一种无人机群宽域巡航的控制方法及装置

1.本技术涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种无人机群宽域巡航的控制方法及装置。


背景技术：

2.无人机在飞行过程中可对地进行数据采集，为了区域内的数据的详细可靠，往往需要无人机多次盘旋飞行，对于单一无人机来说，工作量过大、耗费时间长；对于无人机群来说，所采集的数据杂乱无章，后期处理较为困难，同时区域性的飞行，机群不易控制，易造成碰撞、误伤等现象。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本技术实施例提供了一种无人机群宽域巡航的控制方法及装置，设置分布机以阵列形式跟随主控机飞行，覆盖性的进行数据采集、获取。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种无人机群宽域巡航的控制方法，所述方法包括：
5.建立主控机与分布机之间的通讯连接，为所述主控机制定宽域航线；
6.根据所述宽域航线的宽度阈值预配置所述分布机的抗拒域的标准范围，多个所述分布机跟随所述主控机航行；
7.在航行过程中基于各所述分布机的标准范围实时检测各所述分布机之间抗拒域的冲突类型：
8.若抗拒域的冲突类型为离散型，则存在冲突的所述抗拒域中的所述分布机进行缩域跟随修正；
9.若抗拒域的冲突类型为挤压型，则存在冲突的所述抗拒域中的所述分布机进行扩域跟随修正。
10.优选的，建立主控机与分布机之间的通讯连接，具体包括：所述主控机与每个所述分布机之间均建立有通讯连接，用以传输数据；所述主控机不主动干预所述分布机的航线。
11.优选的，为所述主控机制定宽域航线，具体包括：
12.获取任务地形，提取所述任务地形中的限制性地形的海拔数据；
13.为所述主控机制定飞行航线，沿所述飞行航线的方向朝两侧进行扩展形成理想域；
14.基于所述理想域的高度与所述任务地形中的限制性地形进行拟合，剔除所述理想域中与所述限制性地形产生边界碰撞的区域，从而形成宽域航线；所述宽域航线在水平方向上的宽度阈值随所述主控机的航线进程时变。
15.优选的，根据所述宽域航线的宽度阈值预配置所述分布机的抗拒域的标准范围，多个所述分布机跟随所述主控机航行，包括：
16.多个所述分布机基于所述主控机阵列分布跟随所述主控机飞行，获取所述分布机
的阵列结构，计算各分布机之间的间距，形成抗拒域的原始值；
17.获取所述宽域航线在水平方向上的宽度阈值的初始值；
18.获取所述主控机的当前航线进程，读取所述宽域航线在水平方向上的宽度阈值；
19.基于时变的所述宽度阈值与所述初始值的变化比例对所述阵列结构进行缩放，从而生成抗拒域的标准范围；所述标准范围基于所述主控机的航线进程时变。
20.优选的，还包括所述分布机之间抗拒域的冲突类型的判定，具体为：
21.所述分布机上搭载无线模块，通过检测无线信号的强度匹配两个分布机之间的参考间距值，对比所述参考间距值与所述标准范围：
22.若参考间距值小于所述标准范围，则所述分布机之间抗拒域的冲突类型为挤压型；
23.若参考间距值处于所述标准范围内，则不存在冲突；
24.若参考间距值大于所述标准范围，则所述分布机之间抗拒域的冲突类型为离散型。
25.优选的，所述缩域跟随修正/所述扩域跟随修正具体包括：
26.获取所述主控机的飞行轨迹，推算所述分布机的飞行轨迹；
27.将存在冲突的所述分布机与所述主控机进行阵列节点匹配，将阵列节点匹配失败的分布机定义为修正机；
28.计算所述修正机与阵列节点之间的缩域矢量或扩域矢量，根据所述缩域矢量或扩域矢量调整所述修正机的飞行轨迹。
29.优选的，当所述分布机与邻近的分布机之间的冲突类型同时包括离散型、挤压型时：
30.将同时具备两种冲突类型的分布机定义修正机；
31.拟合所述缩域矢量与所述扩域矢量，形成偏移矢量，根据所述偏移矢量调整所述修正机的飞行轨迹。
32.第二方面，本技术实施例提供了一种无人机群宽域巡航的控制装置，所述装置包括：
33.通讯建立模块，建立主控机与分布机之间的通讯连接；
34.航线制定模块，为所述主控机制定宽域航线；
35.阈值匹配模块，根据所述宽域航线的宽度阈值预配置所述分布机的抗拒域的标准范围，多个所述分布机跟随所述主控机航行；
36.冲突修复模块，在航行过程中基于各所述分布机的标准范围检测各所述分布机之间抗拒域的冲突类型：
37.若抗拒域的冲突类型为离散型，则存在冲突的所述抗拒域中的所述分布机进行缩域跟随修正
38.若抗拒域的冲突类型为挤压型，则存在冲突的所述抗拒域中的所述分布机进行扩域跟随修正。
39.第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法的步骤。
40.第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法。
41.本发明的有益效果为：
42.本发明提供了一种无人机群宽域巡航的控制方法及装置，仅需要对主控机制定航线，其他分布机以阵列形式自动跟随式飞行，在飞行过程中进行覆盖式的数据采集、获取，根据地形修正覆盖区域，分布机自动化调整阵列间距、修正飞行路径，工作人员仅需要管控主控机即可，有效降低操作难度。
43.本发明中，在飞行过程中，分布机若存在偏航等现象，可通过预设的抗拒域检测进行扩域/缩域跟随修正，以保证数据采集、获取不存在盲区现象。
附图说明
