路径规划方法、控制装置、拍摄装置和无人机与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种基于无人机的路径规划方法、控制装置、拍摄装置和无人机。


背景技术：

2.目前，现有无人机导航路径规划，多采用无人机飞机自身起点gps坐标，同时飞机飞行至目标位置获取gps坐标，获取起始通过外部软件计算坐标实现对距离路径计算，得出起点到终点的路径规划方案。现有方式采集多点目标坐标，多采用无人机多次飞行到目标位置打点，记录gps坐标，传送给计算平台计算输出到相应设备。这种方式存在以下缺点：1、无人机打点目标物位置时，需要飞行至目标物进行多次记录，依次飞行过程十分繁琐，容易出现遗漏。
3.2、无人机多次飞行打点时，在若目标物距离较远，则无人机需要飞行较长距离，通信距离要求过高，可能导致通信中断。
4.3、无人机飞行至目标物打点时，无法准确停留在目标上，导致采集得来的初始数据有偏差，影响计算结果。
5.4、打点信息需要传回后台计算后，再提供路径规划方案给用户设备。


技术实现要素：

6.本发明实施例的目的是提供一种基于无人机的路径规划方法、控制装置、拍摄装置和无人机，无人机无需飞行至目标物也能够获取准确的目标物位置坐标，方便实现路径规划。
7.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于无人机的路径规划方法，所述无人机上设有云台和测距装置，所述测距装置安装在所述云台；所述方法包括：通过所述测距装置获取无人机与目标物之间的距离；获取无人机的当前位置坐标、云台的当前俯仰角度以及云台的当前航向角度；根据所述无人机与目标物之间的距离、所述当前位置坐标、所述当前俯仰角度以及所述当前航向角度，确定目标物的位置坐标；获取遥控终端的位置坐标；将路径规划信息发送至遥控终端；所述路径规划信息包括所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标；其中，所述遥控终端能根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标进行路径规划。
8.作为优选方案，所述当前位置坐标包括无人机当前的纬度和经度；所述目标物的位置坐标包括目标物的纬度和经度；所述根据所述无人机与目标物之间的距离、所述当前位置坐标、所述当前俯仰角度以及所述当前航向角度，确定目标物的位置坐标，具体包括：通过以下公式计算目标物的纬度和经度：α = distance / earthradius_km；
azimuth1 = azimuth * (π / 180)；end_pos.lat = asin(sin(p1.lat) * cosα cos(p1.lat) * sinα* cos(azimuth1))；end_pos.lon = p1.lon atan2(sin(azimuth1) * sinα * cos(p1.lat), cosα
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sin(p1.lat) * sin(end_pos.lat))；其中，end_pos.lat为目标物的纬度；end_pos.lon为目标物的经度；p1.lat为无人机当前的纬度；p1.lon为无人机当前的经度；distance为所述无人机与目标物之间的距离；earthradius_km为地球半径；azimuth为所述当前航向角度；azimuth1表示转换为弧度后的当前航向角度。
9.作为优选方案，所述当前位置坐标还包括无人机当前的高程；所述目标物的位置坐标还包括目标物的高程；所述根据所述无人机与目标物之间的距离、所述当前位置坐标、所述当前俯仰角度以及所述当前航向角度，确定目标物的位置坐标，还包括：通过以下公式计算目标物的高程：end_pos.h = p1.h distance * sinθ;其中，end_pos.h为目标物的高程；p1.h为所述无人机当前的高程；θ为当前俯仰角度，当前俯仰角度相对水平方向向上为正方向，相对水平方向向下为负方向。
10.作为优选方案，所述遥控终端根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标进行路径规划，具体包括：所述遥控终端调用地图；根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标，基于所述地图进行路径规划。
