WO2023082255A1 - 无人飞行器的控制方法、无人飞行器及存储介质 - Google Patents

无人飞行器的控制方法、无人飞行器及存储介质 Download PDF

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WO2023082255A1
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unmanned aerial
aerial vehicle
ground
signal
detection device
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祝煌剑
李勋
王春明
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深圳市大疆创新科技有限公司
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/933—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions

Definitions

  • the memory is used to store computer programs
  • the flight of the unmanned aerial vehicle is controlled according to the position information of the position point collected by the first detection device.
  • the present application provides a computer-readable storage medium, the computer-readable storage medium stores a computer program, and when the computer program is executed by a processor, the processor realizes the unmanned aerial vehicle as described above. Control Method.
  • Fig. 1 is a schematic flow chart of an embodiment of a control method for an unmanned aerial vehicle of the present application
  • Fig. 4 is a schematic diagram of adjusting the signal orientation of the detection signal to the target signal orientation in an embodiment of the control method of the unmanned aerial vehicle of the present application;
  • Fig. 5 is a schematic structural diagram of an embodiment of the unmanned aerial vehicle of the present application.
  • the first detection device of the unmanned aerial vehicle in the embodiment of the present application is used to send the detection signal and determine the location information of the location point in the environment according to the received echo signal, because the signal direction of the detection signal can be adjusted according to the slope of the ground in front of the flight , the target signal points to the ground in front of the flight, so in a complex terrain environment, the signal direction of the detection signal is flexibly adjusted according to the undulating trend of the ground in front of the flight of the UAV, so that the detection device can quickly detect the UAV Fly the obstacles on the ground ahead and make the unmanned aerial vehicle avoid them, so as to ensure the flight safety of the unmanned aerial vehicle.
  • the unmanned aerial vehicle does not need to slow down the flying speed, and the unmanned aerial vehicle can Fly at a higher flight speed (such as horizontal flight speed) to perform safe and efficient operations.
  • the first detection device includes at least one of a Phased Array Radar (PAR, Phased Array Radar), an ultrasonic sensor, and a Time of Flight (TOF, Time of Flight) sensor.
  • the detection signal includes a radar wave signal, an acoustic wave signal or an optical signal.
  • the first detection device may also include millimeter-wave radar or lidar.
  • Ultrasonic sensor is a sensor that converts ultrasonic signals into other energy signals (usually electrical signals); ultrasonic is a mechanical wave with a vibration frequency higher than 20kHz; it has high frequency, short wavelength, small diffraction phenomenon, especially good directionality, and can Becoming a ray and directional propagation; the ultrasonic wave will produce significant reflection when it encounters impurities or interfaces to form reflected echoes, and it will produce Doppler effect when it encounters moving objects.
  • the basic principle of the TOF sensor is to continuously emit light pulses (generally invisible light) to the object to be observed, and then use the sensor to receive the light returned from the object, and obtain the target object distance by detecting the flight time of the light pulse.
  • Step S101 Determine the slope of the ground ahead of the UAV.
  • Step S102 Determine the direction of the target signal of the detection signal sent by the first detection device according to the slope of the ground, and the direction of the target signal points to the ground ahead of the flight.
  • Step S103 Adjust the signal direction of the detection signal sent by the first detection device to the target signal direction.
  • the direction of the target signal toward the ground in front of the flight can generally include two situations: one can be that the direction of the target signal is directed toward the ground in front of the flight vertically
  • the ground that is, the target area that the unmanned aerial vehicle pays attention to is the area that points vertically to the ground in front of the flight, so that the ground in front of the flight can be detected at close range;
  • the other can be that the target signal is directed obliquely to the ground in front of the flight, That is, the direction of the target signal is obliquely forward, and the direction of the target signal is at an acute angle of less than 90° with the ground, so that the ground in front of the flight can be detected at a long distance.
  • the smaller the acute angle between the direction of the target signal and the ground the farther the distance Detect the ground ahead of the flight.
  • the signal direction of the detection signal will change accordingly, and the position information of the position points collected by the first detection device will also change in time and rapidly, and the information of these changes will be quickly fed back to wireless Manned aerial vehicles and unmanned aerial vehicles can avoid obstacles according to the position information of the position points collected by the first detection device, so as to ensure the flight safety of unmanned aerial vehicles.
  • Flying speed it can fly at a relatively large flying speed (such as horizontal speed) to perform safe and efficient operations.
  • the first working mode includes a mode in which the UAV keeps flying at a preset altitude relative to the ground below it.
  • the unmanned aerial vehicle keeps flying at a preset altitude relative to the ground below it, which can also be called ground imitation flight.
  • the unmanned aerial vehicle can be adapted to different terrains, which can not only ensure flight safety, but also achieve better operation results.
  • the unmanned aerial vehicle in order to obtain more accurate altitude information and to make the unmanned aerial vehicle perform ground imitation flight more safely, can be specially equipped with a second detection device for measuring the altitude, and the second detection device is used to sense the altitude of the unmanned aircraft.
  • the position information of the position point determined by the first detection device is used to control the UAV.
  • the flying of the unmanned aerial vehicle may include: controlling the flight of the unmanned aerial vehicle according to the position information of the position point determined by the first detection device and the altitude collected by the second detection device.
  • the direction of the target signal points vertically to the ground.
  • the target signal is directed vertically to the ground.
  • the direction of the target signal points vertically to the ground, enabling the first detection device to detect the ground ahead of the flight at close range. For example, when an unmanned aerial vehicle climbs and flies on a hillside with a fixed slope, when spraying pesticides in an orchard on the hillside, it is necessary to detect the location information of the fruit trees on the hillside for effective pesticide spraying operations.
  • the detection signal can be adjusted The signal is directed vertically to the ground to obtain the location of the fruit trees on the hillside. On the one hand, it can prevent the UAV from hitting the fruit trees during flight, and on the other hand, it can effectively spray pesticides on the locations where there are fruit trees on the hillside.
  • the angle of the target signal from the vertical direction is positively correlated with the slope; and/or, if the UAV is flying downhill , the angle of the target signal from the vertical direction is negatively correlated with the slope.
  • the unmanned aerial vehicle When the unmanned aerial vehicle is flying on a slope, that is, when it is flying uphill, the target signal points to the ground in front of the flight. As the slope increases, the angle of the target signal from the vertical direction becomes larger. As shown in Figure 2, the unmanned aerial vehicle operates in a complex environment with multiple different slopes (horizontal ground, a slope with a slope of ⁇ 1, and a slope with a slope of ⁇ 2), and the slope gradually increases (0 ⁇ 1 ⁇ 2) , the unmanned aerial vehicle maintains a predetermined height H0 flying relative to the ground below it.
  • the target signal is directed towards different grounds with increasing slope (horizontal ground, slope with a slope of ⁇ 1, and slope with a slope of ⁇ 2 During the slope), the angle of the target signal away from the vertical direction becomes larger and larger, that is to say, the angle of the target signal away from the vertical direction is positively correlated with the slope.