44.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
45.图1为本技术实施例提供的一种无人机群宽域巡航的控制方法的流程示意图；
46.图2为本技术实施例提供的一种无人机群宽域巡航的控制装置的结构示意图；
47.图3为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
48.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
49.在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本技术的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本技术也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征a、b、c，另一个实施例包含特征b、d，那么本技术也应视为包括含有a、b、c、d的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
50.下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本技术内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。
51.参见图1，图1是本技术实施例提供的一种无人机群宽域巡航的控制方法的流程示意图。在本技术实施例中，所述方法包括：
52.s101、建立主控机与分布机之间的通讯连接，为主控机制定宽域航线。
53.在本技术实施例中，主控机具备确切定义的宽域航线，主控机根据宽域航线进行飞行，分布机则进行自动跟随飞行，飞行过程中以阵列形式进行整体性的缩域或者扩域，以适应不同区域的实际情况。
54.在本技术实施例中，主控机与分布机之间建立有通讯连接，用以传输数据。在正常的飞行过程中，主控机不主动干预分布机的航线。当需要对航线进行修改时，或者宽域航线更新时，则分布机同步跟随即可
55.具体的，主控机与分布机之间可直接建立通讯连接,亦可以通过地面的中转站建立通讯连接。
56.在一种可实施方式中，为主控机定制宽域航线包括：
57.获取任务地形，提取所述任务地形中的限制性地形的海拔数据；
58.为所述主控机制定飞行航线，沿所述飞行航线的方向朝两侧进行扩展形成理想域；
59.基于所述理想域的高度与所述任务地形中的限制性地形进行拟合，剔除所述理想域中与所述限制性地形产生边界碰撞的区域，从而形成宽域航线；所述宽域航线在水平方向上的宽度阈值随所述主控机的航线进程时变。
60.本技术的实施例中，可根据任务地形为主控机制定航线，同时基于航线进行区域扩展，将多个分布机阵列分布于主控机的周围进行数据采集，从而一次性的覆盖采集区域内的数据。
61.基于实际的地形限制，可对区域扩展之后形成理想域进行修剪，剔除与地形产生冲突的边界区域或不需要的区域，将符合飞行需求、任务需要的区域定义为宽域航线。
62.宽域航线在水平方向上的宽度基于航线的进程是时变，与地形限制相符合，因此，跟随飞行的分布机的阵列结构应实时进行调整，以适应变化的宽域航线。
63.可以理解的是，在同一机群中，主控机可包括多架，多个主控机以阵列形式并行即可，可相互验证飞行路径的准确性。
64.s102、根据宽域航线的宽度阈值预配置分布机的抗拒域的标准范围，多个分布机跟随主控机航行。
65.在本技术实施例中，宽域航线在主控机的航线进程中，其水平方向上的宽度阈值是变化的，因此，应相应的调整分布机的阵列结构，使得分布机的阵列结构能够与宽度航线的宽度阈值匹配，完成任务的需求。
66.本技术的实施例中，多个分布机基于主控机阵列分布，跟随主控机飞行，初始阵列结构与宽域航线的初始宽度阈值相匹配，以便于调整阵列结构的扩大与缩小。
67.在一种可实施方式中，根据宽域航线的宽度阈值预配置分布机的抗拒域的标准范围，具体包括：
68.获取所述分布机的阵列结构，计算各分布机之间的间距，形成抗拒域的原始值；
69.获取所述宽域航线在水平方向上的宽度阈值的初始值；
70.获取所述主控机的当前航线进程，读取所述宽域航线在水平方向上的宽度阈值；
71.基于时变的所述宽度阈值与所述初始值的变化比例对所述阵列结构进行缩放，从而生成抗拒域的标准范围；所述标准范围基于所述主控机的航线进程时变。
72.在本技术实施例中，抗拒域为分布机之间的间距阈值，若两个分布机之间的抗拒域存在冲突，则说明存在分布机的跟随飞行出现了偏差；若不存在冲突，则说明分布机的阵列结构稳定，跟随飞行稳定。
73.本技术中，以阵列结构的初始状态下的分布机间距，定义抗拒域的原始值，然后，
在基于宽域航线上的宽度阈值的变化比例，同步缩放分布机阵列结构中的抗拒域的数值。
74.应当明确的是，无人机位于控制作业，其视角较为广阔，分布机之间的间距产生一定的变化，并不太影响对区域内的数据的采集、获取，可根据实际需求制定误差范围，形成抗拒域的标准范围。可以理解的是，该标准范围基于主控机的航线进程也是时变的。
75.s103、在航行过程中基于各分布机的标准范围实时检测各分布机之间抗拒域的冲突类型：
76.若抗拒域的冲突类型为离散型，则存在冲突的抗拒域中的分布机进行缩域跟随修正；
77.若抗拒域的冲突类型为挤压型，则存在冲突的抗拒域中的分布机进行扩域跟随修正。