11.作为优选方案，在所述获取遥控终端的位置坐标之后，还包括：根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标，确定所述遥控终端与所述目标物之间的距离；将所述遥控终端与所述目标物之间的距离发送至遥控终端，以使所述遥控终端显示所述遥控终端与所述目标物之间的距离以及目标物的位置坐标。
12.作为优选方案，所述遥控终端还根据所述目标物的位置坐标生成二维码；其中，所述二维码能被移动终端识别，且移动终端能在识别出二维码所包含的目标物的位置坐标后，调用地图，并根据所述目标物的位置坐标与移动终端的当前位置坐标，基于所述地图进行路径规划。
13.作为优选方案，所述测距装置包括激光测距模块；则所述通过所述测距装置获取无人机与目标物之间的距离，具体包括：通过所述激光测距模块获取无人机与目标物之间的距离。
14.为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供一种控制装置，包括：距离获取模块，用于通过测距装置获取无人机与目标物之间的距离；其中，所述无人机上设有云台和测距装置，所述测距装置安装在所述云台；无人机位置获取模块，用于获取无人机的当前位置坐标、云台的当前俯仰角度以及云台的当前航向角度；目标位置坐标确定模块，用于根据所述无人机与目标物之间的距离、所述当前位
置坐标、所述当前俯仰角度以及所述当前航向角度，确定目标物的位置坐标；遥控终端位置获取模块，用于获取遥控终端的位置坐标；发送模块，用于将路径规划信息发送至遥控终端；所述路径规划信息包括所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标；其中，所述遥控终端能根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标进行路径规划。
15.为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供一种无人机的拍摄装置，包括相机、云台、测距装置以及所述的控制装置，所述相机、所述测距装置和所述控制装置均安装在所述云台，所述云台用于安装在无人机的机身。
16.为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供一种无人机，包括遥控终端以及所述的无人机的拍摄装置。
17.相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于：本发明实施例提供了一种基于无人机的路径规划方法，首先，通过测距装置获取无人机与目标物之间的距离，并获取无人机的当前位置坐标、云台的当前俯仰角度以及云台的当前航向角度，再根据所述无人机与目标物之间的距离、所述当前位置坐标、所述当前俯仰角度以及所述当前航向角度，确定目标物的位置坐标，然后将目标物的位置坐标和遥控终端的位置坐标发送至遥控终端，以便于遥控终端根据目标物的位置坐标和遥控终端的位置坐标进行路径规划，这样，无人机无需飞行至目标物，并且能够获取准确的目标物位置坐标，方便实现路径规划。同时，本发明实施例还相应地提供了一种控制装置、无人机的拍摄装置和无人机。
附图说明
18.图1是本发明提供的一个实施例中的基于无人机的路径规划方法的流程图；图2是本发明提供的另一个实施例中的基于无人机的路径规划方法的流程图；图3是本发明实施例中的控制装置的结构框图。
具体实施方式
19.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。
20.请参阅图1所示，其是本发明实施例的基于无人机的路径规划方法的流程图。
21.所述无人机上设有云台和测距装置，所述测距装置安装在所述云台；本发明实施例提供的基于无人机的路径规划方法包括：步骤s101，通过所述测距装置获取无人机与目标物之间的距离；步骤s102，获取无人机的当前位置坐标、云台的当前俯仰角度以及云台的当前航向角度；步骤s103，根据所述无人机与目标物之间的距离、所述当前位置坐标、所述当前俯仰角度以及所述当前航向角度，确定目标物的位置坐标；步骤s104，获取遥控终端的位置坐标；步骤s105，将路径规划信息发送至遥控终端；所述路径规划信息包括所述遥控终
端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标；其中，所述遥控终端能根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标进行路径规划。
22.在本发明实施例中，首先，通过测距装置获取无人机与目标物之间的距离，并获取无人机的当前位置坐标、云台的当前俯仰角度以及云台的当前航向角度，再根据所述无人机与目标物之间的距离、所述当前位置坐标、所述当前俯仰角度以及所述当前航向角度，确定目标物的位置坐标，然后将目标物的位置坐标和遥控终端的位置坐标发送至遥控终端，以便于遥控终端根据目标物的位置坐标和遥控终端的位置坐标进行路径规划，这样，无人机无需飞行至目标物，并且能够获取准确的目标物位置坐标，方便实现路径规划。