  • the field of view of the unmanned aerial vehicle keeps getting smaller when flying, and the target signal is directed closer to the ground in front of the flight, and even points vertically to the ground, so as to quickly detect whether there are obstacles on the ground at close range, so that the unmanned aerial vehicle
  • the unmanned aerial vehicle avoids obstacles. Since the obstacles on the ground are detected in advance, the unmanned aerial vehicle can fly at a relatively high flight speed (such as horizontal flight speed) without slowing down the flight speed, and perform safe and efficient operations.
  • the target signal points to the ground in front of the flight, and as the slope decreases, the angle of the target signal's deviation from the vertical direction becomes smaller.
  • the UAV is in a complex environment with multiple different slopes (slopes with a slope of ⁇ 2, slopes with a slope of ⁇ 1, and horizontal ground) and the slopes gradually decrease ( ⁇ 2> ⁇ 1>0).
  • the unmanned aerial vehicle maintains a predetermined height H0 flying relative to the ground below it, and as the slope decreases continuously, the target signal is directed towards different grounds whose slope is decreasing (the slope with a slope of ⁇ 2, the slope with a slope of ⁇ 1 In the process of slope, level ground), the angle of the target signal away from the vertical direction is getting smaller and smaller, that is to say, the angle of the target signal away from the vertical direction is negatively correlated with the slope.
  • the front view of the unmanned aerial vehicle continues to increase when it is flying, and the target signal can point to the ground farther away from the front of the flight, so as to detect whether there are obstacles on the ground at a long distance, and make the unmanned aerial vehicle
  • the aircraft avoids obstacles. Since the obstacles on the ground are detected in advance, the unmanned aerial vehicle can fly at a higher flight speed (such as horizontal flight speed) without slowing down the flight speed, and perform safe and efficient operations.
  • the method may further include: if the current working mode is the second working mode, determining the speed direction of the UAV as the target of the detection signal sent by the first detection device Signal orientation.
  • the second operating mode may refer to an operating mode that does not need to pay attention to the slope of the ground and obstacles on the ground during flight, or is not related to the slope of the ground and obstacles on the ground during flight.
  • the unmanned aerial vehicle can fly safely at a higher altitude without paying attention to the ground or obstacles on the ground. At this time, it is necessary to pay attention to whether there are obstacles in the speed direction, so the above-mentioned
  • the speed direction of the unmanned aerial vehicle is determined as the direction of the target signal of the detection signal sent by the first detection device.
  • the second working mode includes route flight mode and/or return mode.
  • route flight mode and/or return mode the unmanned aerial vehicle can perform route flight and/or return at a relatively high altitude, and the target signal of the detection signal is directed to the speed direction of the unmanned aerial vehicle, so that the first detection device Quickly detect whether there is an obstacle in the speed direction, and make the unmanned aerial vehicle avoid the obstacle when there is an obstacle, so as to meet the requirements of safe flight.
  • the slope of the ground may be determined by using the location information of the location points collected by other detection devices of the UAV except the first detection device.
  • the other detecting device may include the aforementioned second detecting device, or may be a detecting device different from the second detecting device.
  • the other detection devices may be visual sensors (eg, binocular visual sensors).
  • the other detecting device may obtain position information of a position point on the ground in front of the flight of the unmanned aerial vehicle, and determine the slope of the ground according to the position information of the position point.
  • the slope of the ground can be determined directly by using the location information of the location point collected by the first detection device. That is, step S101, the determination of the slope of the ground in front of the UAV may include: sub-steps S1011 and S1012.
  • Sub-step S1011 Obtain the location information of the location points on the ground ahead of the flight collected by the first detection device at historical moments.
  • Sub-step S1012 Determine the slope of the ground according to the position information of the position points on the ground.
  • the location information of the location points on the ground may also be mixed according to the preset requirements or standards for removing the location information of the location points. Point removal, to remove some noisy location information, so as to obtain a more accurate ground slope based on the location information of the noise-removed location points.
  • the sub-step S1012, determining the slope of the ground according to the position information of the position points on the ground may further include: fitting a reference plane according to the position information of the position points on the ground, and The slope of the reference plane is determined as the slope of the ground.
  • a plane (or curved surface) fitting method can be used to obtain the reference plane, and after the fitting is completed, the distance between these position points on the ground and the reference plane is the smallest. Then determine the included angle between the reference plane and the horizontal plane as the slope of the reference plane, and determine the slope of the reference plane as the slope of the ground.
  • step S103 the adjusting the signal direction of the detection signal sent by the first detection device to the target signal direction, may include: sub-steps S1031 and sub-steps S1032.
  • Sub-step S1031 Acquiring the attitude of the emitting part that emits the detection signal in the first detection device.
  • Sub-step S1032 Adjust the signal orientation of the detection signal to the target signal orientation according to the attitude of the transmitting component.
  • the detection signal is emitted by the transmitting part of the first detection device, so the signal direction of the detection signal is related to the attitude of the transmitting part. First obtain the attitude of the transmitting part, and then adjust the signal direction of the detection signal to the target signal direction according to the attitude of the emitting part.
  • the unmanned aerial vehicle includes a fuselage and an attitude sensor for sensing the attitude of the fuselage
  • the first detection device is installed on the fuselage or is mounted on the fuselage through a carrier
  • the Step S1031 the acquisition of the attitude of the emitting part of the first detection device that emits the detection signal may include: sub-step S10311, sub-step S10312 and sub-step S10313.
  • Sub-step S10311 Obtain the posture collected by the posture sensor.
  • Sub-step S10313 Determine the posture of the emitting component according to the posture and the relative position.
  • the attitude sensor is a high-performance three-dimensional motion attitude measurement system based on Micro-Electro-Mechanical System (MEMS, Micro-Electro-Mechanical System) technology. It includes motion sensors such as a three-axis gyroscope, a three-axis accelerometer, and a three-axis electronic compass, and obtains temperature-compensated three-dimensional attitude and orientation data through an embedded low-power ARM processor. Using the quaternion-based 3D algorithm and special data fusion technology, the zero-drift 3D attitude and orientation data represented by quaternion and Euler angles are output in real time.
  • MEMS Micro-Electro-Mechanical System
  • the first detection device is installed on the fuselage of the unmanned aerial vehicle, and the attitude sensor can sense the attitude of the fuselage of the unmanned aerial vehicle, and the attitude of the fuselage can be combined with the relative position between the fuselage and the first detection device. A pose of the emitting component of the first detection device is determined.
  • the transmitting component is a phased array radar antenna.
  • the adjusting the signal orientation of the detection signal to the target signal orientation according to the attitude of the transmitting component may include: The attitude of the phased array radar antenna adjusts the signal orientation of the detection signal to the target signal orientation.
  • the phased array radar antenna is independently controlled by wave steering and phase shifter in phase and amplitude, and can obtain accurate and predictable radiation pattern and beam pointing.
  • the phased array radar is working, according to the attitude of the phased array radar antenna, the power is distributed to each phased array radar antenna through the feeder network, and the energy is radiated through a large number of independent phased array radar antennas and the power is combined in space to form The desired target signal orientation.
