一种无人机伞降方法及装置与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机伞降方法及装置。


背景技术：

2.无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。随着无人机技术的发展进步，小型固定翼无人机在民用领域得到越来越多的应用，但是无人机使用单位往往没有专业的飞行操控人员和专用场地，而传统的遥控滑降对操控人员的技能要求较高，这导致降落成为无人机损伤的高发阶段，再加上滑降对降落场地的长度、平整度、开阔性要求高，合适的场地不易寻找，这些因素导致小型无人机的使用受到很大限制。相对于滑降而言，伞降操控简单，对场地要求低，很适合作为民用无人机应用领域的降落方式。
3.但是现有技术中的无人机的伞降方法通常为：无人机在检测到危险后立即开伞，而没有对降落伞的开伞时机进行评估。没有对开伞时机进行评估的无人机在开伞后容易发生伞绳缠绕的危险，从而导致无人机无法安全地降落而坠毁的情况。一方面损坏无人机，造成经济损失，另一方面，还有可能对地面上的已有建筑或行人造成伤害。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种无人机伞降方法及装置，在无人机处于危险状态时通过全面采集无人机运动数据来对开伞时机进行综合评估，保证无人机伞降的安全性。
5.本技术实施例的第一方面提供了一种无人机伞降方法，包括：
6.当无人机处于危险状态时，持续监测无人机的实时运动数据；其中，实时运动数据包括：第一数据和第二数据；第二数据为时间数据或高度数据；
7.根据第一数据和预设数据，持续计算并获取第一数据和预设数据之间的实时匹配度；
8.根据第二数据，确定无人机所处的开伞区间；
9.根据无人机所处的开伞区间，结合实时匹配度，判断无人机是否需控制所述降落伞开伞。
10.在第一方面的一种可能的实现方式中，根据无人机所处的开伞区间，结合实时匹配度，判断无人机是否需控制降落伞开伞，具体为：
11.当第二数据为时间数据时，根据时间数据确定无人机所处的开伞区间；其中，所述开伞区间为根据时间从短到长依次划分的第一时间区间和第二时间区间；
12.当无人机处于所述第一时间区间时，判断实时匹配度是否满足开伞要求，若满足，则控制降落伞开伞；若不满足，则保持降落伞不开伞；
13.当无人机处于所述第二时间区间时，强制降落伞开伞。
14.在第一方面的一种可能的实现方式中，根据无人机所处的开伞区间，结合实时匹配度，判断无人机是否需控制降落伞开伞，具体为：
15.当第二数据为高度数据时，根据高度数据确定无人机所处的开伞区间；其中，开伞
区间为根据高度从大到小依次划分的第一高度区间、第二高度区间和第三高度区间；
16.当无人机处于第一高度区间时，判断实时匹配度是否满足开伞要求，若满足，则控制降落伞开伞；若不满足，则保持降落伞不开伞；
17.当无人机处于第二高度区间时，判断实时匹配度是否开始降低，若是，则控制降落伞开伞；若不是，则保持降落伞不开伞；
18.当无人机处于第三高度区间时，强制降落伞开伞。
19.在第一方面的一种可能的实现方式中，第一数据包括：速度数据、角速度数据、角度数据、环境数据、加速度数据和电机运行数据；
20.其中，速度数据包括：无人机的前后方向速度、左右方向速度和上下方向速度；
21.角速度数据包括：无人机的俯仰方向角速度、横滚方向角速度和自转方向角速度；
22.角度数据包括：无人机的自旋角度、俯仰角度和侧倾角度；
23.环境数据包括：风向和风速；
24.加速度数据包括：无人机的前后方向加速度、左右方向加速度和上下方向加速度；
25.电机运行数据包括：电机功率和电机转速。
26.在第一方面的一种可能的实现方式中，判断实时匹配度是否满足开伞要求，具体为：
