一种无人机控制系统及无人机控制方法与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，具体是涉及一种无人机控制系统及无人机控制方法。


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作的不载人飞机，无人机的监控与控制采用常规的无人机地面站控制方案，地面站通常为智能移动终端、专设的无人机控制设备等，这些地面站设置有用于和无人机进行无线通信的数据传输模块，在无人机上也设置有数据传输模块，通过地面站和无人机上分别设置的数据传输模块，实现地面站和无人机之间的数据交互。目前，无人机的飞行路线和飞行状态需要人为操控，用户通过遥控器控制，操控复杂，需要用户深入学习操控技术才能够成功的对无人机进行操控，上手较难。因此，需要提供一种无人机控制系统及无人机控制方法，旨在解决上述问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无人机控制系统及无人机控制方法，以解决上述背景技术中存在的问题。
4.本发明是这样实现的，一种无人机控制方法，所述方法包括以下步骤：
5.接收自动飞行指令，所述自动飞行指令中包含终点位置信息；
6.检测得到无人机当前位置信息，根据当前位置信息和终点位置信息得到飞行路径；
7.生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置；
8.生成向前飞行指令，以使得无人机沿着所述飞行路径进行飞行；
9.检测得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令。
10.作为本发明进一步的方案：所述生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置的步骤，具体包括：
11.根据飞行路径确定无人机机头目标朝向；
12.检测得到无人机机头当前朝向；
13.当无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向不一致时，生成无人机方向调整指令，使得无人机发生旋转，直到无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向一致。
14.作为本发明进一步的方案：所述生成无人机方向调整指令，使得无人机发生旋转的步骤，具体包括：
15.根据无人机机头当前朝向和无人机机头目标朝向得到逆时针角度偏差和顺时针角度偏差；
16.将逆时针角度偏差和顺时针角度偏差进行比较；
17.当逆时针角度偏差小于顺时针角度偏差时，生成无人机逆时针旋转指令，使得无
人机发生逆时针旋转；
18.当逆时针角度偏差大于顺时针角度偏差时，生成无人机顺时针旋转指令，使得无人机发生顺时针旋转。
19.作为本发明进一步的方案：所述检测得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令的步骤，具体包括：
20.检测得到无人机的实时位置信息，计算实时位置信息与飞行路径之间的偏航距离值；
21.当偏航距离值达到第二预设值时，根据实时位置信息和终点位置信息得到调整路径，生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置；
22.生成向前飞行指令，以使得无人机沿着所述调整路径进行飞行，再次检测得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令。
23.作为本发明进一步的方案：所述方法还包括生成障碍报警指令，具体包括：
24.对飞行路径上是否存在障碍物进行检测；
25.当检测到飞行路径上存在障碍物时，计算障碍物与无人机之间的距离值；
26.当障碍物与无人机之间的距离值小于第三预设值时，生成障碍报警指令，同时启动无人机悬停指令。
27.本发明的另一目的在于提供一种无人机控制系统，所述系统包括：
28.自动飞行指令接收模块，用于接收自动飞行指令，所述自动飞行指令中包含终点位置信息；
29.飞行路径确定模块，用于检测得到无人机当前位置信息，根据当前位置信息和终点位置信息得到飞行路径；
30.方向调整模块，用于生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置；
31.向前飞行模块，用于生成向前飞行指令，以使得无人机沿着所述飞行路径进行飞行；以及
32.自动飞行完成模块，用于检测得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令。
33.作为本发明进一步的方案：所述方向调整模块包括：
34.机头目标朝向确定单元，用于根据飞行路径确定无人机机头目标朝向；
35.机头当前朝向确定单元，用于检测得到无人机机头当前朝向；以及
36.机头朝向调整单元，当无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向不一致时，生成无人机方向调整指令，使得无人机发生旋转，直到无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向一致。
37.作为本发明进一步的方案：所述机头朝向调整单元包括：
38.角度偏差确定子单元，用于根据无人机机头当前朝向和无人机机头目标朝向得到逆时针角度偏差和顺时针角度偏差；
39.角度偏差比较子单元，用于将逆时针角度偏差和顺时针角度偏差进行比较；
40.逆时针旋转子单元，当逆时针角度偏差小于顺时针角度偏差时，生成无人机逆时针旋转指令，使得无人机发生逆时针旋转；
41.顺时针旋转子单元，当逆时针角度偏差大于顺时针角度偏差时，生成无人机顺时针旋转指令，使得无人机发生顺时针旋转。
42.作为本发明进一步的方案：所述自动飞行完成模块包括：
43.偏航距离值确定单元，用于检测得到无人机的实时位置信息，计算实时位置信息与飞行路径之间的偏航距离值；