  • the unmanned aerial vehicle includes an attitude adjustment mechanism that carries and adjusts the attitude of the launch component, sub-step S1032, the signal orientation of the detection signal is adjusted to the target signal according to the attitude of the launch component
  • the orientation may include: controlling the attitude adjustment mechanism according to the attitude of the emitting component to adjust the attitude of the emitting component so that the signal orientation of the detection signal is adjusted to the target signal orientation.
  • the attitude of the transmitting component is adjusted by controlling the attitude adjustment mechanism, so that the signal orientation of the detection signal is adjusted to the target signal orientation.
  • This embodiment is suitable for adjusting the signal direction of the mechanical wave signal.
  • the first detection device is a phased array radar
  • the attitude sensor is an inertial measurement unit (IMU, Inertial Measurement Unit).
  • the radar detection results are mainly composed of a series of position points ⁇ T 1 , T 2 ,...T N ⁇ , and each reflection point includes the position information ⁇ x, y, z ⁇ of the detected obstacle relative to the radar and the electromagnetic information ⁇ P, R ,S ⁇ and so on.
  • the above series of position points are eliminated to obtain the position information ⁇ x, y, z ⁇ of the position point after removing the noise point, and then use the plane ( Surface) fitting and other methods to carry out three-dimensional modeling of the operating environment, and then use the model to estimate the terrain of the operating environment to obtain the slope of the ground in front of the flight (denoted by ⁇ ), and also obtain the relative position of the unmanned aerial vehicle relative to the ground below. Height (indicated by H0), etc.
  • the real-time attitude of the UAV is obtained by using the inertial measurement unit on the UAV, and then the real-time attitude of the radar is obtained according to the installation position of the radar relative to the UAV.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of an embodiment of the unmanned aerial vehicle of the present application
  • the unmanned aerial vehicle 100 includes a first detection device 3, and the first detection device 3 is used to send a detection signal and according to the received The echo signal of the detection signal determines the location information of the location point in the environment.
  • the UAV 100 also includes: a memory 1 and a processor 2; the first detection device 3 and the memory 1 are respectively connected to the processor 2 through a bus.
  • the processor 2 may be a microcontroller unit, a central processing unit, or a digital signal processor, among others.
  • the memory 1 can be a Flash chip, a read-only memory, a magnetic disk, an optical disk, a U disk or a mobile hard disk, and the like.
  • the unmanned aerial vehicle of this embodiment can execute the steps in the control method of the above-mentioned unmanned aerial vehicle.
  • the relevant content of the above-mentioned control method of the unmanned aerial vehicle please refer to the relevant content of the above-mentioned control method of the unmanned aerial vehicle, which will not be repeated here.
  • the memory is used to store a computer program; the processor is used to execute the computer program and when executing the computer program, implement the following steps:
  • the processor executes the computer program, the following steps are implemented: determining the current working mode of the unmanned aerial vehicle; if the current working mode is the first working mode, then determining the first working mode according to the slope of the ground. The direction of the target signal of the detection signal sent by the detection device.
  • the unmanned aerial vehicle includes a second detection device for sensing the height of the unmanned aerial vehicle relative to the ground, and when the processor executes the computer program, the following steps are implemented: The position information of the position point and the altitude collected by the second detection device control the flight of the unmanned aerial vehicle.
  • the direction of the target signal points vertically to the ground.
  • the second working mode includes route flight mode and/or return mode.
  • the processor executes the computer program, the following steps are implemented: obtaining the position information of the position point on the ground in front of the flight collected by the first detecting device at historical moments; information to determine the slope of the ground.
  • the processor executes the computer program, the following steps are implemented: fitting a reference plane according to the position information of the position points on the ground, and determining the slope of the reference plane as the slope of the ground.
  • the processor executes the computer program, the following steps are implemented: obtaining the posture of the emitting part emitting the detection signal in the first detection device; according to the posture of the emitting part, the signal of the detection signal is directed towards Adjust to the target signal orientation.
  • the unmanned aerial vehicle includes a fuselage and an attitude sensor for sensing the attitude of the fuselage
  • the first detection device is installed on the fuselage or is mounted on the fuselage through a carrier
  • the processor is When executing the computer program, the following steps are implemented: acquiring the attitude collected by the attitude sensor; acquiring the relative position between the fuselage and the first detection device; determining the position according to the attitude and the relative position The attitude of the launching part.
  • the transmitting component is a phased array radar antenna
  • the processor executes the computer program, the following steps are implemented: adjusting the signal orientation of the detection signal to the desired position according to the attitude of the phased array radar antenna. The direction of the target signal.
  • the unmanned aerial vehicle includes an attitude adjustment mechanism that carries and adjusts the attitude of the launch component, and when the processor executes the computer program, the following steps are implemented: controlling the attitude adjustment mechanism to adjust the launch component according to the attitude of the launch component.
  • the attitude of the component is such that the signal orientation of the detection signal is adjusted to the target signal orientation.
  • the first detection device includes at least one of a phased array radar, an ultrasonic sensor, and a time-of-flight sensor.
  • the detection signal includes a radar wave signal, an acoustic wave signal or an optical signal.
  • the present application also provides a computer-readable storage medium, the computer-readable storage medium stores a computer program, and when the computer program is executed by a processor, the processor realizes the control of any unmanned aerial vehicle as described above method.
  • the relevant content please refer to the relevant content above, and will not repeat it here.
  • the computer-readable storage medium may be an internal storage unit of the above-mentioned unmanned aerial vehicle, such as a hard disk or a memory.
  • the computer-readable storage medium can also be an external storage device, such as a plug-in hard disk provided, a smart memory card, a secure digital card, a flash memory card, and the like.