27.获取预设匹配度，当实时匹配度大于预设匹配度时，实时匹配度满足开伞要求；
28.当实时匹配度小于预设匹配度时，实时匹配度不满足开伞要求。
29.本技术实施例的第二方面提供了一种无人机伞降装置，包括：监测模块、计算模块、确定模块和控制模块；
30.其中，监测模块用于当无人机处于危险状态时，持续监测无人机的实时运动数据；其中，实时运动数据包括：第一数据和高度数据；
31.计算模块用于根据第一数据和预设数据，持续计算并获取第一数据和预设数据之间的实时匹配度；
32.确定模块用于根据第二数据，确定无人机所处的开伞区间；
33.控制模块用于根据无人机所处的开伞区间，结合实时匹配度，判断无人机是否需控制所述降落伞开伞。
34.在第二方面的一种可能的实现方式中，控制模块用于根据无人机所处的开伞区间，结合实时匹配度，判断无人机是否需控制降落伞开伞，具体为：
35.当第二数据为时间数据时，根据时间数据确定无人机所处的开伞区间；其中，所述开伞区间为根据时间从短到长依次划分的第一时间区间和第二时间区间；
36.当无人机处于所述第一时间区间时，判断实时匹配度是否满足开伞要求，若满足，则控制降落伞开伞；若不满足，则保持降落伞不开伞；
37.当无人机处于所述第二时间区间时，强制降落伞开伞。
38.在第二方面的一种可能的实现方式中，控制模块用于根据无人机所处的开伞区间，结合实时匹配度，判断无人机是否需控制降落伞开伞，具体为：
39.当第二数据为高度数据时，根据高度数据确定无人机所处的开伞区间；其中，开伞区间为根据高度从大到小依次划分的第一高度区间、第二高度区间和第三高度区间；
40.当无人机处于第一高度区间时，判断实时匹配度是否满足开伞要求，若满足，则控
制降落伞开伞；若不满足，则保持降落伞不开伞；
41.当无人机处于第二高度区间时，判断实时匹配度是否开始降低，若是，则控制降落伞开伞；若不是，则保持降落伞不开伞；
42.当无人机处于第三高度区间时，强制降落伞开伞。
43.在第二方面的一种可能的实现方式中，第一数据包括：速度数据、角速度数据、角度数据、环境数据、加速度数据和电机运行数据；
44.其中，速度数据包括：无人机的前后方向速度、左右方向速度和上下方向速度；
45.角速度数据包括：无人机的俯仰方向角速度、横滚方向角速度和自转方向角速度；
46.角度数据包括：无人机的自旋角度、俯仰角度和侧倾角度；
47.环境数据包括：风向和风速；
48.所述加速度数据包括：无人机的前后方向加速度、左右方向加速度和上下方向加速度；
49.所述电机运行数据包括：电机功率和电机转速。
50.在第二方面的一种可能的实现方式中，判断实时匹配度是否满足开伞要求，具体为：
51.获取预设匹配度，当实时匹配度大于预设匹配度时，实时匹配度满足开伞要求；
52.当实时匹配度小于预设匹配度时，实时匹配度不满足开伞要求。
53.相比于现有技术，本发明实施例提供的一种无人机伞降方法及装置，其有益效果在于：本发明实施例的伞降方法，在无人机处于危险状态时，全面采集了无人机的运动数据，并根据所述运动数据定制了不同的开伞策略，以使在无人机处于不同的高度区间时，能够在当前条件下找到最佳的开伞时机，从而大大降低伞绳和无人机缠绕的风险，从而保证无人机伞降的安全性。
附图说明
54.图1是本发明一实施例提供的一种无人机伞降方法的流程示意图；
55.图2是本发明一实施例提供的一种无人机伞降装置的结构示意图。
具体实施方式
56.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。
57.参照图1，是本发明一实施例提供的一种无人机伞降方法的流程示意图，包括：
58.s101：当无人机处于危险状态时，持续监测无人机的实时运动数据，实时运动数据包括：第一数据和第二数据。