44.飞行方向调整单元，当偏航距离值达到第二预设值时，根据实时位置信息和终点位置信息得到调整路径，生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置；以及
45.自动飞行完成单元，用于生成向前飞行指令，以使得无人机沿着所述调整路径进行飞行，再次检测得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令。
46.作为本发明进一步的方案：所述系统还包括障碍物报警模块，所述障碍物报警模块包括：
47.障碍物检测单元，用于对飞行路径上是否存在障碍物进行检测；
48.距离值计算单元，当检测到飞行路径上存在障碍物时，计算障碍物与无人机之间的距离值；以及
49.报警指令生成单元，当障碍物与无人机之间的距离值小于第三预设值时，生成障碍报警指令，同时启动无人机悬停指令。
50.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
51.本发明能够接收自动飞行指令，并生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置，接着自动生成向前飞行指令，以使得无人机沿着飞行路径进行飞行，当无人机实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令，表明无人机达到终点位置附近，如此，本发明中的无人机能够自动飞向目标位置，对用户的操控要求极低，上手简单。
附图说明
52.图1为一种无人机控制方法的流程图。
53.图2为一种无人机控制方法中生成无人机方向调整指令的流程图。
54.图3为一种无人机控制方法中根据无人机机头当前朝向和无人机机头目标朝向得到逆时针角度偏差和顺时针角度偏差的流程图。
55.图4为一种无人机控制方法中检测得到无人机的实时位置信息的流程图。
56.图5为一种无人机控制方法中生成障碍报警指令的流程图。
57.图6为一种无人机控制系统的结构示意图。
58.图7为一种无人机控制系统中方向调整模块的结构示意图。
59.图8为一种无人机控制系统中机头朝向调整单元的结构示意图。
60.图9为一种无人机控制系统中自动飞行完成模块的结构示意图。
61.图10为一种无人机控制系统中障碍物报警模块的结构示意图。
62.图11为本发明实施例中无人机的飞行路径示意图。
具体实施方式
63.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
64.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
65.如图1所示，本发明实施例提供了一种无人机控制方法，所述方法包括以下步骤：
66.s100，接收自动飞行指令，所述自动飞行指令中包含终点位置信息；
67.s200，检测得到无人机当前位置信息，根据当前位置信息和终点位置信息得到飞行路径；
68.s300，生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置；
69.s400，生成向前飞行指令，以使得无人机沿着所述飞行路径进行飞行；
70.s500，检测得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令。
71.需要说明的是，无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操作的不载人飞机，无人机的监控与控制采用常规的无人机地面站控制方案，地面站通常为智能移动终端、专设的无人机控制设备等，这些地面站设置有用于和无人机进行无线通信的数据传输模块，在无人机上也设置有数据传输模块，通过地面站和无人机上分别设置的数据传输模块，实现地面站和无人机之间的数据交互。目前，无人机的飞行路线和飞行状态需要人为操控，用户通过遥控器控制，操控复杂，需要用户深入学习操控技术才能够成功的对无人机进行操控，上手较难，本发明实施例旨在解决上述问题。
72.本发明实施例中，如果用户想让无人机自动飞往b点，向无人机发送自动飞行指令，所述自动飞行指令中包b点位置信息，优选的可以直接发送电子地图，电子地图上标明b点位置，无人机接收自动飞行指令后，会自动检测并得到无人机当前位置信息，根据当前位置信息和终点位置信息得到飞行路径，例如当前位置为a点，将a点标明在电子地图上，就可以得到a点到b点的飞行路径，接着根据飞行路径生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置，然后生成向前飞行指令，以使得无人机沿着所述飞行路径进行飞行，在飞行过程中实时检测并得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令，无人机此时已经到达终点位置附近，所述第一预设值为提前设定的定值，容易理解，第一预设值越小，无人机最后悬停的位置越精准。
73.如图2所示，作为本发明一个优选的实施例，所述生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置的步骤，具体包括：
74.s301，根据飞行路径确定无人机机头目标朝向；
75.s302，检测得到无人机机头当前朝向；
76.s303，当无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向不一致时，生成无人机方向调整指令，使得无人机发生旋转，直到无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向一致。
77.本发明实施例中，为了使得无人机自动沿着所述飞行路径进行飞行，需要确定无
人机机头目标朝向，并检测得到无人机机头当前朝向，判定两个朝向是否一致，当一致时，无人机方向不需要调整；当无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向不一致时，生成无人机方向调整指令，使得无人机发生旋转，直到无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向一致。