23.在具体实施当中，所述云台例如可以是三轴云台，三轴云台设有航向轴、俯仰轴和横滚轴，通过设置传感器可以获取每个轴的角度，示例性地，测距装置安装在三轴云台的俯仰轴，使得测距装置能随着云台运动而对准目标物进行测距。在实际应用中，可以在云台上安装相机，操作人员可以控制无人机飞行至合适的位置并悬停，通过相机拍摄的画面可以传给遥控终端进行显示，操作人员可以通过相机拍摄的画面观察到目标物，还可以通过遥控终端发出指令给无人机，让无人机控制云台运动，从而带动测距装置对准目标物。测距装置例如可以包括激光测距模块，将激光测距模块安装在三轴云台的俯仰轴，从而可以进行激光测距，测得目标物与无人机之间的距离，精度较高，从而确保了后续计算目标物的坐标的精度，这样推算出来的目标物的坐标比现有的无人机飞行打点定位精度高，在实际应用中，通过云台防抖能有效地抑制无人机自身抖动而导致激光测距数据误差。此外，无人机也不用频繁地飞行到不同地点，而可以在空中悬停，测量多个目标，测量效率极高。
24.示例性地，本发明实施例提供的基于无人机的路径规划方法可以用于无人机隐蔽侦查，例如在夜间隐蔽侦查中，于夜间通过无人机的相机发现嫌疑目标后，侦查人员或指挥大厅可以获取准确嫌疑目标的准确坐标，从而可以快速规划抓捕的最优路径。当然，本发明实施例提供的基于无人机的路径规划方法还可以用于其他场景，例如应用在救援场景等，在此不做更多的赘述。
25.在一种可选的实施方式中，所述当前位置坐标包括无人机当前的纬度和经度；所述目标物的位置坐标包括目标物的纬度和经度；所述步骤s103“根据所述无人机与目标物之间的距离、所述当前位置坐标、所述当前俯仰角度以及所述当前航向角度，确定目标物的位置坐标”，具体包括：通过以下公式计算目标物的纬度和经度：α = distance / earthradius_km；azimuth1 = azimuth * (π / 180)；end_pos.lat = asin(sin(p1.lat) * cosα cos(p1.lat) * sinα * cos(azimuth1))；end_pos.lon = p1.lon atan2(sin(azimuth1) * sinα * cos(p1.lat), cosα
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sin(p1.lat) * sin(end_pos.lat))；其中，end_pos.lat为目标物的纬度；end_pos.lon为目标物的经度；p1.lat为无人机当前的纬度；p1.lon为无人机当前的经度；distance为所述无人机与目标物之间的距离；earthradius_km为地球半径；azimuth为所述当前航向角度；azimuth1表示转换为弧度后的当前航向角度。在具体实施当中，earthradius_km例如可以取值为6378km。
26.在具体实施当中，azimuth为方位角顺时针0-360度，即无人机相对目标角度（正前方0度，正后方180度）。在本发明实施例中，通过所述无人机与目标物之间的距离、所述当前位置坐标、所述当前俯仰角度以及所述当前航向角度，推算出目标物的纬度和经度，从而得到准确度高的目标物位置坐标，以便于指引操作人员，操作方便无需额外设备保存数据，遥控终端无需计算等繁琐的操作。
27.在一种可选的实施方式中，所述当前位置坐标还包括无人机当前的高程；所述目标物的位置坐标还包括目标物的高程；所述步骤s103“根据所述无人机与目标物之间的距离、所述当前位置坐标、所述当前俯仰角度以及所述当前航向角度，确定目标物的位置坐标”，还包括：通过以下公式计算目标物的高程：end_pos.h = p1.h
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distance * sinθ;其中，end_pos.h为目标物的高程；p1.h为所述无人机当前的高程；θ为当前俯仰角度，当前俯仰角度相对水平方向向上为正方向，相对水平方向向下为负方向。
28.在本发明实施例中，高程是指海拔高度。本发明实施例通过计算目标物的高程，可以更加准确地获取目标物的位置。
29.在一种可选的实施方式中，所述步骤s104“获取遥控终端的位置坐标”，具体可以是通过测距装置获取遥控终端的位置坐标，也可以是在无人机起飞时记录起飞位置，以该起飞位置作为遥控终端的位置坐标，这是因为在实际应用中，操作人员一般会在无人机起飞时的位置附近。当然，还可以根据实际使用要求采用不同的获取遥控终端的位置坐标的方式，在此不做更多的赘述。
