无人机控制方法、装置、系统及计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机控制方法、装置、系统及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.随着无人机技术的发展，无人机在各个领域的应用也越来越广泛。目前的无人机通常采用激光雷达进行定位，无人机通过雷达扫描进行建模定位自身位置，并通过雷达扫描可对周围障碍物进行规避。返航时无人机根据飞行轨迹及自身定位进行回归，但是无人机通过雷达建模定位自身位置会随着巡航轨迹变化导致定位偏差越来越大。最终导致无人机返航时无法准确回归底座，无人机回归准确性较低。
3.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种无人机控制方法，旨在解决无人机回归准确性较低的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种无人机控制方法，应用于无人机控制系统，所述无人机控制系统包括无人机和底座，所述无人机上设置有红外接收单元，所述底座上设置有至少三个且不在同一直线上的红外发射单元，所述无人机控制方法包括以下步骤：
6.当所述无人机符合预设回归条件后，获取所述无人机的红外接收单元与所述底座的红外发射单元之间的红外距离信息；
7.根据所述红外距离信息，获得所述无人机与所述底座的预设回归位置的第一相对位置信息；
8.根据所述第一相对位置信息，控制所述无人机降落在所述底座的预设回归位置上。
9.可选地，所述根据所述红外距离信息，获得所述无人机与所述底座的预设回归位置的第一相对位置信息的步骤包括：
10.根据所述红外距离信息，获得所述无人机与所述红外发射单元的第二相对位置信息；
11.获取所述预设回归位置与所述红外发射单元的第三相对位置信息；
12.根据所述第二相对位置信息和第三相对位置信息，获得所述无人机与所述底座的预设回归位置的第一相对位置信息。
13.可选地，所述根据所述红外距离信息，获得所述无人机与所述红外发射单元的第二相对位置信息的步骤包括：
14.构建基准空间坐标系，根据所述红外距离信息以及各所述红外发射单元之间的预设位置信息，计算得出在所述基准空间坐标系中所述无人机的当前无人机坐标和各所述红
外发射单元的当前参考坐标；
15.将所述当前无人机坐标和所述当前参考坐标作为第二相对位置信息。
16.可选地，所述根据所述第二相对位置信息和第三相对位置信息，获得所述无人机与所述底座的预设回归位置的第一相对位置信息的步骤包括：
17.根据所述当前参考坐标和第三相对位置信息，计算得出所述预设回归位置在所述基准空间坐标系中对应的当前回归坐标；
18.将所述当前无人机坐标和所述当前回归坐标作为所述第一相对位置信息。
19.可选地，所述根据所述第一相对位置信息，控制所述无人机降落在所述底座的预设回归位置上的步骤包括：
20.根据所述当前无人机坐标和所述当前回归坐标，控制所述无人机在预设水平面上移动，直至所述无人机的当前无人机坐标与所述当前回归坐标在预设水平面上的投影重合，以使所述无人机移动至所述预设回归位置正上方；
21.控制所述无人机垂直下落至所述底座的预设回归位置。
22.可选地，所述根据所述第一相对位置信息，控制所述无人机降落在所述底座的预设回归位置上的步骤之前包括：
23.获取所述无人机的旋转角度信息；
24.根据所述旋转角度信息，控制所述无人机进行旋转，以回正所述无人机的姿态。
25.可选地，所述当所述无人机符合预设回归条件后，获取所述无人机的红外发射单元与所述底座的红外接收单元之间的距离信息的步骤之前包括：
26.获取所述无人机与所述底座之间的当前距离，并判断所述当前距离是否小于预设距离阈值；
27.若小于预设距离阈值，则判定所述无人机符合预设回归条件。
28.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种无人机控制装置，所述无人机控制装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上任一项所述的方法的步骤。
29.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种无人机控制系统，所述无人机控制系统包括：
30.无人机，所述无人机包括如上所述的无人机控制装置和红外接收单元；
31.底座，所述底座包括红外发射单元。
32.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有无人机控制程序，所述无人机控制程序被处理器执行时实现如上任一项所述的无人机控制方法的步骤。