78.如图3所示，作为本发明一个优选的实施例，所述生成无人机方向调整指令，使得无人机发生旋转的步骤，具体包括：
79.s3031，根据无人机机头当前朝向和无人机机头目标朝向得到逆时针角度偏差和顺时针角度偏差；
80.s3032，将逆时针角度偏差和顺时针角度偏差进行比较；
81.s3033，当逆时针角度偏差小于顺时针角度偏差时，生成无人机逆时针旋转指令，使得无人机发生逆时针旋转；
82.s3034，当逆时针角度偏差大于顺时针角度偏差时，生成无人机顺时针旋转指令，使得无人机发生顺时针旋转。
83.本发明实施例中，当无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向不一致时，本发明实施例自动根据无人机机头当前朝向和无人机机头目标朝向得到逆时针角度偏差和顺时针角度偏差，逆时针角度偏差是指当前朝向逆时针旋转到目标朝向的旋转度数，顺时针角度偏差是指当前朝向顺时针旋转到目标朝向的旋转度数，然后将逆时针角度偏差和顺时针角度偏差进行比较，当逆时针角度偏差小于顺时针角度偏差时，生成无人机逆时针旋转指令，使得无人机发生逆时针旋转，当逆时针角度偏差大于顺时针角度偏差时，生成无人机顺时针旋转指令，使得无人机发生顺时针旋转，如此，能够保证无人机的旋转角度最优，方向调整速度更快。
84.如图4和图11所示，作为本发明一个优选的实施例，所述检测得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令的步骤，具体包括：
85.s501，检测得到无人机的实时位置信息，计算实时位置信息与飞行路径之间的偏航距离值；
86.s502，当偏航距离值达到第二预设值时，根据实时位置信息和终点位置信息得到调整路径，生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置；
87.s503，生成向前飞行指令，以使得无人机沿着所述调整路径进行飞行，再次检测得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令。
88.本发明实施例中，容易理解，虽然无人机一直向着正前方向飞行，但是在有风的情况下，无人机会发生偏航，为了避免偏航过大，需要计算实时位置信息与飞行路径之间的偏航距离值，当偏航距离值达到第二预设值时，第二预设值为提前设定的定值，根据实时位置信息和终点位置信息得到调整路径，生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置，调整后，再次生成向前飞行指令，以使得无人机沿着所述调整路径进行飞行，再次检测得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令；在无人机向前飞行的时候，只要偏航距离值达到第二预设值就会进行方向调整，可以进行多次调整，容易理解，在第一次调整时，偏航距离值
为无人机时位置与飞行路径之间的最短距离，在后续调整时，偏航距离值为无人机时位置与对应的调整路径之间的最短距离。图11中，粗实线表示实际飞行路径，l表示第二预设值，r表示第一预设值，虚线表示飞行路径或者调整路径。
89.如图5所示，作为本发明一个优选的实施例，所述方法还包括生成障碍报警指令，具体包括：
90.s601，对飞行路径上是否存在障碍物进行检测；
91.s602，当检测到飞行路径上存在障碍物时，计算障碍物与无人机之间的距离值；
92.s603，当障碍物与无人机之间的距离值小于第三预设值时，生成障碍报警指令，同时启动无人机悬停指令。
93.本发明实施例中，为了避免无人机在自动飞行时撞到障碍物造成损坏，无人机会自动对飞行路径上是否存在障碍物进行检测，检测方法有超声波检测或者是激光检测，当检测到飞行路径上存在障碍物时，计算障碍物与无人机之间的距离值，当障碍物与无人机之间的距离值小于第三预设值时，生成障碍报警指令，同时启动无人机悬停指令，这时用户就会知道前方存在障碍，用户可以手动操作避开障碍后，再次发送自动飞行指令。
94.如图6所示，本发明实施例还提供了一种无人机控制系统，所述系统包括：
95.自动飞行指令接收模块100，用于接收自动飞行指令，所述自动飞行指令中包含终点位置信息；
96.飞行路径确定模块200，用于检测得到无人机当前位置信息，根据当前位置信息和终点位置信息得到飞行路径；
97.方向调整模块300，用于生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置；
98.向前飞行模块400，用于生成向前飞行指令，以使得无人机沿着所述飞行路径进行飞行；以及
99.自动飞行完成模块500，用于检测得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令。
100.本发明实施例中，如果用户想让无人机自动飞往b点，向无人机发送自动飞行指令，所述自动飞行指令中包b点位置信息，优选的可以直接发送电子地图，电子地图上标明b点位置，无人机接收自动飞行指令后，会自动检测并得到无人机当前位置信息，根据当前位置信息和终点位置信息得到飞行路径，例如当前位置为a点，将a点标明在电子地图上，就可以得到a点到b点的飞行路径，接着根据飞行路径生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置，然后生成向前飞行指令，以使得无人机沿着所述飞行路径进行飞行，在飞行过程中实时检测并得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令，无人机此时已经到达终点位置附近，所述第一预设值为提前设定的定值，容易理解，第一预设值越小，无人机最后悬停的位置越精准。