59.在本实施例中，无人机的危险状态包括但不限于以下情况：无人机整机电量低于预设最低电量值、无人机下降速度大于预设速度值、无人机受撞击力度值大于预设阈值、无人机飞行角度大于预设最大角度值、无人机信号连接失灵、无人机姿态控制失败。
60.在本实施例中，所述第二数据为时间数据或高度数据。
61.在一具体实施例中，所述第一数据包括：速度数据、角速度数据、角度数据、环境数据、加速度数据和电机运行数据。其中，所述速度数据包括：无人机的前后方向速度、左右方向速度和上下方向速度；所述角速度数据包括：无人机的俯仰方向角速度、横滚方向角速度和自转方向角速度；所述角度数据包括：无人机的自旋角度、俯仰角度和侧倾角度；所述环境数据包括：风向和风速；所述加速度数据包括：无人机的前后方向加速度、左右方向加速度和上下方向加速度；所述电机运行数据包括：电机功率和电机转速。由于获取了以上第一数据，能够结合角度数据、速度数据、角速度数据、环境数据、加速度数据和电机运行数据综合对开伞时机进行评价，为开伞时机的判断提供了全面的数据支持，从而提高判断开伞时机的准确性。
62.s102：根据第一数据和预设数据，持续计算并获取第一数据和预设数据之间的实时匹配度。
63.s103：根据第二数据，确定无人机所处的开伞区间。
64.s104：根据无人机所处的开伞区间，结合实时匹配度，判断无人机是否需控制降落伞开伞。
65.在本实施例中，所述根据所述无人机所处的开伞区间，结合实时匹配度，判断所述无人机是否需控制所述降落伞开伞，具体为：
66.当所述第二数据为所述时间数据时，根据所述时间数据确定所述无人机所处的开伞区间；其中，所述开伞区间为根据时间从短到长依次划分的第一时间区间和第二时间区间；当所述无人机处于所述第一时间区间时，判断所述实时匹配度是否满足开伞要求，若满足，则控制所述降落伞开伞；若不满足，则保持所述降落伞不开伞；当所述无人机处于所述第二时间区间时，强制所述降落伞开伞。
67.当所述第二数据为所述高度数据时，根据所述高度数据确定所述无人机所处的开伞区间；其中，所述开伞区间为根据高度从大到小依次划分的第一高度区间、第二高度区间和第三高度区间；当所述无人机处于所述第一高度区间时，判断所述实时匹配度是否满足开伞要求，若满足，则控制所述降落伞开伞；若不满足，则保持所述降落伞不开伞；当所述无人机处于所述第二高度区间时，判断所述实时匹配度是否开始降低，若是，则控制所述降落伞开伞；若不是，则保持所述降落伞不开伞；当所述无人机处于所述第三高度区间时，强制所述降落伞开伞。
68.在本实施例中，所述判断所述实时匹配度是否满足开伞要求，具体为：获取预设匹配度，当所述实时匹配度大于所述预设匹配度时，所述实时匹配度满足开伞要求；当所述实时匹配度小于所述预设匹配度时，所述实时匹配度不满足开伞要求。
69.在一具体实施例中，所述第一时间区间和所述第一高度区间均包括n个子区间，每个所述子区间对应n个预设匹配度；其中，n为大于等于2的正整数。
70.优选地，所述第一时间区间有两个子区间，分别为第一时间子区间和第二时间子区间；所述第一时间子区间对应的第一预设匹配度为95％、所述第二时间子区间对应的第二预设匹配度为70％。
71.假设无人机处于危险状态、且无人机处于所述第一时间区间的所述第一时间子区间内时，持续计算实时的第一数据和所述预设数据之间的实时匹配度。当所述实时匹配度大于95％时，实时匹配度满足开伞要求，控制降落伞开伞；否则保持降落伞不开伞。当无人
机处于所述第一时间区间的所述第二时间子区间内时，持续计算实时的第一数据和所述预设数据之间的实时匹配度。当所述实时匹配度大于70％时，实时匹配度满足开伞要求，控制降落伞开伞；否则保持降落伞不开伞。上述说明了当无人机处于危险状态、且无人机刚好处于第一时间子区间内的情况；当无人机处于危险状态、而无人机刚好处于第一时间区间内的任意一个子区间之内时，则直接按照上述同样的流程进行开伞时机的判断即可，在此便不再赘述。