33.本发明提出的一种无人机控制方法，应用于无人机控制系统，所述无人机控制系统包括无人机和底座，所述无人机上设置有红外接收单元，所述底座上设置有至少三个且不在同一直线上的红外发射单元。当所述无人机符合预设回归条件后，获取所述无人机的红外接收单元与所述底座的红外发射单元之间的红外距离信息。进而可以根据所述红外距离信息，可以计算得出所述无人机与各红外发射器之间的相对位置信息，进而获得所述无人机与所述底座的预设回归位置的第一相对位置信息，从而使得所述无人机可以准确地定位所述底座的预设回归位置。进而根据所述第一相对位置信息，控制所述无人机降落在所
述底座的预设回归位置上。本发明在所述无人机上设置有红外接收单元，所述底座上设置有至少三个且不在同一直线上的红外发射单元，以使无人机通过获取底座的红外发射单元发出的红外光源准确定位所述底座的预设回归位置，从而提高了无人机回归的准确性。
附图说明
34.图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的装置结构示意图；
35.图2为本发明无人机控制系统的一示意图；
36.图3为本发明实施例方案涉及的无人机结构的一示例图；
37.图4为本发明无人机控制方法第一实施例的流程示意图；
38.图5为本发明无人机控制方法第二实施例的流程示意图；
39.图6为本发明一实施例中无人机和红外发射单元的相对位置的一示意图；
40.图7为本发明无人机控制方法第三实施例的流程示意图；
41.图8为本发明无人机降落至预设回归位置的一场景示意图。
42.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
43.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。
44.随着无人机技术的发展，无人机在各个领域的应用也越来越广泛。目前的无人机通常采用激光雷达进行定位，无人机通过雷达扫描进行建模定位自身位置，并通过雷达扫描可对周围障碍物进行规避。返航时无人机根据飞行轨迹及自身定位进行回归，但是无人机通过雷达建模定位自身位置会随着巡航轨迹变化导致定位偏差越来越大。最终导致无人机返航时无法准确回归底座，无人机回归准确性较低。目前的室内无人机产品的底座只具有充电的功能。针对此问题，本发明在原用于充电的无人机的底座上增设红外发射单元，在无人机上设置红外接收单元(如红外摄像头)，无人机可以先根据雷达定位自身位置进行返航，当无人机返航至起飞位置预设距离范围时，无人机通过红外接收单元接收到底座的红外发射单元发射的红外光源信息，从而准确定位底座的位置，提高无人机回归准确性。
45.如图1所示，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的装置结构示意图。
46.如图1所示，无人机控制装置可以包括：处理器1001，例如cpu，通信总线1002，用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如触摸屏或键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。存储器1005可以是高速ram存储器，也可以是非易失性存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
47.本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对所述无人机控制装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
48.如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及无人机控制应用程序。
49.在图1所示的装置中，处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的无人机控制
应用程序，并执行如下各实施例中无人机控制方法的操作。
50.参照图2，图2为本发明实施例方案涉及的无人机控制系统的示意图。
51.参考图2，本发明提供了一种无人机控制系统，所述无人机控制系统包括：
52.无人机，所述无人机包括如上所述的无人机控制装置和红外接收单元；
53.底座，所述底座包括红外发射单元。
