标航向角调整飞行姿态。
9.一种无人机，其特征在于，包括：一个或多个处理器和存储器；
所述存储器与所述一个或多个处理器耦合，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，所述一个或多个处理器调用所述计算机指令以使得所述无人机执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，包括指令，其特征在于，当所述指令在无人机上运行时，使得所述无人机执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。
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| Publication number | Publication date |
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