72.优选地，第一高度区间内有三个子区间，分别为第一高度子区间、第二高度子区间和第三高度子区间；所述第一高度子区间对应的第三预设匹配度为80％、所述第二高度子区间对应的第四预设匹配度为70％、所述第三高度子区间对应的第五预设匹配度为60％。
73.假设无人机处于危险状态、且无人机处于所述第一高度区间的所述第一高度子区间内时，持续计算实时的第一数据和所述预设数据之间的实时匹配度。当所述实时匹配度大于80％时，实时匹配度满足开伞要求，控制降落伞开伞；否则保持降落伞不开伞。当无人机处于所述第一高度区间的所述第二高度子区间内时，持续计算实时的第一数据和所述预设数据之间的实时匹配度。当所述实时匹配度大于70％时，实时匹配度满足开伞要求，控制降落伞开伞；否则保持降落伞不开伞。当无人机的高度数据处于所述第一高度区间的所述第三高度子区间内时，持续计算实时的第一数据和所述预设数据之间的实时匹配度。当所述实时匹配度大于60％时，实时匹配度满足开伞要求，控制降落伞开伞；否则保持降落伞不开伞。上述说明了当无人机处于危险状态、且无人机刚好处于第一高度子区间内的情况；当无人机处于危险状态、而无人机刚好处于第一高度区间内的任意一个子区间之内时，则直接按照上述同样的流程进行开伞时机的判断即可，在此便不再赘述。
74.在一具体实施例中，子区间、预设匹配度的个数可以根据实际需要进行设计，多个预设匹配度数值也可以根据实际需要进行设置，以满足不同使用者对无人机伞降的不同精度要求。
75.由上述可得，当无人机处于危险状态、且无人机刚好处于第一时间区间或者第一高度区间时，由于所述第一时间区间和第一高度区间均包括若干个子区间，每个子区间都对应着不同的预设匹配度，有利于无人机灵活地调整开伞时机，在一定高度条件下确定最佳开伞时机，从而最大程度的保证了无人机的安全降落。而不是在第一时间区间或者第一高度区间内一昧地追求同一个预设匹配度，当该预设匹配度设置的过高，则无人机迟迟不进行伞降会错失很多不错的开伞时机；假如预设匹配度设置的过低，则无人机轻易开伞便无法很好的避免伞绳缠绕的危险。
76.在本实施例中，由于无人机处于第一时间区间、第二时间区间时，分别对应着无人机降落时长较短、较长的情况，所以本发明提供对这两种情况制定了不同的开伞策略。其中，所述无人机降落时长是自确定无人机处于危险状态时开始计时得到的时间数据。
77.假设无人机处于危险状态时，有以下两种情况：
78.当无人机处于第一时间区间，即无无人机降落时长较短时，便可以在处于危险状态后，进行匹配度是否满足的判断，以追求最佳开伞时机。无人机在匹配度满足时进行开伞，便能充分地避免伞绳缠绕的危险。当无人机处于第一时间区间内、且实时匹配度一直不满足开伞要求时，保持所述降落伞不开伞。
79.当无人机处于第二时间区间，即无人机降落时长较长时，则无需考虑匹配度如何
强制开伞。当无人机降落时长较长时，意味着此时有开伞的紧迫性，只有立即开伞才能保证无人机的安全。
80.在本实施例中，由于无人机处于第一高度区间、第二高度区间和第三高度区间时，分别对应着无人机距离地面较远、较近、很近的情况，所以本发明提供对这三种情况制定了不同的开伞策略。
81.假设无人机处于危险状态时，有以下三种情况：
82.当无人机处于第一高度区间，即无人机距离地面较远时，由于无人机离地面仍有一定的空间，便可以在处于危险状态后，进行匹配度是否满足的判断，以追求最佳开伞时机。无人机在匹配度满足时进行开伞，便能充分地避免伞绳缠绕的危险。当无人机处于第一高度区间内、且实时匹配度一直不满足开伞要求时，保持所述降落伞不开伞。