78.在本技术实施例中，在航行过程中基于各分布机的标准范围实时监测各分布机之间抗拒域的冲突类型，标准范围基于航线的进程时变，分布机阵列在跟随过程中，若存在误差，则抗拒域必定存在冲突，可根据实际的分布机间距进行冲突类型的确定。
79.本技术的实施例中，抗拒域的形成可基于无人机，在无人机上搭载无线模块，检测无线信号的强度来匹配两个分布机之间的间距，形成参考间距值，根据参考间距值对标分布机的标准范围，来判定分布机之间的间距变化。本技术中，将间距变大定义为离散型冲突、间距变小定义为挤压型冲突。
80.在一个具体的实施例中，分布机之间的抗拒域的冲突类型的判定具体为：
81.所述分布机上搭载无线模块，通过检测无线信号的强度匹配两个分布机之间的参考间距值，对比所述参考间距值与所述标准范围：
82.若参考间距值小于所述标准范围，则所述分布机之间抗拒域的冲突类型为挤压型；
83.若参考间距值处于所述标准范围内，则不存在冲突；
84.若参考间距值大于所述标准范围，则所述分布机之间抗拒域的冲突类型为离散型。
85.本技术的实施例中，无线模块可以为wifi模块，应用wifi探针技术进行信号强度的检测，并进行间距匹配。
86.在一个具体的实施例中，分布机检测到邻近无人机的无线信号之后，检测该无线信号的强度输出参考数值，并进行间距的匹配，将参考数值发送给对方；接收到信息的邻近无人机同样做出信号强度检测输出参考数值，若两组参数数值匹配成功，则以该参考数值的均值为参考间距值；若匹配失败，则发出警报。
87.可以理解的是，根据阵列结构，每个无人机仅需与邻近的无人机建立抗拒域内的信号强度检测即可。
88.在完成了抗拒域冲突类型的判定之后，根据冲突类型做出对于的修正即可，本技术的实施例中，缩域跟随修正和扩域跟随修正在执行时相反的两面，但其修正原理是同一，具体步骤包括：
89.获取所述主控机的飞行轨迹，推算所述分布机的飞行轨迹；
90.将存在冲突的所述分布机与所述主控机进行阵列节点匹配，将阵列节点匹配失败的分布机定义为修正机；
91.计算所述修正机与阵列节点之间的缩域矢量或扩域矢量，根据所述缩域矢量或扩域矢量调整所述修正机的飞行轨迹
92.对于分布机阵列结构而言，存在扩域与缩域，但对于矢量而言，扩大与缩小仅是方向上的调整，因此，本技术的实施例在对修正机进行修正时以矢量为修正指示，进行飞行轨迹的修正，可将扩域与缩域统一起来。
93.可以理解的是，对于边缘的分布机而言，存在单一的冲突类型，边缘的分布机也是最容易偏航的。但对于中间位置的分布机而言，一旦偏航，则应同步出现离散与挤压两种冲突类型，且集中在一起，因此，还应包括当冲突类型同时包括离散型、挤压型时的跟随修正，具体步骤为：
94.当所述分布机与邻近的分布机之间的冲突类型同时包括离散型、挤压型时：
95.将同时具备两种冲突类型的分布机定义修正机；
96.拟合所述缩域矢量与所述扩域矢量，形成偏移矢量，根据所述偏移矢量调整所述修正机的飞行轨迹。
97.可以理解的是，同时存在离散与挤压，对于该分布机而言，其邻近的分布机不需要进行修正，仅需要对其进行修正即可，可将该分布记得扩域矢量与缩域矢量进行拟合，形成该分布机的偏移矢量，纠正该分布机的飞行轨迹即可。
98.下面将结合附图2，对本技术实施例提供的无人机群宽域巡航的控制装置进行详细介绍。需要说明的是，附图2所示的无人机群宽域巡航的控制装置，用于执行本技术图1所示实施例的方法，为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本技术图1所示的实施例。
99.请参见图2，图2是本技术实施例提供的一种无人机群宽域巡航的控制装置的结构示意图。如图2所示，所述装置包括：
100.通讯建立模块201，建立主控机与分布机之间的通讯连接；
101.航线制定模块202，为所述主控机制定宽域航线；
102.阈值匹配模块203，根据所述宽域航线的宽度阈值预配置所述分布机的抗拒域的标准范围，多个所述分布机跟随所述主控机航行；
103.冲突修复模块，在航行过程中基于各所述分布机的标准范围检测各所述分布机之间抗拒域的冲突类型：
104.若抗拒域的冲突类型为离散型，则存在冲突的所述抗拒域中的所述分布机进行缩域跟随修正；
105.若抗拒域的冲突类型为挤压型，则存在冲突的所述抗拒域中的所述分布机进行扩域跟随修正。
106.本领域的技术人员可以清楚地了解到本技术实施例的技术方案可借助软件和/或硬件来实现。本说明书中的“单元”和“模块”是指能够独立完成或与其他部件配合完成特定功能的软件和/或硬件，其中硬件例如可以是现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)、集成电路(integrated circuit，ic)等。
107.本技术实施例的各处理单元和/或模块，可通过实现本技术实施例所述的功能的模拟电路而实现，也可以通过执行本技术实施例所述的功能的软件而实现。
108.参见图3，其示出了本技术实施例所涉及的一种电子设备的结构示意图，该电子设
备可以用于实施图1所示实施例中的方法。如图3所示，电子设备300可以包括：至少一个中央处理器301，至少一个网络接口304，用户接口303，存储器305，至少一个通信总线302。
109.其中，通信总线302用于实现这些组件之间的连接通信。
110.其中，用户接口303可以包括显示屏(display)、摄像头(camera)，可选用户接口303还可以包括标准的有线接口、无线接口。