30.在一种可选的实施方式中，所述遥控终端根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标进行路径规划，具体包括：所述遥控终端调用地图；根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标，基于所述地图进行路径规划。
31.示例性地，请参阅图2所示，在具体实施当中，当遥控终端接收到所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标时，可以根据需要将所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标等信息通过屏幕显示给操作人员。在实际应用中，可以在遥控终端设置“一键路径规划”的按键，当操作人员按下按键后，遥控终端通过调用地图，然后根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标，并基于所述地图进行路径规划，操作十分简便。当然，在遥控终端接收到所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标后，也可以只显示该信息，操作人员可以根据实际要求选择是否按下“一键路径规划”的按键来决定是否需要进行路径规划，在此不做更多的赘述。
32.在一种可选的实施方式中，在所述获取遥控终端的位置坐标之后，还包括：根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标，确定所述遥控终端与所述目标物之间的距离；将所述遥控终端与所述目标物之间的距离发送至遥控终端，以使所述遥控终端显示所述遥控终端与所述目标物之间的距离以及目标物的位置坐标。
33.请参阅图2所示，在具体实施当中，可以根据得到的目标物的位置坐标以及遥控终
端的位置坐标，计算遥控终端与目标物之间的距离，然后无人机将该距离和目标物的位置发送给遥控终端进行显示，从而便于操作人员知晓目标物的位置坐标。
34.在一种可选的实施方式中，所述遥控终端还根据所述目标物的位置坐标生成二维码；其中，所述二维码能被移动终端识别，且移动终端能在识别出二维码所包含的目标物的位置坐标后，调用地图，并根据所述目标物的位置坐标与移动终端的当前位置坐标，基于所述地图进行路径规划。
35.在具体实施当中，所述移动终端例如可以是手机、平板电脑、智能手表等设备，通过移动终端的摄像头扫描该二维码，识别出该二维码所包含的目标物的位置坐标等信息，可以调用地图进行路径规划。举例说明，当操作人员通过无人机获取目标物位置坐标后，救援人员可以通过移动终端扫描该二维码，调用地图进行路径规划，从而可以方便快捷地指引救援人员到目的救援地进行救援，特别地，当存在多个目标救援地时，无人机也可以分别测量多个目标救援地，并将多个目标救援地的位置坐标发送至遥控终端，不同的救援人员可以根据对应的二维码分别调用地图进行路径规划，这样，在救援时，只需携带一台无人机即可满足多个目标救援地的要求，降低了救援成本，也减少了携带物的重量。当然，本发明实施例提供的上述方法不限于救援场景，在此不做更多的赘述。
36.在一种可选的实施方式中，所述测距装置包括激光测距模块；则所述通过所述测距装置获取无人机与目标物之间的距离，具体包括：通过所述激光测距模块获取无人机与目标物之间的距离。
37.示例性地，激光测距模块设有发射端和接收端，通过激光测距可获取目标物与激光测距模块的相对距离，在具体实施当中，可将该相对距离作为无人机与目标物之间的距离。当然，所述测距装置不限于激光测距技术，还可以是基于摄像头测距等技术进行测距，只需满足其能够准确测量无人机与目标物之间的距离即可，在此不做更多的赘述。
38.相应地，请参阅图3所示，本发明实施例还提供一种控制装置，包括：距离获取模块100，用于通过测距装置获取无人机与目标物之间的距离；其中，所述无人机上设有云台和所述测距装置，所述测距装置安装在所述云台；无人机位置获取模块200，用于获取无人机的当前位置坐标、云台的当前俯仰角度以及云台的当前航向角度；目标位置坐标确定模块300，用于根据所述无人机与目标物之间的距离、所述当前位置坐标、所述当前俯仰角度以及所述当前航向角度，确定目标物的位置坐标；遥控终端位置获取模块400，用于获取遥控终端的位置坐标；发送模块500，用于将路径规划信息发送至遥控终端；所述路径规划信息包括所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标；其中，所述遥控终端能根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标进行路径规划。