83.当无人机处于第二高度区间，即无人机距离地面较近时，所以无人机不再需要将满足实时匹配度作为开伞要求，只需要追求最大实时匹配度即可。即，当计算的实时匹配度开始降低时，控制降落伞开伞，便能一定程度上避免伞绳缠绕的危险。当无人机处于第二高度区间内、且实时匹配度一直未出现降低时，保持所述降落伞不开伞。
84.当无人机处于第三高度区间，即无人机距离地面较近且接近无人机的强制开伞高度时，则无需考虑匹配度如何强制开伞。因为当无人机的高度低于强制开伞高度、且无人机仍未开伞时，意味着无人机无论是否开伞都将导致无人机的损坏。所以当无人机处于第三高度区间时，意味着此时有开伞的紧迫性，只有立即开伞才能保证无人机的安全。
85.由上述三种情况可得，本发明能够在无人机在处于危险状态的前提下，通过全面采集无人机运动数据来对开伞时机进行综合评估，从而制定不同的开伞策略。而在无人机处于不同的高度区间时，虽然开伞策略不同，但都是为了在当前有限的条件下找到最佳的开伞时机，从而大大降低伞绳和无人机缠绕的风险，从而保证无人机伞降的安全性。同时，由于开伞策略不同，增加了无人机开伞的灵活性，能够在多样的环境中保证无人机的伞降安全，增加了无人机伞降的实用性。
86.在一优选实施例中，所述实时匹配度的计算为：
87.预设数据为：
88.(1)环境数据：风速1～9m/s、风向：非正后方。
89.(2)角度数据：自旋角度：
‑
90～90
°
、俯仰角度：
‑
90～90
°
、侧倾角度：
‑
180～180
°
。
90.(3)速度数据：前后方向速度：
‑
20～20m/s、上下方向速度：
‑
20～20m/s、左右方向速度：
‑
20～20m/s。
91.(4)角速度数据：0<俯仰方向角速度<90
°
/s、0<横滚方向角速度<90
°
/s、0<自转方向角速度<90
°
/s。
92.(5)加速度数据：前后方向加速度：
‑
2～2m/s2、上下方向加速度：
‑
0.2～0.2m/s2、左右方向速度：
‑
2～2m/s2。
93.(6)电机运行数据：电机功率<3000w、电机转速>9600r/s。
94.当无人机处于危险状况时：静风情况下无人机底朝天、没有水平速度垂直下落、没有转动竖直掉落，则此时监测的第一数据为：
95.(1)环境数据：0、风向：0；
96.(2)角度数据：自旋角度：180、俯仰角度：0、侧倾角度：180；
97.(3)速度数据：前后方向速度：0、上下方向速度：0、左右方向速度：20；
98.(4)角速度数据：俯仰方向角速度：0、横滚方向角速度：0、自转方向角速度：0。
99.(5)加速度数据：前后方向加速度：0m/s2、上下方向加速度：0m/s2、左右方向速度：2m/s2。
100.(6)电机运行数据：电机功率：5000w、电机转速：9000r/s。
101.此时监测的高度数据为：60m，假设处于第一高度区间的第一高度子区间内，且对应的预设匹配度为80％。则由预设数据和第一数据之间的比对可得，第一数据的16项数据中仅有5项数据符合预设数据，则实时匹配度的计算为5/16*100％≈31％。由于实时匹配度小于预设匹配度，则无人机保持降落伞不开伞以使无人机自由落体，直至高度数据属于下一高度区间之内。
102.为了进一步说明无人机伞降装置，请参照图2，图2是本发明一实施例提供的一种无人机伞降装置的结构示意图，包括：监测模块201、计算模块202、确定模块203和控制模块204。
103.其中，所述监测模块201用于当无人机处于危险状态时，持续监测无人机的实时运动数据。
104.在本实施例中，所述实时运动数据包括：第一数据和第二数据；所述第二数据为时间数据或高度数据。
105.在一具体实施例中，所述第一数据包括：速度数据、角速度数据、角度数据、环境数据加速度数据和电机运行数据；