54.具体地，无人机的红外接收单元可以是红外摄像头，设置于无人机的底部。底座的红外发射单元可以是三个及三个以上不在一条直线上的红外发射器(如红外发光二极管)，用于使无人机确定所述底座所处的位置。所述底座上的红外发射器可以是始终处于启用状态，当然也可以是根据实际使用需求设置启动的时间。进一步地，参照图3，图3为本发明实施例方案涉及的无人机结构的一示例图。无人机除设置在机身底部的红外摄像头外，还可以包括激光雷达、桨罩、摄像头、上tof(time of flight，飞行时间法测距传感器)、前tof等部件。
55.参照图4，图4为本发明无人机控制方法第一实施例的流程示意图。
56.本发明第一实施例提供一种无人机控制方法，应用于无人机控制系统，所述无人机控制系统包括无人机和底座，所述无人机上设置有红外接收单元，所述底座上设置有至少三个且不在同一直线上的红外发射单元，所述无人机控制方法包括以下步骤：
57.步骤s100，当所述无人机符合预设回归条件后，获取所述无人机的红外接收单元与所述底座的红外发射单元之间的红外距离信息；
58.具体地，所述预设回归条件可以包括无人机需要执行回归操作的场景，例如，无人机完成巡检任务后，或者无人机的剩余电量低于预设电量阈值后，无人机返航至底座附近一定范围内。然后通过无人机的红外接收单元，采集所述底座的红外发射单元发射的红外光源，从而获得的所述无人机的红外接收单元与所述底座的红外发射单元之间的红外距离信息。其中，所述红外距离信息可以包括所述红外接收单元分别与各个红外发射单元之间的距离。
59.更进一步地，步骤s100之前包括以下步骤：
60.步骤s110，获取所述无人机与所述底座之间的当前距离，并判断所述当前距离是否小于预设距离阈值；
61.步骤s110，若小于预设距离阈值，则判定所述无人机符合预设回归条件。
62.具体地，当无人机返航至底座附近时，则可以通过无人机的飞行轨迹，确定无人机的当前坐标与起飞时的起飞坐标，计算得出所述无人机与所述底座之间的当前距离。当然也可以通过测距传感器确定无人机与底座之间的当前距离。所述预设距离阈值为预先设置的距离值，例如0.8m、1.0m、1.5m等。若所述当前距离小于预设距离阈值，则判定所述无人机符合预设回归条件。
63.若所述当前距离不小于预设距离阈值，则判定所述无人机不符合预设回归条件。
64.步骤s200，根据所述红外距离信息，获得所述无人机与所述底座的预设回归位置的第一相对位置信息；
65.具体地，所述预设回归位置为预先设置的作为无人机降落点的位置，例如所述底座的中心点。由于所述底座上设置的各红外发射单元之间的位置信息是预设的值，而所述红外距离信息中又包括了所述无人机的红外接收单元分别与各所述红外发射器之间的距
离。由此，可以计算得出所述无人机与各红外发射器之间的相对位置信息。同时，由于预设回归位置与所述底座的各红外发射器之间的相对位置信息也是预设的值。因此，可以根据所述无人机与各红外发射器之间的相对位置信息以及预设回归位置与所述底座的各红外发射器之间的相对位置信息，计算得出所述无人机与所述底座的预设回归位置的相对位置信息(即第一相对位置信息)，从而所述无人机可以准确地定位所述底座的预设回归位置。所述第一相对位置信息可以是以空间坐标的形式，例如所述无人机的当前无人机坐标u(xu，yu，zu)，预设回归位置的当前回归坐标t(x
t
，y
t
，z
t
)。当然相对位置信息可以是空间坐标，也可以是空间向量等其他能够表述相对位置关系的形式。本领域技术人员可以理解的是，获得所述第一相对位置信息的方法并不限于上述方式，还可以其他的计算方式。
66.步骤s300，根据所述第一相对位置信息，控制所述无人机降落在所述底座的预设回归位置上。
67.具体地，可以根据所述无人机与所述底座的预设回归位置的相对位置信息，生成以所述无人机的当前位置为起点，以所述预设回归位置为终点的飞行路径，进而控制所述无人机按照所述飞行路径飞行，降落在所述底座的预设回归位置，实现所述无人机的准确回归。当然也可以采用其他的降落方式，例如，根据所述第一相对位置信息，控制所述无人机在水平方向上移动至所述底座的预设回归位置的正上方，然后在控制所述无人机垂直下降至所述预设回归位置上。
68.更进一步地，步骤s300之前包括以下步骤：
69.步骤s310，获取所述无人机的旋转角度信息；
70.步骤s311，根据所述旋转角度信息，控制所述无人机进行旋转，以回正所述无人机的姿态。
71.具体地，所述旋转角度信息可以包括无人机在脱离所述底座后所做的在垂直方向和水平方向上的旋转角度。根据所述无人机的旋转角度信息，可知无人机在返航前在水平方向和垂直方向上的旋转角度，进而控制所述无人机进行旋转，以回正所述无人机的姿态。从而避免了由于无人机姿态的偏移而导致无人机与所述底座发生碰撞，保证所述无人机能够准确降落至所述底座的预设回归位置上。