39.在一种可选的实施方式中，所述当前位置坐标包括无人机当前的纬度和经度；所述目标物的位置坐标包括目标物的纬度和经度；所述目标位置坐标确定模块300具体用于通过以下公式计算目标物的纬度和经度：α = distance / earthradius_km；azimuth1 = azimuth * (π / 180)；
end_pos.lat = asin(sin(p1.lat) * cosα cos(p1.lat) * sinα * cos(azimuth1))；end_pos.lon = p1.lon atan2(sin(azimuth1) * sinα * cos(p1.lat), cosα
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sin(p1.lat) * sin(end_pos.lat))；其中，end_pos.lat为目标物的纬度；end_pos.lon为目标物的经度；p1.lat为无人机当前的纬度；p1.lon为无人机当前的经度；distance为所述无人机与目标物之间的距离；earthradius_km为地球半径；azimuth为所述当前航向角度；azimuth1表示转换为弧度后的当前航向角度。
40.在一种可选的实施方式中，所述当前位置坐标还包括无人机当前的高程；所述目标物的位置坐标还包括目标物的高程；所述目标位置坐标确定模块300还用于通过以下公式计算目标物的高程：end_pos.h = p1.h
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distance * sinθ;其中，end_pos.h为目标物的高程；p1.h为所述无人机当前的高程；θ为当前俯仰角度，当前俯仰角度相对水平方向向上为正方向，相对水平方向向下为负方向。
41.在一种可选的实施方式中，所述遥控终端根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标进行路径规划，具体包括：所述遥控终端调用地图；根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标，基于所述地图进行路径规划。
42.在一种可选的实施方式中，在所述获取遥控终端的位置坐标之后，还包括：根据所述遥控终端的位置坐标以及所述目标物的位置坐标，确定所述遥控终端与所述目标物之间的距离；将所述遥控终端与所述目标物之间的距离发送至遥控终端，以使所述遥控终端显示所述遥控终端与所述目标物之间的距离以及目标物的位置坐标。
43.在一种可选的实施方式中，所述遥控终端还根据所述目标物的位置坐标生成二维码；其中，所述二维码能被移动终端识别，且移动终端能在识别出二维码所包含的目标物的位置坐标后，调用地图，并根据所述目标物的位置坐标与移动终端的当前位置坐标，基于所述地图进行路径规划。
44.在一种可选的实施方式中，所述测距装置包括激光测距模块；则所述通过所述测距装置获取无人机与目标物之间的距离，具体包括：通过所述激光测距模块获取无人机与目标物之间的距离。
45.需要说明的是，本发明实施例提供的一种控制装置用于执行上述实施例的一种基于无人机的路径规划方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
46.相应地，本发明实施例还提供一种无人机，其包括遥控终端以及所述的无人机的拍摄装置。
47.相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于：本发明实施例提供了一种基于无人机的路径规划方法，首先，通过测距装置获取无人机与目标物之间的距离，并获取无人
机的当前位置坐标、云台的当前俯仰角度以及云台的当前航向角度，再根据所述无人机与目标物之间的距离、所述当前位置坐标、所述当前俯仰角度以及所述当前航向角度，确定目标物的位置坐标，然后将目标物的位置坐标和遥控终端的位置坐标发送至遥控终端，以便于遥控终端根据目标物的位置坐标和遥控终端的位置坐标进行路径规划，这样，无人机无需飞行至目标物，并且能够获取准确的目标物位置坐标，方便实现路径规划。同时，本发明实施例还相应地提供了一种控制装置、无人机的拍摄装置和无人机。
48.以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以作出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。