Abstract

一种无人飞行器的控制方法、无人飞行器及存储介质，无人飞行器包括第一探测装置，第一探测装置用于发送探测信号并根据接收到的探测信号的回波信号确定环境中位置点的位置信息，该方法包括：确定无人飞行器的飞行前方的地面的坡度（S101）；根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向，所述目标信号朝向指向所述飞行前方的地面（S102）；将第一探测装置发送的探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向（S103）；根据所述第一探测装置采集到的位置点的位置信息控制无人飞行器飞行（S104）。

Description

无人飞行器的控制方法、无人飞行器及存储介质 技术领域
本申请涉及无人飞行器技术领域，尤其涉及一种无人飞行器的控制方法、无人飞行器及存储介质。
背景技术
目前，无人飞行器可以配置探测装置(例如雷达装置、超声波传感器或TOF传感器)，探测装置可以发送探测信号并根据接收到的所述探测信号的回波信号感测无人飞行器周围环境中的障碍物，无人飞行器可以在飞行过程中可以对感测到的障碍物进行规避。目前，在某些情况，无人飞行器的探测装置在发送探测信号时，其探测信号的信号朝向是相对于无人飞行器的机身固定不变的，在某些情况中，探测装置在发送探测信号时，其探测信号的信号朝向是按照固定不变的旋转速度模式来进行360度旋转的。无人飞行器经常在地形复杂的环境中飞行，在飞行过程中，这些探测信号的信号朝向的控制方式并不能使得探测装置快速地探测到起伏地面的障碍物，这样会影响无人飞行器的飞行速度(例如水平飞行速度)。
发明内容
基于此，本申请提供一种无人飞行器的控制方法、无人飞行器及存储介质，以使无人飞行器能够快速地探测到起伏不平的地面的障碍物。
第一方面，本申请提供一种无人飞行器的控制方法，所述无人飞行器包括第一探测装置，所述第一探测装置用于发送探测信号并根据接收到的所述探测信号的回波信号确定环境中位置点的位置信息，所述方法包括:
确定无人飞行器的飞行前方的地面的坡度；
根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向， 所述目标信号朝向指向所述飞行前方的地面；
将第一探测装置发送的探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向；
根据所述第一探测装置采集到的位置点的位置信息控制无人飞行器飞行。
第二方面，本申请提供一种无人飞行器，所述无人飞行器包括第一探测装置，所述第一探测装置用于发送探测信号并根据接收到的所述探测信号的回波信号确定环境中位置点的位置信息，所述无人飞行器还包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
确定无人飞行器的飞行前方的地面的坡度；
根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向，所述目标信号朝向指向所述飞行前方的地面；
将第一探测装置发送的探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向；
根据所述第一探测装置采集到的位置点的位置信息控制无人飞行器飞行。
第三方面，本申请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，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现如上所述的无人飞行器的控制方法。
本申请实施例无人飞行器的第一探测装置用于发送探测信号并根据接收到的回波信号确定环境中位置点的位置信息，由于探测信号的信号朝向能够根据飞行前方的地面的坡度进行调整，目标信号朝向指向飞行前方的地面，因此在复杂地形环境中，探测信号的信号朝向根据无人飞行器的飞行前方的地面的起伏趋势进行灵活调整，使得探测装置可以快速地探测到无人飞行器的飞行前方的地面的障碍物并使无人飞行器规避障碍物，保证无人飞行器的飞行安全性，另外，由于提前探测到地面的障碍物情况，无人飞行器不用放慢飞行速度，无人飞行器可以按照较大的飞行速度(例如水平飞行速度)来飞行，进行安全、高效的作业。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请无人飞行器的控制方法一实施例的流程示意图；
图2是本申请无人飞行器的控制方法一实施例中无人飞行器在爬坡飞行时目标信号朝向偏离竖直方向的角度与坡度之间正相关的示意图；
图3是本申请无人飞行器的控制方法一实施例中无人飞行器在下坡飞行时目标信号朝向偏离竖直方向的角度与坡度之间负相关的示意图；
图4是本申请无人飞行器的控制方法一实施例中调整探测信号的信号朝向至目标信号朝向的示意图；
图5是本申请无人飞行器一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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。
附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
目前，无人飞行器可以配置探测装置以感测周围环境中的障碍物，便于无人飞行器在飞行过程中规避障碍物。在某些情况，探测装置发送的探测信号的信号朝向相对于无人飞行器的机身固定不变，在某些情况中，探测装置发送的探测信号的信号朝向按照固定不变的模式进行360度旋转。这些探测信号的信号朝向的控制方式不能使探测装置快速地探测到起伏地面的障碍物，影响无人飞行器的飞行速度。
本申请实施例无人飞行器的第一探测装置用于发送探测信号并根据接收到的回波信号确定环境中位置点的位置信息，由于探测信号的信号朝向能够根据飞行前方的地面的坡度进行调整，目标信号朝向指向飞行前方的地面，因此在复杂地形环境中，探测信号的信号朝向根据无人飞行器的飞行前方的地面的起伏趋势进行灵活调整，使得探测装置可以快速地探测到无人飞行器的飞行前方的地面的障碍物并使无人飞行器规避障碍物，保证无人飞行器的飞行安全性，另外，由于提前探测到地面的障碍物情况，无人飞行器不用放慢飞行速度，无人飞行器可以按照较大的飞行速度(例如水平飞行速度)来飞行，进行安全、高效的作业。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参见图1，图1是本申请无人飞行器的控制方法一实施例的流程示意图，所述无人飞行器包括第一探测装置，所述第一探测装置用于发送探测信号并根据接收到的所述探测信号的回波信号确定环境中位置点的位置信息。无人飞行器根据环境中位置点的位置信息进行飞行。
其中，第一探测装置包括相控阵雷达(PAR，Phased Array Radar)、超声波传感器、飞行时间(TOF，Time of Flight)传感器中的至少一种。所述探测信号包括雷达波信号、声波信号或者光信号。第一探测装置也可以包括毫米波雷达或激光雷达。
相控阵雷达，即相位控制电子扫描阵列雷达，其快速而精确转换波束的能力使雷达能够在1分钟内完成全空域的扫描；相控阵雷达是由大量相同的辐射单元组成的雷达面阵，每个辐射单元在相位和幅度上独立受波控和移相器控制，能得到精确可预测的辐射方向图和波束指向；雷达工作时发射机通过馈线网络将功率分配到每个天线单元，通过大量独立的天线单元将能量辐射出去并在空间进行功率合成，形成需要的波束指向。超声波传感器是将超声波信号转换成其它能量信号(通常是电信号)的传感器；超声波是振动频率高于20kHz的机械波；它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点；超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。TOF传感器，其基本原理是通过连续发射 光脉冲(一般为不可见光)到被观测物体上，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行往返时间来得到目标物距离。
所述方法包括：步骤S101、步骤S102、步骤S103以及步骤S104。
步骤S101：确定无人飞行器的飞行前方的地面的坡度。
步骤S102：根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向，所述目标信号朝向指向所述飞行前方的地面。
步骤S103：将第一探测装置发送的探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
步骤S104：根据所述第一探测装置采集到的位置点的位置信息控制无人飞行器飞行。
本实施例中，确定无人飞行器的飞行前方的地面的坡度可以通过第一探测装置探测飞行前方的地面而得到，也可以通过其他传感器探测飞行前方的地面而得到。