72.在本发明第一实施例中，提出了一种无人机控制方法，应用于无人机控制系统，所述无人机控制系统包括无人机和底座，所述无人机上设置有红外接收单元，所述底座上设置有至少三个且不在同一直线上的红外发射单元。当所述无人机符合预设回归条件后，获取所述无人机的红外接收单元与所述底座的红外发射单元之间的红外距离信息。进而可以根据所述红外距离信息，可以计算得出所述无人机与各红外发射器之间的相对位置信息，进而获得所述无人机与所述底座的预设回归位置的第一相对位置信息，从而使得所述无人机可以准确地定位所述底座的预设回归位置。进而根据所述第一相对位置信息，控制所述无人机降落在所述底座的预设回归位置上。本实施例中，在所述无人机上设置有红外接收单元，所述底座上设置有至少三个且不在同一直线上的红外发射单元，以使无人机通过获取底座的红外发射单元发出的红外光源准确定位所述底座的预设回归位置，从而提高了无人机回归的准确性。
73.进一步地，参照图5，本发明第二实施例提供一种无人机控制方法，基于上述图4所示的实施例，步骤s200包括以下步骤：
74.步骤s210，根据所述红外距离信息，获得所述无人机与所述红外发射单元的第二相对位置信息；
75.步骤s220，获取所述预设回归位置与所述红外发射单元的第三相对位置信息；
76.步骤s230，根据所述第二相对位置信息和第三相对位置信息，获得所述无人机与所述底座的预设回归位置的第一相对位置信息。
77.具体地，各所述红外发射单元之间的预设位置信息可以包括各红外发射单元之间的距离、各红外发射单元之间的夹角等位置信息。由于所述红外发射单元为至少三个且不在同一条直线上，即所述红外发射单元至少能够构成一个多边形，再根据所述红外距离信息确定无人机位置，则可以构成一个空间几何图形。因此，可以通过对根据所述红外距离信息和所述预设位置信息构成的所述空间几何图形进行分析，获得该空间几何图形各端点(即红外发射单元和无人机)之间的相对位置信息(即第二相对位置信息)。其中，第二相对位置信息可以包括无人机与所述各红外发射器之间的距离、角度等位置信息，该第二相对位置信息可以以空间坐标的形式如所述当前无人机坐标和所述当前参考坐标，也可以是空间向量等其他形式。然后，获取所述预设回归位置与所述红外发射单元的第三相对位置信息，其中第三相对位置可以包括预设回归位置分别与各红外发射单元之间的距离、预设回归位置分别与各红外发射单元之间的夹角等位置信息。根据所述第二相对位置信息中各红外发射单元的当前参考坐标和第三相对位置信息，获得所述预设回归位置对应的当前回归坐标。
78.更进一步地，步骤s210包括以下步骤：
79.步骤s211，构建基准空间坐标系，根据所述红外距离信息以及各所述红外发射单元之间的预设位置信息，计算得出在所述基准空间坐标系中所述无人机的当前无人机坐标和各所述红外发射单元的当前参考坐标；
80.步骤s212，将所述当前无人机坐标和所述当前参考坐标作为第二相对位置信息。
81.具体地，可以通过构建基准空间坐标系，然后根据所述红外距离信息以及各所述红外发射单元之间的预设位置信息，计算得出所述无人机的当前无人机坐标和各所述红外发射单元的当前参考坐标。将所述当前无人机坐标和所述当前参考坐标作为第二相对位置信息。参考图6，图6为本发明一实施例中无人机和红外发射单元的相对位置的一示意图，图中点a、点b、点c、点d分别为底座上的红外发射单元，点u为无人机。假设，点a、点b、点c、点d构成一个边长为60cm的正方形，可以以点a为原点，ab为x轴，该正方形对应的平面为xoy平面建立空间直角坐标系，则点a的坐标为(0，0，0)，点b的坐标为(60，0，0)，点c的坐标为(60，60，0)，点d的坐标为(0，60，0)。点u至点a的距离ua为98.0cm，点u至点b的距离ub为136.4cm，点u至点c的距离uc为132.0cm，点u至点d的距离ud为91.7cm。设无人机的当前无人机坐标u为(xu，yu，zu)由此可得，如下计算公式：
82.√((x
u-0)2 (y
u-0)2 (z
u-0)2)＝98.0；
83.√((x
u-60)2 (y
u-0)2 (z
u-0)2)＝136.4；
84.√((x
u-60)2 (y
u-60)2 (z
u-0)2)＝132.0；
85.√((x
u-0)2 (y
u-60)2 (z
u-0)2)＝91.7。
86.经过计算可以得出，u(xu，yu，zu)＝(-80，40，40)。
87.更进一步地，步骤s230包括以下步骤：
88.步骤s231，根据所述当前参考坐标和第三相对位置信息，计算得出所述预设回归位置在所述基准空间坐标系中对应的当前回归坐标；
89.步骤s232，将所述当前无人机坐标和所述当前回归坐标作为所述第一相对位置信息。
