一种扑翼飞行器控制方法、装置、电子设备以及存储介质与流程

1.本技术涉及飞行器技术领域，更具体地，涉及一种扑翼飞行器控制方法、装置、电子设备以及存储介质。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，扑翼飞行器作为一种新兴的仿生飞行器，是一种通过模仿昆虫以及鸟类的飞行方式而制造的仿生机器人，具有效率高、质量轻、机动性强、能耗低等显著优点，在国防军事以及民用领域都具有广阔的应用前景。目前，可以降低扑翼飞行器气动能耗，但是，在特定环境下对降低扑翼飞行器气动能耗的作用有限。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本技术提出了一种扑翼飞行器控制方法、装置、电子设备以及存储介质，以解决上述问题。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种扑翼飞行器控制方法，所述方法包括：获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，其中，所述特定上升流场通过风洞提供；基于所述姿态模型数据，控制所述扑翼飞行器在所述特定上升流场中的飞行姿态。
5.第二方面，本技术实施例提供了一种扑翼飞行器控制装置，所述装置包括：姿态模型数据获取模块，用于获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，其中，所述特定上升流场通过风洞提供；飞行姿态控制模块，用于基于所述姿态模型数据，控制所述扑翼飞行器在所述特定上升流场中的飞行姿态。
6.第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器耦接到所述处理器，所述存储器存储指令，当所述指令由所述处理器执行时所述处理器执行上述方法。
7.第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读取存储介质，所述计算机可读取存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行上述方法。
8.本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法、装置、电子设备以及存储介质，获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，将该姿态模型数据反馈至在特定上升流场中的扑翼飞行器，基于姿态模型数据，控制扑翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，从而可以降低扑翼飞行器的气动能耗，并不受特定上升流场限制。
附图说明
9.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要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它的附图。
10.图1示出了本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法的流程示意图；图2示出了本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法的固定翼飞行器与扑翼飞行器飞行姿态转换示意图；图3示出了本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法的流程示意图；图4示出了本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法的固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行示意图；图5示出了本技术的图3所示的扑翼飞行器控制方法的步骤s210的流程示意图；图6示出了本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法的固定翼飞行器的飞行角度示意图；图7示出了本技术实施例提供的扑翼飞行器装置的模块框图；图8示出了本技术实施例用于执行根据本技术实施例的扑翼飞行器控制方法的电子设备的框图；图9示出了本技术实施例的用于保存或者携带实现根据本技术实施例的扑翼飞行器控制方法的程序代码的存储单元。
具体实施方式
11.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，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。
12.扑翼飞行器是通过机翼主动运动产生升力和推力的飞行器，具有较高的机动性与灵活性。受负载限制，能效问题是制约扑翼飞行器发展的重要因素。扑翼飞行器在进行扑翼飞行时，其机翼周围的气流变化极其复杂，既有空气各个方向的扰流，也有扑翼相对空气运动引起的涡流。因此，扑翼和空气交互产生的气动能耗是扑翼飞行能耗控制的主要关注点。
13.目前，可以通过优化扑翼气动外形以及提高扑动系统效率，降低扑翼飞行器气动能耗。但是在特定流场环境下，优化扑翼气动外形以及提高扑动系统效率的两个方法对降低扑翼飞行器气动能耗的作用有限。
14.针对上述问题，发明人经过长期的研究发现，并提出了本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法、装置、服务器以及存储介质，通过获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，将该姿态模型数据反馈至在特定上升流场中的扑翼飞行器，基于姿态模型数据，控制扑翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，从而可以降低扑翼飞行器的气动能耗，并不受特定上升流场限制。其中，具体的扑翼飞行器控制方法在后续的实施例中进行详细的说明。
15.请参阅图1，图1示出了本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法的流程示意图。在具体的实施例中，所述扑翼飞行器控制方法应用于如图7所示的扑翼飞行器控制装置200以及配置有扑翼飞行器控制装置200的电子设备100（图8）。下面将以电子设备为例，说明本实施例的具体流程。下面将针对图1所示的流程进行详细的阐述，所述扑翼飞行器控制方法具体可以包括以下步骤：步骤s110：获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，其中，所述特定上升流场通过风洞提供。
16.在本实施例中，建立风洞以提供特定上升流场环境，将固定翼飞行器置于该特定
上升流场中。电子设备可以获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据。