飞行前方的地面有坡度时，无人飞行器在飞行过程中如果不关注前方飞行的地面，难以保障无人飞行器的飞行安全性，因此目标信号朝向指向需要关注飞行前方的地面。从根据采集到的位置点的位置信息控制无人飞行器飞行的角度看，目标信号朝向指向所述飞行前方的地面通常可以包括两种情况：一种可以是目标信号朝向垂直指向所述飞行前方的地面，即无人飞行器关注的目标区域是垂直指向所述飞行前方的地面的区域，如此能够近距离探测飞行前方的地面；另一种可以是目标信号朝向斜着指向所述飞行前方的地面，即目标信号朝向为斜前方，目标信号朝向与地面呈小于90°的锐角，如此能够远距离探测飞行前方的地面，对于同一坡度的地面，目标信号朝向与地面的锐角越小，能够越远距离探测飞行前方的地面。
根据地面的坡度确定目标信号朝向的方式很多。例如，目标信号朝向可以根据坡度的大小来确定：地面的坡度较大时，无人飞行器飞行时其前方视野相对狭窄，威胁飞行安全性的因素会增大，为了保证飞行安全性，目标信号朝向可以更靠近飞行前方的地面，以便于近距离探测地面，探测近距离地面的障碍物情况；地面的坡度较小时，无人飞行器飞行时其前方视野相对较宽，威胁飞行安全性的因素会减小，此时目标信号朝向可以稍微远离飞行前方的地面，以 便于远距离探测地面，探测远距离地面的障碍物情况；等等。目标信号朝向除了可以根据坡度的大小来确定外，还可以结合无人飞行器实际的工作模式、具体的作业、飞行方向等因素来综合确定：例如，对于同样坡度的同一个地面，上坡爬行和下坡飞行时目标信号朝向指向飞行前方的地面的角度可以不一样；对于同样坡度的两个不同地面，一个地面上是间隔种植的果树，一个地面上是专门种植的草，在两个不同地面，上坡爬行时目标信号朝向指向飞行前方的地面的角度可以不一样，下坡飞行时目标信号朝向指向飞行前方的地面的角度也可以不一样。
调整探测信号的信号朝向，可以采用机械调节方式调整探测信号的信号朝向至目标信号朝向，例如机械波信号可以采用机械调节方式进行调整；调整探测信号的信号朝向，也可以采用电子调整方式调整探测信号的信号朝向至目标信号朝向，例如相控阵雷达波信号可以采用电子调整方式进行调整。
地面有坡度时、地面的坡度改变时，探测信号的信号朝向会随着发生改变，第一探测装置采集到的位置点的位置信息也会及时快速发生变化，将这些变化的信息快速反馈到无人飞行器，无人飞行器根据第一探测装置采集到的位置点的位置信息能够规避障碍物，保证无人飞行器的飞行安全性，由于提前探测到地面的障碍物情况，无人飞行器可以不用放慢飞行速度，可以按照较大的飞行速度(例如水平速度)来飞行，进行安全、高效的作业。
本申请实施例无人飞行器的第一探测装置用于发送探测信号并根据接收到的回波信号确定环境中位置点的位置信息，由于探测信号的信号朝向能够根据飞行前方的地面的坡度进行调整，目标信号朝向指向飞行前方的地面，因此在复杂地形环境中，探测信号的信号朝向根据无人飞行器的飞行前方的地面的起伏趋势进行灵活调整，使得探测装置可以快速地探测到无人飞行器的飞行前方的地面的障碍物并使无人飞行器规避障碍物，保证无人飞行器的飞行安全性，另外，由于提前探测到地面的障碍物情况，无人飞行器不用放慢飞行速度，无人飞行器可以按照较大的飞行速度(例如水平飞行速度)来飞行，进行安全、高效的作业。
在实际应用中，并不是任何情况下需要关注地面的坡度，关注地面上的障碍物情况。在一实施例中，当无人飞行器当前的工作模式为第一工作模式时， 才会根据地面的坡度确定目标信号朝向。即所述方法还可以包括：确定无人飞行器当前的工作模式；此时步骤S102，所述根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向，可以包括：若所述当前的工作模式为第一工作模式，则根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向。
第一工作模式可以是指飞行时需要关注地面的坡度及地面上的障碍物情况或者进行的作业与地面的坡度及地面上的障碍物相关的工作模式。当前的工作模式为第一工作模式时，根据地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向。例如，无人飞行器在地势起伏不平的作业区域进行喷洒农药作业，或者，无人飞行器在山坡作业区域播撒种子，等等，考虑到喷洒或播撒的均匀性和有效性，无人飞行器不能距离地面太高，考虑到飞行安全性，无人飞行器又不能距离地面太近，在这种情况下，作业时需要关注地面坡度的变化，关注地面上的障碍物，根据地面坡度的变化，及时调整探测信号的信号朝向，以快速地探测到无人飞行器的飞行前方的地面的障碍物，使无人飞行器规避障碍物。
在一实施例中，所述第一工作模式包括无人飞行器相对于其下方的地面保持预设的高度飞行的模式。无人飞行器相对于其下方的地面保持预设的高度飞行，也可以称为仿地飞行。通过这种方式，能够使无人飞行器适应不同的地形，既可以保证飞行安全性，又可以达到更好的作业效果。
在一实施例中，为了得到更加精确的高度信息，为了使无人飞行器更安全地进行仿地飞行，无人飞行器可以专门设置测量高度的第二探测装置，第二探测装置用于感测无人飞行器相对于地面的高度。即所述无人飞行器还可以包括用于感测无人飞行器相对于地面高度的第二探测装置，此时，步骤S104，所述根据所述第一探测装置确定的位置点的位置信息控制无人飞行器飞行，可以包括：根据所述第一探测装置确定的位置点的位置信息和所述第二探测装置采集到的高度控制无人飞行器飞行。具体地，可以根据第一探测装置确定的位置点的位置信息确定无人飞行器的水平飞行速度，可以根据第二探测装置采集到的高度控制无人飞行器的垂直飞行速度。第二探测装置包括但不限于：雷达装置、超声波传感器、TOF传感器或者视觉传感器(例如双目视觉传感器)， 等等。
在一实施例中，若所述无人飞行器在爬坡飞行时，所述目标信号朝向垂直指向所述地面。当需要探测环境中垂直指向地面的位置点的位置信息时，目标信号朝向垂直指向所述地面。目标信号朝向垂直指向所述地面，能够使第一探测装置近距离探测飞行前方的地面。例如，无人飞行器在一个固定坡度的山坡上爬坡飞行，在山坡的果园喷洒农药时，需要探测山坡上果树的位置点的位置信息，以进行有效的农药喷洒作业，此时可以调整探测信号的信号朝向垂直指向地面，获取山坡上果树的位置点，一方面能够使无人飞行器在飞行时避免撞到果树，另一方面能够在山坡上长有果树的位置点进行有效的农药喷洒。
在一实施例中，若所述无人飞行器在爬坡飞行时，所述目标信号朝向偏离竖直方向的角度与所述坡度正相关；和/或，若所述无人飞行器在下坡飞行时，所述目标信号朝向偏离竖直方向的角度与所述坡度负相关。
无人飞行器在爬坡飞行时，即在上坡飞行时，目标信号朝向指向飞行前方的地面，随着坡度的增加，目标信号朝向偏离竖直方向的角度越大。如图2所示，无人飞行器在具有多个不同坡度(水平地面、坡度为θ1的坡面、坡度为θ2的坡面)、且坡度逐渐增加(0＜θ1＜θ2)的复杂环境中作业时，无人飞行器相对其下方的地面保持预定高度H0飞行，随着坡度的不断增加，目标信号朝向在指向坡度在不断增加的不同地面(水平地面、坡度为θ1的坡面、坡度为θ2的坡面)的过程中，目标信号朝向偏离竖直方向的角度是越来越大的，也就是说目标信号朝向偏离竖直方向的角度与所述坡度正相关。此时，随着坡度的不断增加，无人飞行器飞行时其视野不断变小，目标信号朝向更靠近飞行前方的地面，甚至垂直指向地面，以便于近距离快速探测地面是否存在障碍物，使无人飞行器规避障碍物，由于提前探测到地面的障碍物情况，无人飞行器可以不用放慢飞行速度，可以以较大的飞行速度(例如水平飞行速度)飞行，进行安全、高效的作业。
无人飞行器在下坡飞行时，目标信号朝向指向飞行前方的地面，随着坡度的减小，目标信号朝向偏离竖直方向的角度越小。如图3所示，无人飞行器在具有多个不同坡度(坡度为θ2的坡面、坡度为θ1的坡面、水平地面)、且坡度逐渐减小(θ2＞θ1＞0)的复杂环境中作业时，无人飞行器相对其下方 的地面保持预定高度H0飞行，随着坡度的不断减小，目标信号朝向在指向坡度在不断减小的不同地面(坡度为θ2的坡面、坡度为θ1的坡面、水平地面)的过程中，目标信号朝向偏离竖直方向的角度是越来越小的，也就是说目标信号朝向偏离竖直方向的角度与所述坡度负相关。此时，随着坡度的不断减小，无人飞行器飞行时其前方视野不断变大，目标信号朝向可以指向更加远离飞行前方的地面，以便于远距离探测地面是否存在障碍物，并使无人飞行器规避障碍物，由于提前探测到地面的障碍物情况，无人飞行器可以不用放慢飞行速度，可以以较大的飞行速度(例如水平飞行速度)飞行，进行安全、高效的作业。
在一实施例中，所述方法还可以包括：若所述当前的工作模式为第二工作模式，则将所述无人飞行器的速度方向确定为所述第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向。
