一种无人机自动降落的控制方法以及设备与流程

1.本技术涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机自动降落的控制方法以及设备。


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，随着无人机在各个领域的广泛应用，操纵无人机精准降落变得越来越重要。
3.现有无人机在着陆过程中的导航方法多为依靠全球定位系统或者北斗卫星导航系统，无人机可通过接收gps信号，实现无人机的降落。
4.但是，传统的依靠gps定位进行垂直降落的方法，由于民用gps误差较大，无人机位置信息失准，难以降落到指定位置，无法精确安全降落到预设着陆点。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种无人机自动降落的控制方法以及设备，用以解决现有的无人机的垂直降落方法无法精准降落到预设着陆点的技术问题。
6.一方面，本技术实施例提供了一种无人机自动降落的控制方法，方法包括：在检测到无人机飞离机巢之后，接收机巢对应的图像采集模块上传的预设高度处无人机的第一飞行姿态；当检测到无人机满足降落回机巢的条件时，发送维持指令至无人机，以使无人机在预设高度处维持水平飞行；接收图像采集模块上传的无人机在预设高度处的第二飞行姿态；当检测到第二飞行姿态与第一飞行姿态不一致时，发送预设姿态调整指令至无人机，以使无人机将第二飞行姿态调整为第一飞行姿态，以使无人机以第一飞行姿态降落回机巢。
7.本技术实施例提供的控制方法，通过检测无人机是否飞离机巢，确定了采集无人机的第一飞行姿态的时机。以及通过采集无人机的第一飞行姿态，实现了获取无人机在原始位置起飞后的状态，以为无人机的降落提供了参考的飞行姿态。通过检测无人机是否将要降落回机巢，确定了发送维持指令给无人机的时机。通过发送维持指令给无人机，实现了调控无人机维持在预设高度处，以便于捕捉无人机的第二飞行姿态。通过对比第一飞行姿态与第二飞行姿态，实现了预先判定无人机降落时，是否会准确降落在无人机起飞前的位置处；通过调整第二飞行姿态为第一飞行姿态，实现了将该无人机的飞行姿态调整回起飞时的状态。通过让无人机以第一飞行姿态(起飞时的飞行姿态)降落回机巢，实现了精准控制无人机的着陆点。
8.在本技术的一种实现方式中，当接收到无人机上传的飞行指令时，获取气象信息，以及接收无人机上传的状态信息；在气象信息以及状态信息满足起飞条件的情况下，发送确定指令至无人机对应的遥控终端，以确定无人机飞离机巢。
9.本技术实施例提供的控制方法，通过检测无人机的状态信息以及气象信息，实现了预先检测无人机的飞行安全；当满足起飞条件时，通过发送确定指令给无人机对应的遥控终端，实现了机巢与遥控终端的智能互动。以及以满足起飞条件为确定无人机将飞离机
巢的时机，实现了自动化的判断无人机的状态。
10.在本技术的一种实现方式中，通过机巢对应的超声波测距模块，确定无人机与机巢之间的垂直距离；在确定垂直距离与预设高度一致的情况下，获取图像采集模块上传的无人机的第一飞行姿态。
11.在本技术的一种实现方式中，通过机巢对应的状态监控模块，获取无人机上传的飞行信息；其中，飞行信息至少包含以下任意一项或多项：位置信息、飞行速度以及飞行高度；通过机巢对应的边缘计算模块，确定飞行信息是否满足安全飞行条件。
12.在本技术的一种实现方式中，接收无人机上传的位置信息；其中，位置信息包含无人机与机巢之间的水平距离；当检测到水平距离小于预设距离，且确定图像采集模块采集到无人机的返回图像时，确定无人机满足降回机巢的条件。
13.在本技术的一种实现方式中，通过机巢对应的图像分析模块以及第一飞行姿态，确定无人机对应的起飞飞行方向；根据起飞飞行方向，生成降落方向调整指令；当检测到无人机满足降落回机巢的条件时，发送降落方向调整指令至无人机，以使无人机将当前的飞行方向调整为起飞飞行方向。
14.在本技术的一种实现方式中，获取无人机机身底部的预设参考点；确定预设参考点在第一飞行姿态上对应的第一位置；以及确定预设参考点在第二飞行姿态上对应的第二位置；通过第一位置以及第二位置，确定无人机的调整角度以及调整距离；其中，调整角度以及调整距离用于将第二飞行姿态调整为第一飞行姿态。
15.在本技术的一种实现方式中，根据预设二维坐标模板、第一位置以及第二位置，建立x
‑