17.在一些实施方式中，电子设备可以调整固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，并获取固定翼飞行器在特定上升流场中的姿态模型数据。作为一种方式，当电子设备调整固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态为无动力飞行时，获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据。作为另一种方式，电子设备可以实时获取固定翼飞行器在特定上升流场的姿态模型数据，该姿态模型数据包括固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据。
18.步骤s120：基于所述姿态模型数据，控制所述扑翼飞行器在所述特定上升流场中的飞行姿态。
19.在本实施例中，电子设备可以根据固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，控制扑翼飞行器在所述特定上升流场中的飞行姿态。
20.在一些实施方式中，电子设备中可以预先设置并存储固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，与扑翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态的对应关系。当电子设备获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据时，则可以控制扑翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，实现扑翼飞行器在特定上升流场中匀速向上盘旋飞行的飞行姿态。
21.在一些实施方式中，请参阅图2，图2示出了本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法的固定翼飞行器与扑翼飞行器飞行姿态转换示意图。图2中，上方为固定翼飞行器的飞行姿态，下方为扑翼飞行器的飞行姿态。其中，在图2所示的固定翼飞行器的飞行姿态中x轴表示为固定翼飞行器机身所在轴线、y轴表示为固定翼飞行器的机翼弦线平面的法向、表示为固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的迎角、表示为固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的侧滑角、表示为固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的滚转角、mg表示固定翼飞行器受到的重力、l表示为固定翼飞行器受到的升力、d表示为固定翼飞行器受到的阻力、v表示为固定翼飞行器的速度，在图2所示的扑翼飞行器的飞行姿态中x轴表示为扑翼飞行器机身所在轴线、y轴表示为扑翼飞行器的机翼弦线平面的法向、表示扑翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的迎角、表示扑翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的侧滑角、表示扑翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的滚转角、表示扑翼飞行器的重力、表示为扑翼飞行器受到的升力、表示为扑翼飞行器受到的阻力、表示为扑翼飞行器的速度。固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据可以包括固定翼飞行器的受力关系，根据固定翼飞行器的受力关系，获得扑翼飞行器的受力关系，即固定翼飞行器的受力关系与扑翼飞行器的受力关系相同，再根据扑翼飞行器的受力关系推算出扑翼飞行器的飞行角度，根据扑翼飞行器的飞行角度，控制扑翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，也就是说，在特定上升流场环境下利用固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，反馈给扑翼飞行器并对扑翼飞行器进行飞行姿态的修正，从而实现扑翼飞行器在特定上升流场中匀速向上盘旋飞行的飞行姿态，即使扑翼飞行器实现无动力爬升飞行。
22.在一些实施方式中，电子设备可以根据固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞
行时的姿态模型数据以及扑翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，建立特定上升流场与扑翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的飞行姿态的对应关系。如表1所示，当特定上升流场为上升流场1时，扑翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的飞行姿态为飞行姿态1；当特定上升流场为上升流场2时，扑翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的飞行姿态为飞行姿态2。
23.表1本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法，获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，将该姿态模型数据反馈至在特定上升流场中的扑翼飞行器，基于姿态模型数据，控制扑翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，从而可以降低扑翼飞行器的气动能耗，并不受特定上升流场限制。
24.请参阅图3，图3示出了本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法的流程示意图。在下面将针对图3所示的流程进行详细的阐述，所述扑翼飞行器控制方法具体可以包括以下步骤：步骤s210：调整所述固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，直至所述固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行。
25.在本实施例中，电子设备可以调整固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，直至固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行。请参阅图4，图4示出了本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法的固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行示意图。