第二工作模式可以是指飞行时不需要关注地面的坡度及地面上的障碍物情况或者飞行时与地面的坡度及地面上的障碍物情况不相关的工作模式。在第二工作模式下无人飞行器可以在一个较高的高度下安全飞行，无需关注地面，无需关注地面上的障碍物情况，此时需要关注的是速度方向是否存在障碍物，因此将所述无人飞行器的速度方向确定为所述第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向。
所述第二工作模式包括航线飞行模式和/或返航模式。在航线飞行模式和/或返航模式下，无人飞行器可以在一个较高的高度下进行航线飞行和/或返航，探测信号的目标信号朝向为无人飞行器的速度方向，以使第一探测装置快速探测速度方向是否存在障碍物，并在存在障碍物时使无人飞行器规避障碍物，如此即可满足安全飞行的要求。
在一实施例中，可以利用无人飞行器的除第一探测装置之外的其他探测装置采集到的位置点的位置信息确定地面的坡度。所述其他探测装置可以包括如前所述的第二探测装置，也可以是不同于所述第二探测装置的探测装置。所述其他探测装置可以为视觉传感器(例如双目视觉传感器)。在无人飞行器的飞行过程中，所述其他探测装置可以获取无人飞行器的飞行前方的地面上的位置点的位置信息，并根据所述位置点的位置信息确定所述地面的坡度。
在一实施例中，可以直接利用第一探测装置采集到的位置点的位置信息确 定地面的坡度。即步骤S101，所述确定无人飞行器的飞行前方的地面的坡度，可以包括：子步骤S1011和子步骤S1012。
子步骤S1011：获取历史时刻所述第一探测装置采集到的飞行前方的地面的位置点的位置信息。
子步骤S1012：根据所述地面的位置点的位置信息确定所述地面的坡度。
本实施例中，获取历史时刻的位置点的位置信息，一方面能够直接充分利用第一探测装置已经采集的位置点的位置信息，另一方面能够直接快速根据位置点的位置信息确定飞行前方的地面的坡度，不用花时间专门等待第一探测装置发射探测信号、采集飞行前方的地面的位置点的位置信息。
通常情况下，第一探测装置每间隔一段时间对飞行前方的地面发射探测信号以探测前方的地面。如果前方地面地势变化不大，间隔的时间可以长一点，如果前方地面地势变化较大，地形较为复杂，则间隔的时间可以短一点。历史时刻可以是之前第一探测装置间隔较长时间采集的位置信息，也可以是之前第一探测装置间隔较短时间采集的位置信息。不管是间隔较长时间采集还是间隔较短时间采集，为了得到当前地面更为接近、较为准确的坡度信息，历史时刻可以是上一时刻，地面的位置点的位置信息可以是第一探测装置在上一时刻采集到的飞行前方的地面的位置点的位置信息。
其中，子步骤S1012，根据所述地面的位置点的位置信息确定所述地面的坡度之前，还可以根据预先设置的剔除位置点的位置信息的要求或者标准对地面的位置点的位置信息进行杂点剔除，去掉一些具有噪声的位置信息，以根据去掉噪声后的位置点的位置信息得到更为准确的地面的坡度。
在一实施例中，子步骤S1012，所述根据所述地面的位置点的位置信息确定所述地面的坡度，还可以包括：根据所述地面的位置点的位置信息拟合参考平面，将所述参考平面的坡度确定为所述地面的坡度。
本实施例中，可以采用平面(或曲面)拟合的方法得到参考平面，拟合完成后，地面的这些位置点到该参考平面的距离最小。然后再确定参考平面与水平面的夹角即为参考平面的坡度，将该参考平面的坡度确定为所述地面的坡度。
在一实施例中，步骤S103，所述将第一探测装置发送的探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向，可以包括：子步骤S1031和子步骤S1032。
子步骤S1031：获取第一探测装置中发射所述探测信号的发射部件的姿态。
子步骤S1032：根据所述发射部件的姿态将所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
探测信号是第一探测装置的发射部件发射的，因此探测信号的信号朝向与发射部件的姿态有关，先获取发射部件的姿态，再根据发射部件的姿态调整探测信号的信号朝向至目标信号朝向。
在一实施例中，所述无人飞行器包括机身和用于感测机身姿态的姿态传感器，所述第一探测装置安装在机身上或者通过承载件安装在所述机身上，子步骤S1031，所述获取第一探测装置中发射所述探测信号的发射部件的姿态，可以包括：子步骤S10311、子步骤S10312以及子步骤S10313。
子步骤S10311：获取所述姿态传感器采集到的姿态。
子步骤S10312：获取所述机身与所述第一探测装置之间的相对位置。
子步骤S10313：根据所述姿态和所述相对位置确定所述发射部件的姿态。
姿态传感器是基于微机电系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)技术的高性能三维运动姿态测量系统。它包含三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的低功耗ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据。利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据。第一探测装置安装在无人飞行器的机身上，姿态传感器可以感测无人飞行器的机身的姿态，机身的姿态再结合机身与所述第一探测装置之间的相对位置即可确定第一探测装置的发射部件的姿态。
调整探测信号的信号朝向可以有两种方式：一种是电子方式调整，一种是机械方式调整，具体说明如下。
在一实施例中，所述发射部件为相控阵雷达天线，子步骤S1032，所述根据所述发射部件的姿态将所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向，可以包括：根据所述相控阵雷达天线的姿态将所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
相控阵雷达天线在相位和幅度上独立受波控和移相器控制，能得到精确可预测的辐射方向图和波束指向。相控阵雷达工作时根据相控阵雷达天线的姿态 通过馈线网络将功率分配到每个相控阵雷达天线，通过大量独立的相控阵雷达天线将能量辐射出去并在空间进行功率合成，形成需要的目标信号朝向。
在一实施例中，无人飞行器包括承载并调整所述发射部件姿态的姿态调节机构，子步骤S1032，所述根据所述发射部件的姿态将所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向，可以包括：根据所述发射部件的姿态控制姿态调节机构调整所述发射部件的姿态以使所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
本实施例中，通过控制姿态调节机构调整所述发射部件的姿态，从而使探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。本实施方式适合对机械波信号的信号朝向进行调整。
下面以一个具体的例子来说明本申请实施例的方法。在下面的例子中，第一探测装置为相控阵雷达，姿态传感器为惯性测量单元(IMU，Inertial Measurement Unit)。
(1)飞行前方的地面的坡度预估：
依照上一时刻调整波束指向后的雷达探测结果，对环境中飞行前方的地面的坡度进行预估。雷达探测结果主要由一系列位置点{T 1,T 2,…T N}组成，每个反射点包括探测的障碍物相对雷达的位置信息{x,y,z}和电磁信息{P,R,S}等。
电磁信息{P,R,S}中，P表示探测的障碍物的反射能量、R表示探测的障碍物的等效反射面积(RCS，Radar Cross-Section)，S表示探测的障碍物的信噪比(SNR，Signal-to-Noise Ratio)。
根据位置点的电磁信息和预设电磁剔除标准，对上述这一系列的位置点进行杂点剔除，得到剔除杂点后的位置点的位置信息{x,y,z}，然后再利用平面(曲面)拟合等方法，对作业环境进行三维建模，再利用模型对作业环境的地形进行预估，得到飞行前方的地面的坡度(用θ表示)，还可以得到无人飞行器相对下方地面的高度(用H0表示)，等。
(2)结合无人飞行器当前的作业需求，根据地面的坡度θ，确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向垂直指向地面。
(3)雷达姿态估计：
利用无人飞行器上的惯性测量单元得到无人飞行器实时的姿态，再根据雷 达相对无人飞行器的安装位置，得到雷达实时的姿态。
(4)信号朝向调整：
根据步骤2的目标信号朝向垂直指向地面以及步骤3的估计出的雷达的姿态进行信号朝向调整，使调整后的目标信号朝向AB垂直指向地面，如图4所示，最终满足如下关系：σ＝π/2-(θ+β)，σ表示垂直指向地面的目标信号朝向AB与无人飞行器的机身机翼所在平面L1的夹角，β表示无人飞行器的机身机翼所在平面L1与水平面L0之间的夹角。