y坐标图像，以获取第一位置对应的第一坐标、以及第二位置对应的第二坐标；获取第一坐标与第二坐标之间的角度以及距离；将角度作为无人机的调整角度，将距离组为无人机的调整距离。
16.在本技术的一种实现方式中，通过太阳能电池板获取能量，以提供电能给蓄电池；当检测到无人机停靠在机巢中时，启动蓄电池，为无人机充电。
17.另一方面，本技术实施例还提供了一种无人机自动降落的控制设备，设备包括：处理器；以及存储器，其上存储有可执行代码，当可执行代码被执行时，使得处理器执行如上述任一项的一种无人机自动降落的控制方法。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
19.图1为本技术实施例提供的一种无人机自动降落控制方法对应的机巢控制结构示意图；
20.图2为本技术实施例提供的一种无人机自动降落的控制方法流程图；
21.图3为本技术实施例提供的一种无人机自动降落的控制设备内部结构示意图。
具体实施方式
22.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一
部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
23.本技术实施例提供了一种无人机自动降落的控制方法，通过确定无人机是否接收到了飞行指令以及确定无人机的状态信息和气象信息是否满足起飞条件，实现了检测无人机是否将要飞离机巢。当无人机接收到了飞行指令以及无人机的状态信息和气象信息满足起飞条件时，主控单元确定无人机将飞离机巢。需要说明的是，无人机与机巢存在位置共享以及信息共享的功能；主控单元通过接收来自无人机的状态信息，实现了检测无人机是否满足安全飞行的条件，以及实现了监控无人机的飞行安全。主控单元通过实时接收无人机上传的位置信息，以及检测该位置信息中无人机与机巢之间的水平距离，实现了监控无人机是否将要返回机巢。当检测到该水平距离小于预设距离，以及拍摄到无人机返回机巢的照片时，主控单元确定该无人机将要返回机巢。在确定无人机将要返回机巢后，将发送维持指令给无人机，以使无人机在预设高度处维持飞行，以便于主控单元获取无人机降落前的第二飞行姿态。通过对比第二飞行姿态与第一飞行姿态之间是否一致，使主控单元可以判断当前无人机降落时是否会精确的降落到起始位置处。通过将第二飞行姿态调整第一飞行姿态，然后降落；实现了精准控制无人机降落到起始位置处。
24.此外，本技术提出的一种无人机自动降落的控制方法，其执行主体是机巢中的主控单元；其中，主控单元的具体连接结构如图1所示：
25.主控单元，分别与电源管理模块、图像采集模块、超声波测距模块、状态监测模块、定位模块以及无线链路模块相连，用于控制电源管理模块中的太阳能电池板获取太阳能，以给蓄电池充电；控制图像采集模块采集无人机的第一飞行姿态以及第二飞行姿态；控制超声波测距模块测量无人机与机巢之间的垂直距离；控制状态监测模块根据无人机上传的状态数据，实时监控无人机的飞行安全；控制定位模块与无人机进行位置共享；控制无线链路模块接入远距离mesh模块。
26.另外，电源管理模块还与无人机充电单元相连，用于向无人机传输电能。
27.下面通过附图对本技术实施例提出的技术方案进行详细的说明。
28.图2为本技术实施例提供的一种无人机自动降落的控制方法。如图2所示，本技术实施例提供的控制方法，主要包括以下步骤：
29.步骤201、在检测到无人机飞离机巢之后，接收机巢对应的图像采集模块上传的预设高度处无人机的第一飞行姿态。
30.需要说明的是，机巢内设置有停泊区域，用于无人机的停靠。预设高度为任意可行高度，本领域技术人员可以根据实际需求确定预设高度的具体数值。机巢内设置有图像采集模块。其中，图像采集模块至少包含一个摄像机，且该摄像机用于拍摄垂直向上角度的图像，以及该摄像机布置在机巢的停泊区域中，用于采集无人机的第一飞行姿态以及第二飞行姿态。此外，第一飞行姿态以及第二飞行姿态的表现形式可以是摄像机抓拍的图像。第一飞行姿态包括无人机在预设高度处的飞行方向以及在抓拍图像中位置，该位置主要为无人机在抓拍图像中的具体方位，如：左上，同理第二飞行姿态。
31.在主控单元控制图像采集模块采集无人机的第一飞行姿态之前，主控单元需要先确定无人机是否满足起飞条件。
32.具体地，当无人机接收到该无人机对应的遥控终端发送的启动飞行指令后，无人