106.其中，所述速度数据包括：无人机的前后方向速度、左右方向速度和上下方向速度；
107.所述角速度数据包括：无人机的俯仰方向角速度、横滚方向角速度和自转方向角速度；
108.所述角度数据包括：无人机的自旋角度、俯仰角度和侧倾角度；
109.所述环境数据包括：风向和风速；
110.所述加速度数据包括：无人机的前后方向加速度、左右方向加速度和上下方向加速度；
111.所述电机运行数据包括：电机功率和电机转速。
112.所述计算模块202用于根据所述第一数据和预设数据，持续计算并获取所述第一数据和所述预设数据之间的实时匹配度。
113.所述确定模块203用于根据所述第二数据，确定所述无人机所处的开伞区间。
114.所述控制模块204用于根据所述无人机所处的开伞区间，结合实时匹配度，判断所述无人机是否需控制所述降落伞开伞。
115.所述控制模块用于根据所述无人机所处的开伞区间，结合实时匹配度，判断所述无人机是否需控制所述降落伞开伞，具体为：
116.当所述第二数据为所述时间数据时，根据所述时间数据确定所述无人机所处的开伞区间；其中，所述开伞区间为根据时间从短到长依次划分的第一时间区间和第二时间区间；当所述无人机处于所述第一时间区间时，判断所述实时匹配度是否满足开伞要求，若满足，则控制所述降落伞开伞；若不满足，则保持所述降落伞不开伞；当所述无人机处于所述
第二时间区间时，强制所述降落伞开伞。
117.当所述第二数据为所述高度数据时，根据所述高度数据确定所述无人机所处的开伞区间；其中，所述开伞区间为根据高度从大到小依次划分的第一高度区间、第二高度区间和第三高度区间；当所述无人机处于所述第一高度区间时，判断所述实时匹配度是否满足开伞要求，若满足，则控制所述降落伞开伞；若不满足，则保持所述降落伞不开伞；当所述无人机处于所述第二高度区间时，判断所述实时匹配度是否开始降低，若是，则控制所述降落伞开伞；若不是，则保持所述降落伞不开伞；当所述无人机处于所述第三高度区间时，强制所述降落伞开伞。
118.在本实施例中，所述判断实时匹配度满足开伞要求，具体为：
119.获取预设匹配度，当所述实时匹配度大于所述预设匹配度时，所述实时匹配度满足开伞要求；
120.当所述实时匹配度小于所述预设匹配度时，所述实时匹配度不满足开伞要求。
121.在一具体实施例中，所述第一时间区间和第一高度区间均包括n个子区间，每个子区间对应n个预设匹配度；其中，n为大于等于2的正整数。
122.本发明实施例的监测模块201在无人机处于危险状态时，持续监测无人机的实时运动数据，所述实时运动数据包括：所述实时运动数据包括：第一数据和第二数据；所述第二数据为时间数据或高度数据；计算模块202根据所述第一数据和预设数据，持续计算并获取所述第一数据和所述预设数据之间的实时匹配度；确定模块203根据所述第二数据，确定所述无人机所处的开伞区间；控制模块204根据所述无人机所处的开伞区间，结合实时匹配度，判断所述无人机是否需控制所述降落伞开伞。本发明实施例提供了一种无人机伞降方法及装置，在无人机在处于危险状态的前提下，通过全面采集无人机运动数据来对开伞时机进行综合评估，从而制定不同的开伞策略。而在无人机处于不同的时间区间或者高度区间时，根据不同的开伞策略，能够在当前有限的条件下找到最佳的开伞时机，从而大大降低伞绳和无人机缠绕的风险，从而保证无人机伞降的安全性。同时，由于开伞策略不同，增加了无人机开伞的灵活性，能够在多样的环境中保证无人机的伞降安全，增加了无人机伞降的实用性。而不像现有技术一样，一旦无人机处于危险状态时，立即执行开伞指令，从而无法保证无人机伞降的安全性。
123.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。