参见图5，图5是本申请无人飞行器一实施例的结构示意图，所述无人飞行器100包括第一探测装置3，所述第一探测装置3用于发送探测信号并根据接收到的所述探测信号的回波信号确定环境中位置点的位置信息，所述无人飞行器100还包括：存储器1和处理器2；第一探测装置3、存储器1分别与处理器2通过总线连接。处理器2可以是微控制单元、中央处理单元或数字信号处理器，等等。存储器1可以是Flash芯片、只读存储器、磁盘、光盘、U盘或者移动硬盘等等。本实施例的无人飞行器能够执行上述无人飞行器的控制方法中的步骤，相关内容的详细说明，请参见上述无人飞行器的控制方法的相关内容，在此不再赘叙。
所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
确定无人飞行器的飞行前方的地面的坡度；根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向，所述目标信号朝向指向所述飞行前方的地面；将第一探测装置发送的探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向；根据所述第一探测装置采集到的位置点的位置信息控制无人飞行器飞行。
其中，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：确定无人飞行器当前的工作模式；若所述当前的工作模式为第一工作模式，则根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向。
其中，所述第一工作模式包括无人飞行器相对于其下方的地面保持预设的高度飞行的模式。
其中，所述无人飞行器包括用于感测无人飞行器相对于地面高度的第二探测装置，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：根据所述第一 探测装置确定的位置点的位置信息和所述第二探测装置采集到的高度控制无人飞行器飞行。
其中，若所述无人飞行器在爬坡飞行时，所述目标信号朝向垂直指向所述地面。
其中，若所述无人飞行器在爬坡飞行时，所述目标信号朝向偏离竖直方向的角度与所述坡度正相关；和/或若所述无人飞行器在下坡飞行时，所述目标信号朝向偏离竖直方向的角度与所述坡度负相关。
其中，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：若所述当前的工作模式为第二工作模式，则将所述无人飞行器的速度方向确定为所述第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向。
其中，所述第二工作模式包括航线飞行模式和/或返航模式。
其中，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：获取历史时刻所述第一探测装置采集到的飞行前方的地面的位置点的位置信息；根据所述地面的位置点的位置信息确定所述地面的坡度。
其中，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：根据所述地面的位置点的位置信息拟合参考平面，将所述参考平面的坡度确定为所述地面的坡度。
其中，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：获取第一探测装置中发射所述探测信号的发射部件的姿态；根据所述发射部件的姿态将所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
其中，所述无人飞行器包括机身和用于感测机身姿态的姿态传感器，所述第一探测装置安装在机身上或者通过承载件安装在所述机身上，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：获取所述姿态传感器采集到的姿态；获取所述机身与所述第一探测装置之间的相对位置；根据所述姿态和所述相对位置确定所述发射部件的姿态。
其中，所述发射部件为相控阵雷达天线，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：根据所述相控阵雷达天线的姿态将所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
其中，无人飞行器包括承载并调整所述发射部件姿态的姿态调节机构，所 述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：根据所述发射部件的姿态控制姿态调节机构调整所述发射部件的姿态以使所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
其中，第一探测装置包括相控阵雷达、超声波传感器、飞行时间传感器中的至少一种。
其中，所述探测信号包括雷达波信号、声波信号或者光信号。
本申请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，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现如上任一所述的无人飞行器的控制方法。相关内容的详细说明请参见上述相关内容部分，在此不再赘叙。
其中，该计算机可读存储介质可以是上述无人飞行器的内部存储单元，例如硬盘或内存。该计算机可读存储介质也可以是外部存储设备，例如配备的插接式硬盘、智能存储卡、安全数字卡、闪存卡，等等。
应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
以上所述，仅为本申请的具体实施例，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (33)

  1. 一种无人飞行器的控制方法，其特征在于，所述无人飞行器包括第一探测装置，所述第一探测装置用于发送探测信号并根据接收到的所述探测信号的回波信号确定环境中位置点的位置信息，所述方法包括：
    确定无人飞行器的飞行前方的地面的坡度；
    根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向，所述目标信号朝向指向所述飞行前方的地面；
    将第一探测装置发送的探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向；
    根据所述第一探测装置采集到的位置点的位置信息控制无人飞行器飞行。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    确定无人飞行器当前的工作模式；
    所述根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向，包括：
    若所述当前的工作模式为第一工作模式，则根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向。
  3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一工作模式包括无人飞行器相对于其下方的地面保持预设的高度飞行的模式。
  4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述无人飞行器包括用于感测无人飞行器相对于地面高度的第二探测装置，
    所述根据所述第一探测装置确定的位置点的位置信息控制无人飞行器飞行，包括：
    根据所述第一探测装置确定的位置点的位置信息和所述第二探测装置采集到的高度控制无人飞行器飞行。
  5. 根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，
    若所述无人飞行器在爬坡飞行时，所述目标信号朝向垂直指向所述地面。
  6. 根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，
    若所述无人飞行器在爬坡飞行时，所述目标信号朝向偏离竖直方向的角度与所述坡度正相关；和/或
    若所述无人飞行器在下坡飞行时，所述目标信号朝向偏离竖直方向的角度与所述坡度负相关。
  7. 根据权利要求2-6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    若所述当前的工作模式为第二工作模式，则将所述无人飞行器的速度方向确定为所述第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向。
  8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二工作模式包括航线飞行模式和/或返航模式。
  9. 根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述确定无人飞行器的飞行前方的地面的坡度，包括：
    获取历史时刻所述第一探测装置采集到的飞行前方的地面的位置点的位置信息；
    根据所述地面的位置点的位置信息确定所述地面的坡度。