机将会向主控单元发送飞行指令。当主控单元接收到该飞行指令后，通过无线互联网获取当前气象信息，以及向无人机发送采集指令，使无人机接收到采集指令后，向主控单元发送该无人机的状态信息。其中，该状态信息至少包括无人机的电池电量。其中，气象信息主要包括风速和降雨概率；当风速低于预设风速值、降雨概率低于预设概率值以及电量高于预设电量值时，主控单元确定该无人机符合飞离机巢的起飞条件。主控单元发送确定指令给该无人机对应的遥控终端。其中，预设风速值、预设概率值以及预设电量值可以为任意可行数值。另外，如果主控单元检测到风速不低于预设风速值、和/或降雨概率不低于预设概率值、和/或电量不高于预设电量值，主控单元判定无人机不满足起飞条件，将不满足起飞的原因转换为文字发送给该无人机对应的遥控终端。
33.根据上述步骤，在主控单元确定无人机符合飞离机巢的起飞条件后，主控单元启动拍摄停泊区域的图像采集模块，并且启动超声波测距模块，以获取无人机与停泊区域之间的垂直距离；当主控单元检测到该垂直距离为预设高度时，主控单元向图像采集模块发送拍摄指令，以获取无人机在预设高度处的第一飞行姿态。
34.需要说明的是，主控单元与无人机通过无线网络实现互相通讯连接，以进行数据的传输。为了保证为飞出机巢的无人机提供稳定的网络环境，主控单元与无线链路模块相连。其中，无线链路模块预设有至少一个无线链路接口，该无线链路接口接入远距离mesh模块，实现了主控单元的自组网，为无人机提供了稳定的网络环境。
35.以及，主控单元实时获取无人机通过无线网络上传的飞行信息。主控单元将该飞行信息发送给状态监测模块，以使状态监测模块将该飞行信息发送给边缘计算模块。需要说明的是，飞行信息包括位置信息、飞行速度以及飞行高度；位置信息包含无人机与机巢之间的水平距离。状态监测模块将把飞行信息发送给对应的边缘计算模块，以通过边缘计算模块计算无人机与机巢之间的水平距离是否小于预设距离值、飞行速度是否小于预设速度以及飞行高度是否小于预设高度。当边缘计算模块确定人机与机巢之间的水平距离小于预设水平距离值、飞行速度小于预设飞行速度以及飞行高度小于预设飞行高度时，边缘计算模块确定该飞行信息满足安全飞行的条件。边缘计算模块将向主控单元发送无人机的飞行为安全飞行的反馈信息；否则将向主控单元发送无人机的飞行存在飞行风险的反馈信息。需要说明的是，预设水平距离、预设飞行速度以及预设飞行高度可以是任意可行数值。边缘计算模块为任意与状态监测模块相连的计算设备，该设备至少具有数据传输以及数据计算的功能，以能够获得飞行信息、能够计算飞行信息是否满足安全飞行的条件以及能够向主控单元传输反馈信息。
36.步骤202、当检测到无人机满足降落回所述机巢的条件时，发送维持指令至无人机，以使无人机在预设高度处维持水平飞行。
37.具体地，主控单元实时接收无人机上传的位置信息，获取位置信息中无人机与机巢之间的水平距离，当检测到该水平距离小于预设距离、以及在图像采集模块上传的图像中检测到该无人机时，主控单元确定该无人机将要降落回机巢。需要说明的是，预设距离可以为任意可行数值。
38.主控单元在确定无人机将要返回机巢后，主控单元向无人机发送维持指令，其中，维持指令用于指示无人机在预设高度处维持水平飞行，以实现在无人机降落前调整无人机的姿态。
39.步骤203、接收图像采集模块上传的无人机在预设高度处的第二飞行姿态。
40.需要说明的是，在步骤201，主控单元接收到第一飞行姿态之后，主控单元将该第一飞行姿态对应的图片发送给图片读取设备，使图片读取设备获取第一飞行姿态中无人的起飞飞行方向；主控单元预存了起飞飞行方向与降落方向调整指令的对应关系，主控单元将该起飞飞行方向带入该对应关系中，获取降落方向调整指令。主控单元将该降落方向调整指令通过无线网络发送给无人机。需要说明的是，降落方向调整指令用于将无人机的当前飞行方向调整为第一飞行姿态中的起飞飞行方向。
41.在将无人机的当前飞行方向调整为起飞飞行方向之后，主控单元获取超声波测距模块上传的无人机与机巢之间的垂直距离。当主控单元检测到该垂直距离等于预设高度时；主控单元向图像采集模块发送拍摄指令，以控制图像采集模块拍摄无人机第二飞行姿态对应的图片；主控单元获取图像采集模块上传的该无人机的第二飞行姿态。
42.步骤204、当检测到第二飞行姿态与第一飞行姿态不一致时，发送预设姿态调整指令至无人机，以使无人机将第二飞行姿态调整为第一飞行姿态，以使无人机以第一飞行姿态降落回机巢。
43.需要说明的是，在无人机机身底部设置了预设参考点，该预设参考点用于判断第一飞行姿态与第二飞行姿态是否一致。且该预设参考点的位置可以是无人机底部任意可行的位置。