111.其中，网络接口304可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。
112.其中，中央处理器301可以包括一个或者多个处理核心。中央处理器301利用各种接口和线路连接整个电子设备300内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器305内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器305内的数据，执行终端300的各种功能和处理数据。可选的，中央处理器301可以采用数字信号处理(digital signal processing，dsp)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)、可编程逻辑阵列(programmable logic array，pla)中的至少一种硬件形式来实现。中央处理器301可集成中央中央处理器(central processing unit，cpu)、图像中央处理器(graphics processing unit，gpu)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，cpu主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到中央处理器301中，单独通过一块芯片进行实现。
113.其中，存储器305可以包括随机存储器(random access memory，ram)，也可以包括只读存储器(read-only memory)。可选的，该存储器305包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器305可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器305可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器305可选的还可以是至少一个位于远离前述中央处理器301的存储装置。如图3所示，作为一种计算机存储介质的存储器305中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及程序指令。
114.在图3所示的电子设备300中，用户接口303主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而中央处理器301可以用于调用存储器305中存储的无人机群宽域巡航的控制应用程序，并具体执行以下操作：
115.建立主控机与分布机之间的通讯连接，为所述主控机制定宽域航线；
116.根据所述宽域航线的宽度阈值预配置所述分布机的抗拒域的标准范围，多个所述分布机跟随所述主控机航行；
117.在航行过程中基于各所述分布机的标准范围实时检测各所述分布机之间抗拒域的冲突类型：
118.若抗拒域的冲突类型为离散型，则存在冲突的所述抗拒域中的所述分布机进行缩域跟随修正；
119.若抗拒域的冲突类型为挤压型，则存在冲突的所述抗拒域中的所述分布机进行扩域跟随修正。
120.本技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理
器执行时实现上述方法的步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、dvd、cd-rom、微型驱动器以及磁光盘、rom、ram、eprom、eeprom、dram、vram、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器ic)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。
121.需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。
122.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
123.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
124.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
125.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
126.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：u盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
127.本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取器(random access memory，ram)、磁盘或光盘等。
128.以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理
并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。