  10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述地面的位置点的位置信息确定所述地面的坡度，包括：
    根据所述地面的位置点的位置信息拟合参考平面，将所述参考平面的坡度确定为所述地面的坡度。
  11. 根据权利要求1-10任一项所述的方法，其特征在于，所述将第一探测装置发送的探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向，包括：
    获取第一探测装置中发射所述探测信号的发射部件的姿态；
    根据所述发射部件的姿态将所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
  12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述无人飞行器包括机身和用于感测机身姿态的姿态传感器，所述第一探测装置安装在机身上或者通过承载件安装在所述机身上，
    所述获取第一探测装置中发射所述探测信号的发射部件的姿态，包括：
    获取所述姿态传感器采集到的姿态；
    获取所述机身与所述第一探测装置之间的相对位置；
    根据所述姿态和所述相对位置确定所述发射部件的姿态。
  13. 根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述发射部件为相 控阵雷达天线，所述根据所述发射部件的姿态将所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向，包括：
    根据所述相控阵雷达天线的姿态将所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
  14. 根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，无人飞行器包括承载并调整所述发射部件姿态的姿态调节机构，所述根据所述发射部件的姿态将所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向，包括：
    根据所述发射部件的姿态控制姿态调节机构调整所述发射部件的姿态以使所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
  15. 根据权利要求1-14任一项所述的方法，其特征在于，第一探测装置包括相控阵雷达、超声波传感器、飞行时间传感器中的至少一种。
  16. 根据权利要求1-15任一项所述的方法，其特征在于，所述探测信号包括雷达波信号、声波信号或者光信号。
  17. 一种无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器包括第一探测装置，所述第一探测装置用于发送探测信号并根据接收到的所述探测信号的回波信号确定环境中位置点的位置信息，所述无人飞行器还包括：存储器和处理器；
    所述存储器用于存储计算机程序；
    所述处理器用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
    确定无人飞行器的飞行前方的地面的坡度；
    根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向，所述目标信号朝向指向所述飞行前方的地面；
    将第一探测装置发送的探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向；
    根据所述第一探测装置采集到的位置点的位置信息控制无人飞行器飞行。
  18. 根据权利要求17所述的无人飞行器，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
    确定无人飞行器当前的工作模式；
    若所述当前的工作模式为第一工作模式，则根据所述地面的坡度确定第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向。
  19. 根据权利要求18所述的无人飞行器，其特征在于，所述第一工作模式包括无人飞行器相对于其下方的地面保持预设的高度飞行的模式。
  20. 根据权利要求19所述的无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器包括用于感测无人飞行器相对于地面高度的第二探测装置，
    所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
    根据所述第一探测装置确定的位置点的位置信息和所述第二探测装置采集到的高度控制无人飞行器飞行。
  21. 根据权利要求17-20任一项所述的无人飞行器，其特征在于，
    若所述无人飞行器在爬坡飞行时，所述目标信号朝向垂直指向所述地面。
  22. 根据权利要求17-21任一项所述的无人飞行器，其特征在于，
    若所述无人飞行器在爬坡飞行时，所述目标信号朝向偏离竖直方向的角度与所述坡度正相关；和/或
    若所述无人飞行器在下坡飞行时，所述目标信号朝向偏离竖直方向的角度与所述坡度负相关。
  23. 根据权利要求18-22任一项所述的无人飞行器，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
    若所述当前的工作模式为第二工作模式，则将所述无人飞行器的速度方向确定为所述第一探测装置发送的探测信号的目标信号朝向。
  24. 根据权利要求23所述的无人飞行器，其特征在于，所述第二工作模式包括航线飞行模式和/或返航模式。
  25. 根据权利要求17-24任一项所述的无人飞行器，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
    获取历史时刻所述第一探测装置采集到的飞行前方的地面的位置点的位置信息；
    根据所述地面的位置点的位置信息确定所述地面的坡度。
  26. 根据权利要求25所述的无人飞行器，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
    根据所述地面的位置点的位置信息拟合参考平面，将所述参考平面的坡度确定为所述地面的坡度。
  27. 根据权利要求17-26任一项所述的无人飞行器，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
    获取第一探测装置中发射所述探测信号的发射部件的姿态；
    根据所述发射部件的姿态将所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
  28. 根据权利要求27所述的无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器包括机身和用于感测机身姿态的姿态传感器，所述第一探测装置安装在机身上或者通过承载件安装在所述机身上，
    所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
    获取所述姿态传感器采集到的姿态；
    获取所述机身与所述第一探测装置之间的相对位置；
    根据所述姿态和所述相对位置确定所述发射部件的姿态。
  29. 根据权利要求27或28所述的无人飞行器，其特征在于，所述发射部件为相控阵雷达天线，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
    根据所述相控阵雷达天线的姿态将所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
  30. 根据权利要求27或28所述的无人飞行器，其特征在于，无人飞行器包括承载并调整所述发射部件姿态的姿态调节机构，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
    根据所述发射部件的姿态控制姿态调节机构调整所述发射部件的姿态以使所述探测信号的信号朝向调整至所述目标信号朝向。
  31. 根据权利要求17-30任一项所述的无人飞行器，其特征在于，第一探测装置包括相控阵雷达、超声波传感器、飞行时间传感器中的至少一种。
  32. 根据权利要求17-31任一项所述的无人飞行器，其特征在于，所述探测信号包括雷达波信号、声波信号或者光信号。
  33. 一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现如权利要求1-16任一项所述的无人飞行器的控制方法。
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