44.具体地，在主控单元接收到第一飞行姿态对应的第一图片后，通过图片读取设备获取预设参考点在第一飞行姿态对应的第一图片上的第一位置；在这里图片读取设备预存了预设二维坐标模块，且该预设二维坐标模块与图片的尺寸大小一一对应。需要说明的是，第一飞行姿态与第二飞行姿态为同一个摄像机拍摄的两张图片，也就是尺寸以及长宽比例相同；该预设二维坐标模板的尺寸以及长宽比例也为该摄像机的预设拍摄尺寸以及长宽比例。且由于摄像机拍摄图像与实景存在比例关系；那么该预设二维坐标模块中的距离也与实景距离存在比例关系。图片读取模块将该第一图片与预设二维坐标模块进行拟合，以获取第一位置在该预设二维坐标模块中的第一坐标。在主控单元接收到第二飞行姿态对应的第二图片后，通过图片读取设备获取预设参考点在第二图片上的第二位置；图片读取模块将该第二图片与预设二维坐标模块进行拟合，以获取第二位置在该预设二维坐标模块中的第二坐标。主控单元通过图片读取设备获取第一位置与第二位置是否重合的反馈信息。当主控单元接收到的反馈信息是取第一位置与第二位置不重合时；主控单元获取第一位置在该预设二维坐标模板中的第一坐标，以及获取第二位置在该预设二维坐标模板中的第二坐标。主控单元计算第一坐标与第二坐标之间的角度以及距离。存在角度
‑
角度调整指令数据库，用于存储角度与角度向调整指令之间的第一对应关系；主控单元将距离
‑
距离调整指令，用于存储距离与距离调整指令之间的第二对应关系；主控单元将距离带入该第二对应关系中，获得无人机对应的距离调整指令。主控单元将角度调整指令以及距离调整指令打包为预设姿态调整指令，发送给无人机，以使无人机调整角度以及调整距离，进而实现将无人的第二飞行姿态调整为第一飞行姿态。
45.此外，在主控单元接收到第一飞行姿态后，主控单元能够通过图片读取设备获取预设参考点在第一飞行姿态上的第一位置；在主控单元接收到第二飞行姿态后，通过图片读取设备获取预设参考点在第二飞行姿态上的第二位置；主控单元通过图片读取设备获取
第一位置与第二位置是否重合的反馈信息。当主控单元接收到的反馈信息是第一位置与第二位置重合时，主控单元判定第二飞行姿态与第一飞行姿态一致。
46.另外，当首次检测到第二飞行姿态与第一飞行姿态不一致时，且当无人机完成了第二飞行姿态的调整后，无人机将向主控单元发送完成调整指令。在主控单元在接收到该完成调整指令后，主控单元确定当前无人机的第二飞行姿态与第一飞行姿态一致。
47.在主控单元确定第二飞行姿态与第一飞行姿态一致后，主控单元通过无线网络通信的方式，向无人机发送降落指令。需要说明的是，降落指令用于指示无人机以预设降落速度匀速下降。其中，预设降落速度可以是任意可行数值。
48.当主控单元接收到超声波测距模块上传的垂直距离小于预设最小距离时，主控单元确定无人机已经完成了降落。需要说明的是，预设最小距离可以为任意可行数值。此时，主控单元控制电源管理模块中的蓄电池接口接入无人机的充电接口。需要说明的是，电源管理模块至少包括太阳能电池板以及蓄电池。其中，太阳能电池板用于获取太阳能并将该太阳能转化为电能，以及该太阳能电池板与蓄电池相连，用于为该蓄电池充电。
49.除此之外，本技术实施例还提供了一种无人机自动降落的控制设备，如图3所示，设备包括处理器，及存储器，其上存储有可执行指令，在该可执行指令被执行时，实现如上述的一种无人机自动降落的控制方法。具体地，服务器端通过总线向存储器发送执行指令，当存储器接收到执行指令时，通过总线向处理器发送执行信号，以激活处理器。
50.需要说明的是，处理器在检测到无人机飞离机巢之后，接收机巢对应的图像采集模块上传的预设高度处无人机的第一飞行姿态；当检测到无人机满足降落回机巢的条件时，发送维持指令至无人机，以使无人机在预设高度处维持水平飞行；接收图像采集模块上传的无人机在预设高度处的第二飞行姿态；当检测到第二飞行姿态与第一飞行姿态不一致时，发送预设姿态调整指令至无人机，以使无人机将第二飞行姿态调整为第一飞行姿态，以使无人机以第一飞行姿态降落回机巢。
51.本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
52.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
53.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。