101.如图7所示，作为本发明一个优选的实施例，所述方向调整模块300包括：
102.机头目标朝向确定单元301，用于根据飞行路径确定无人机机头目标朝向；
103.机头当前朝向确定单元302，用于检测得到无人机机头当前朝向；以及
104.机头朝向调整单元303，当无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向不一致时，
生成无人机方向调整指令，使得无人机发生旋转，直到无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向一致。
105.本发明实施例中，为了使得无人机自动沿着所述飞行路径进行飞行，需要确定无人机机头目标朝向，并检测得到无人机机头当前朝向，判定两个朝向是否一致，当一致时，无人机方向不需要调整；当无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向不一致时，生成无人机方向调整指令，使得无人机发生旋转，直到无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向一致。
106.如图8所示，作为本发明一个优选的实施例，所述机头朝向调整单元303包括：
107.角度偏差确定子单元3031，用于根据无人机机头当前朝向和无人机机头目标朝向得到逆时针角度偏差和顺时针角度偏差；
108.角度偏差比较子单元3032，用于将逆时针角度偏差和顺时针角度偏差进行比较；
109.逆时针旋转子单元3033，当逆时针角度偏差小于顺时针角度偏差时，生成无人机逆时针旋转指令，使得无人机发生逆时针旋转；
110.顺时针旋转子单元3034，当逆时针角度偏差大于顺时针角度偏差时，生成无人机顺时针旋转指令，使得无人机发生顺时针旋转。
111.本发明实施例中，当无人机机头当前朝向与无人机机头目标朝向不一致时，本发明实施例自动根据无人机机头当前朝向和无人机机头目标朝向得到逆时针角度偏差和顺时针角度偏差，逆时针角度偏差是指当前朝向逆时针旋转到目标朝向的旋转度数，顺时针角度偏差是指当前朝向顺时针旋转到目标朝向的旋转度数，然后将逆时针角度偏差和顺时针角度偏差进行比较，当逆时针角度偏差小于顺时针角度偏差时，生成无人机逆时针旋转指令，使得无人机发生逆时针旋转，当逆时针角度偏差大于顺时针角度偏差时，生成无人机顺时针旋转指令，使得无人机发生顺时针旋转，如此，能够保证无人机的旋转角度最优，方向调整速度更快。
112.如图9所示，作为本发明一个优选的实施例，所述自动飞行完成模块500包括：
113.偏航距离值确定单元501，用于检测得到无人机的实时位置信息，计算实时位置信息与飞行路径之间的偏航距离值；
114.飞行方向调整单元502，当偏航距离值达到第二预设值时，根据实时位置信息和终点位置信息得到调整路径，生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置；以及
115.自动飞行完成单元503，用于生成向前飞行指令，以使得无人机沿着所述调整路径进行飞行，再次检测得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令。
116.本发明实施例中，容易理解，虽然无人机一直向着正前方向飞行，但是在有风的情况下，无人机会发生偏航，为了避免偏航过大，需要计算实时位置信息与飞行路径之间的偏航距离值，当偏航距离值达到第二预设值时，第二预设值为提前设定的定值，根据实时位置信息和终点位置信息得到调整路径，生成无人机方向调整指令，以使得无人机的机头正对终点位置，调整后，再次生成向前飞行指令，以使得无人机沿着所述调整路径进行飞行，再次检测得到无人机的实时位置信息，当所述实时位置信息与终点位置信息之间的距离值小于第一预设值时，启动无人机悬停指令；在无人机向前飞行的时候，只要偏航距离值达到第
二预设值就会进行方向调整，可以进行多次调整，容易理解，在第一次调整时，偏航距离值为无人机时位置与飞行路径之间的最短距离，在后续调整时，偏航距离值为无人机时位置与对应的调整路径之间的最短距离。
117.如图10所示，作为本发明一个优选的实施例，所述系统还包括障碍物报警模块600，所述障碍物报警模块600包括：
118.障碍物检测单元601，用于对飞行路径上是否存在障碍物进行检测；
119.距离值计算单元602，当检测到飞行路径上存在障碍物时，计算障碍物与无人机之间的距离值；以及
120.报警指令生成单元603，当障碍物与无人机之间的距离值小于第三预设值时，生成障碍报警指令，同时启动无人机悬停指令。
121.本发明实施例中，为了避免无人机在自动飞行时撞到障碍物造成损坏，无人机会自动对飞行路径上是否存在障碍物进行检测，检测方法有超声波检测或者是激光检测，当检测到飞行路径上存在障碍物时，计算障碍物与无人机之间的距离值，当障碍物与无人机之间的距离值小于第三预设值时，生成障碍报警指令，同时启动无人机悬停指令，这时用户就会知道前方存在障碍，用户可以手动操作避开障碍后，再次发送自动飞行指令。
122.以上仅对本发明的较佳实施例进行了详细叙述，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
123.应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
124.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
125.本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。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公开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，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。