26.在一些实施方式中，电子设备可以通过调整固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行角度，以调整所述固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，直至所述固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行。
27.在一些实施方式中，固定翼飞行器可以包括飞行控制系统，电子设备可以对飞行控制系统进行控制，通过飞行控制系统调整固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行角度，调整所述固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，直至所述固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行。
28.请参阅图5，图5示出了本技术的图3所示的扑翼飞行器控制方法的步骤s210的流程示意图。下面将针对图3所示的流程进行详细的阐述，所述扑翼飞行器控制方法具体可以包括以下步骤：步骤s211：调整所述固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，保持所述固定翼飞行器在特定上升流场中水平盘旋飞行。
29.在本实施例中，电子设备可以通过调整固定翼飞行器特定上升流场中的飞行姿态，保持所述固定翼飞行器在特定上升流场中水平盘旋飞行。
30.请参阅图6，图6示出了本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法的固定翼飞行器的飞行角度示意图。其中，x轴表示为固定翼飞行器机身所在轴线、y轴表示为固定翼飞行器
的机翼弦线平面的法向、表示为固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的迎角、表示为固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的侧滑角、表示为固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的滚转角、mg表示固定翼飞行器受到的重力、l表示为固定翼飞行器受到的升力、d表示为固定翼飞行器受到的阻力、v表示为固定翼飞行器的速度。
31.在一些实施方式中，电子设备可以通过调整固定翼飞行器特定上升流场中的飞行角度，调整固定翼飞行器特定上升流场中的飞行姿态，保持固定翼飞行器在特定上升流场中水平盘旋飞行。
32.在一些实施方式中，电子设备可以预先设置并存储有预设上升气流速度，固定翼飞行器中包括推进电机以及飞行控制系统，固定翼飞行器的飞行角度可以包括迎角、侧滑角以及滚转角，在此不作限定。当特定上升流场的上升气流速度满足预设上升气流速度时，降低固定翼飞行器的推进电机的输出功率，并通过固定翼飞行器的飞行控制系统改变固定翼飞行器的侧滑角以及所述固定翼飞行器的滚转角，以保持固定翼飞行器水平盘旋飞行。
33.步骤s212：在所述固定翼飞行器在特定上升流场中水平盘旋飞行基础上，调整所述固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，直至所述固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行。
34.在本实施例中，在固定翼飞行器在特定上升流场中水平盘旋飞行基础上，即当固定翼飞行器在特定上升流场中处于水平盘旋飞行状态时，调整固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，直至固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行。
35.在一些实施方式中，当固定翼飞行器在特定上升流场中处于水平盘旋飞行状态时，可以通过调整固定翼飞行器特定上升流场中的飞行角度，调整固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，直至固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行。
36.在一些实施方式中，固定翼飞行器中包括推进电机以及飞行控制系统，因此，电子设备可以对推进电机以及飞行控制系统进行控制。当固定翼飞行器的推进电机的输出功率降低为零时，获取固定翼飞行器的侧滑角以及固定翼飞行器的滚转角。当固定翼飞行器的迎角满足预设迎角时，通过固定翼飞行器的飞行控制系统改变改变固定翼飞行器的侧滑角以及固定翼飞行器的滚转角，直至固定翼飞行器匀速向上盘旋飞行。
37.步骤s220：获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，其中，所述特定上升流场通过风洞提供。
38.步骤s230：基于所述姿态模型数据，控制所述扑翼飞行器在所述特定上升流场中的飞行姿态。
39.其中，步骤s220-步骤s230的具体描述请参阅步骤s110-步骤s120，在此不再赘述。
40.本技术一个实施例提供的扑翼飞行器控制方法，相较于图1所示的扑翼飞行器控制方法，可以调节固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，直至固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行，再获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，将该姿态模型数据反馈至在特定上升流场中的扑翼飞行器，基于姿态模型数据，控制扑翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，从而不受特定上升流场限制，并且可以有效降低特定上升流场环境下扑翼飞行器的推进电机的输出功率，实现降低扑翼飞行的气动能
耗。
41.请参阅图7，图7示出了本技术实施例提供的扑翼飞行器控制装置的模块框图。该扑翼飞行器控制装置200应用于上述电子设备，下面将针对图7所示的框图进行阐述，所述扑翼飞行器控制装置200包括：姿态模型数据获取模块210以及飞行姿态控制模块220，其中：姿态模型数据获取模块210，用于获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，其中，所述特定上升流场通过风洞提供。
42.飞行姿态控制模块220，用于基于所述姿态模型数据，控制所述扑翼飞行器在所述特定上升流场中的飞行姿态。