90.具体地，第三相对位置可以包括预设回归位置分别与各红外发射单元之间的距离、预设回归位置分别与各红外发射单元之间的夹角等位置信息。则可以根据所述当前参考坐标和第三相对位置信息，计算得出所述预设回归位置在所述基准空间坐标系中对应的当前回归坐标。例如，点a的坐标为(0，0，0)，点b的坐标为(60，0，0)，点c的坐标为(60，60，0)，点d的坐标为(0，60，0)，所述预设回归位置在所述红外发射单元的中心位置以下50cm处，则可计算得出所述预设回归位置对应的当前回归坐标为(30，30，-50)。从而可以将所述当前无人机坐标和所述当前回归坐标作为所述第一相对位置信息，用以控制无人机准确降落至所述预设回归位置。
91.进一步地，参照图7，本发明第三实施例提供一种无人机控制方法，基于上述图4所示的实施例，步骤s300还包括以下步骤：
92.步骤s320，根据所述当前无人机坐标和所述当前回归坐标，控制所述无人机在预设水平面上移动，直至所述无人机的当前无人机坐标与所述当前回归坐标在预设水平面上的投影重合，以使所述无人机移动至所述预设回归位置正上方；
93.步骤s330，控制所述无人机垂直下落至所述底座的预设回归位置。
94.具体地，所述预设水平面可以是所述无人机当前高度所处的水平面，当然也可以是预设水平高度(如离地0.5m、1.0m或离所述红外发射单元构成的平面0.5m、1.0m)的水平面。如图8所示，图8为本发明无人机降落至预设回归位置的一场景示意图。图中，所述底座为盒状，用以收纳所述无人机。根据所述当前无人机坐标和所述当前回归坐标，控制所述无人机在预设水平面上移动，直至所述无人机的当前无人机坐标与所述当前回归坐标在预设水平面上的投影重合，以使所述无人机移动至所述预设回归位置正上方，然后再控制所述无人机垂直下落至所述底座的预设回归位置。例如，所述第一相对位置信息包括所述无人机的当前无人机坐标(-80，40，40)和所述预设回归位置的当前回归坐标(30，30，-50)，预设水平面为z＝40的xoy平面(即所述无人机当前高度所处的水平面)，则所述预设回归位置在预设水平面上对应的投影的坐标为(30，30，40)。因此可以先控制所述无人机在预设水平面上移动至所述预设回归位置在预设水平面上对应的投影的坐标为(30，30，40)，以使所述无人机移动至所述预设回归位置正上方。然后再控制所述无人机垂直下落至所述底座的预设回归位置的当前回归坐标(30，30，-50)处。本实施例采用了无人机先在水平方向平移再垂直方向下落至预设回归位置的方式，避免了无人机在移动至预设回归位置过程中与所述底座发生碰撞，提高了无人机回归的准确性与安全性。
95.此外，本发明实施例还提出一种计算机存储介质，所述计算机存储介质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上述实施例提供的无人机控制方法中的操作，具体步骤此处不再过多赘述。
96.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体/操作/对象与另一个实体/操作/对象区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体/操作/对象之间存在任何这种实际的关系或者顺序；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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
97.对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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。可以根据实际的需要选择中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
98.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
99.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的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如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，车辆，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
100.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。