43.进一步地，扑翼飞行器控制装置200还包括：飞行姿态调整模块，其中：飞行姿态调整模块，用于调整所述固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，直至所述固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行。
44.进一步地，飞行姿态调整模块包括：第一飞行姿态调整子模块以及第二飞行姿态调整子模块，其中：第一飞行姿态调整子模块，用于调整所述固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，保持所述固定翼飞行器在特定上升流场中水平盘旋飞行。
45.第二飞行姿态调整子模块，用于在所述固定翼飞行器在特定上升流场中水平盘旋飞行基础上，调整所述固定翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，直至所述固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行。
46.进一步地，第一飞行姿态调整子模块包括：水平盘旋飞行调整单元，其中：水平盘旋飞行调整单元，用于当所述特定上升流场的上升气流速度满足预设上升气流速度时，降低所述固定翼飞行器的推进电机的输出功率，并通过所述固定翼飞行器的飞行控制系统改变所述固定翼飞行器的侧滑角以及所述固定翼飞行器的滚转角，以保持所述固定翼飞行器水平盘旋飞行。
47.进一步地，第二飞行姿态调整子模块包括：第一匀速向上盘旋飞行调整单元以及第二匀速向上盘旋飞行调整单元，其中：第一匀速向上盘旋飞行调整单元，用于当所述固定翼飞行器的推进电机的输出功率为零时，获取所述固定翼飞行器的侧滑角以及所述固定翼飞行器的滚转角。
48.第二匀速向上盘旋飞行调整单元，用于当所述固定翼飞行器的迎角满足预设迎角时，改变所述固定翼飞行器的侧滑角以及所述固定翼飞行器的滚转角，直至所述固定翼飞行器匀速向上盘旋飞行。
49.进一步地，飞行姿态控制模块220包括：受力关系获取子模块以及第一飞行姿态控制子模块，其中：受力关系获取子模块，用于基于所述固定翼飞行器的受力关系，获得所述扑翼飞行器的受力关系。
50.第一飞行姿态控制子模块，用于基于所述扑翼飞行器的受力关系，控制所述扑翼飞行器在所述特定上升流场中的飞行姿态。
51.进一步地，第一飞行姿态控制子模块包括：飞行角度获取单元以及第二飞行姿态控制单元，其中：
飞行角度获取单元，用于基于所述扑翼飞行器的受力关系，获得所述扑翼飞行器的飞行角度。
52.第二飞行姿态控制单元，用于基于所述扑翼飞行器的飞行角度，控制所述扑翼飞行器在所述特定上升流场中的飞行姿态。
53.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
54.在本技术所提供的几个实施例中，模块相互之间的耦合可以是电性，机械或其它形式的耦合。
55.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
56.请参阅图8，其示出了本技术实施例提供的一种电子设备100的结构框图。该电子设备100可以是智能手机、平板电脑、电子书等能够运行应用程序的电子设备。本技术中的电子设备100可以包括一个或多个如下部件：处理器110、存储器120以及一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序可以被存储在存储器120中并被配置为由一个或多个处理器110执行，一个或多个程序配置用于执行如前述方法实施例所描述的方法。
57.其中，处理器110可以包括一个或者多个处理核。处理器110利用各种接口和线路连接整个电子设备100内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器120内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器120内的数据，执行电子设备100的各种功能和处理数据。可选地，处理器110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。处理器110可集成中央处理器（central processing unit，cpu）、图形处理器（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用于负责待显示内容的渲染和绘制；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处理器110中，单独通过一块通信芯片进行实现。
58.存储器120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）。存储器120可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器120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、用于实现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）、用于实现下述各个方法实施例的指令等。存储数据区还可以存储终端100在使用中所创建的数据（比如电话本、音视频数据、聊天记录数据）等。
59.请参阅图9，其示出了本技术实施例提供的一种计算机可读存储介质的结构框图。该计算机可读存储介质300中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行上述方法实施例中所描述的方法。
60.计算机可读存储介质300可以是诸如闪存、eeprom（电可擦除可编程只读存储器）、eprom、硬盘或者rom之类的电子存储器。可选地，计算机可读存储介质300包括非易失性计算机可读介质（non-transitory computer-readable storage medium）。计算机可读存储介质300具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码310的存储空间。这些程序代码可
以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。程序代码310可以例如以适当形式进行压缩。
61.综上所述，本技术实施例提供的扑翼飞行器控制方法、装置、电子设备以及存储介质，获取固定翼飞行器在特定上升流场中无动力飞行时的姿态模型数据，将该姿态模型数据反馈至在特定上升流场中的扑翼飞行器，基于姿态模型数据，控制扑翼飞行器在特定上升流场中的飞行姿态，从而可以降低扑翼飞行器的气动能耗，并不受特定上升流场限制。
62.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。