本發(fā)明無人機控制領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機群的導(dǎo)航控制方法。

背景技術(shù)：

無人機的研究在最近幾年有了很大的進展，被廣泛應(yīng)用與民用方面的通信中繼、氣象探測、災(zāi)害監(jiān)測、農(nóng)藥噴灑、地質(zhì)勘測、地圖測繪、交通管制以及軍用方面的偵察、攻擊和電子對抗。

無人機體積小、重量輕、易維修等優(yōu)點得到了廣泛的推廣，但是由于單個無人機的載荷有限，單個無人機與地面站之間的數(shù)據(jù)通信中斷時會直接導(dǎo)致任務(wù)的失敗，甚至?xí)袎嫏C的危險，而且單個無人機在應(yīng)對廣闊的任務(wù)區(qū)域以及單個無人機故障后將無法完成任務(wù)的不利因素，這就使得利用多個無人機間的協(xié)作以執(zhí)行更為復(fù)雜任務(wù)的要求逐漸成為無人機研究的趨勢。

因此，現(xiàn)有技術(shù)需要進一步的改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種無人機群的導(dǎo)航控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)整個無人機群組內(nèi)的各個無人機之間的導(dǎo)航，從而提高控制無人機在處理復(fù)雜任務(wù)時的共同作業(yè)的能力，解決單個無人機處理復(fù)雜任務(wù)時載荷有限，無法順利完成任務(wù)的缺陷。

本發(fā)明所提供的方法具體技術(shù)方案如下：

一種無人機群的導(dǎo)航控制方法，其中，所述方法包括以下步驟：

無人機群中的各個無人機確定當(dāng)前位置信息和用戶輸入的目的地位置信息；

各個無人機根據(jù)所述當(dāng)前位置信息和所述目標(biāo)位置信息確定各自的飛行方向；

各個無人機根據(jù)所述當(dāng)前位置信息、所述目標(biāo)位置信息及所述攝像頭的拍攝角度，確定所述無人機需要飛行的飛行距離；

各個所述無人機根據(jù)所述飛行方向和所述飛行距離飛行至目的地的過程中，實時將飛行的位置數(shù)據(jù)信息發(fā)送至后臺服務(wù)器；

所述后臺服務(wù)器根據(jù)接收到位置數(shù)據(jù)信息,實時監(jiān)控各個無人機當(dāng)前的飛行方向是否偏離計算出的飛行方向；若飛行方向發(fā)生偏離，則控制無人機將其當(dāng)前飛行方向調(diào)整到與計算出的飛行方向保持一致。

所述的無人機群的導(dǎo)航控制方法，其中，所述步驟中無人機根據(jù)所述當(dāng)前位置信息和所述目標(biāo)位置信息確定飛行方向的方法包括：

將各個無人機當(dāng)前位置信息中包含的gps坐標(biāo)和其所對應(yīng)的目標(biāo)位置信息所包含的gps坐標(biāo)進行連線，以該連線方向作為飛行方向。

所述的無人機群的導(dǎo)航控制方法，其中，所述步驟中通過以下公式確定各個所述無人機所需飛行的飛行距離:

s＝(2×m×n×tana)/(p×sinb)；

其中：s為飛行距離、m為目標(biāo)位置中包含的空間橫坐標(biāo)、n為無人機的當(dāng)前位置與地面的垂直高度、a為安裝在無人機正下方的攝像頭水平視角的半角、p為空間坐標(biāo)系的橫軸長度，b為第一直線與第二直線之間的夾角，所述第一直線為從攝像頭出發(fā)豎直向下的直線，所述第二直線為：從所述攝像頭出發(fā)，水平方向上與所述攝像頭在橫軸方向上的視線范圍線段中的中點所構(gòu)成的直線。

所述的無人機群的導(dǎo)航控制方法，其中，所述方法中還包括步驟：

各個無人機在飛行過程中實時檢測電量，若電量低于預(yù)置電量值，則將距離最近的無人機充電基站作為中途點，并將所述中途點作為起點，將目標(biāo)位置作為終點，計算從所述起點到終點之間的第二飛行距離，并根據(jù)所述第二飛行距離飛行至終點。

所述的無人機群的導(dǎo)航控制方法，其中，所述方法中還包括步驟：

無人機在飛到無人機充電基站后，通過底部攝像頭進行圖像識別，瞄準(zhǔn)充電接口，并且在無人機底部設(shè)置有磁鐵接口，無人機充電基站的充電接口附近也設(shè)置有磁鐵接口，用來準(zhǔn)確對準(zhǔn)充電接口。

所述的無人機群的導(dǎo)航控制方法，其中，所述方法中還包括步驟：

各個無人機在飛行過程中不斷進行數(shù)據(jù)廣播，判斷是否收到來自其他無人機返回的回應(yīng)信息；

如果收到回應(yīng)信息，根據(jù)該回應(yīng)信息與該回應(yīng)無人機建立通訊連接；

建立通訊連接的無人機之間互相交換自身的導(dǎo)航信息，并根據(jù)對方的導(dǎo)航信息判斷存在相撞風(fēng)險；

若存在相撞風(fēng)險則自動調(diào)整高度。

所述的無人機群的導(dǎo)航控制方法，其中，所述方法中所述位置數(shù)據(jù)信息包括：無人機飛行速度、無人機當(dāng)前所在位置的gps坐標(biāo)和無人機當(dāng)前飛機的飛行方向。

所述的無人機群的導(dǎo)航控制方法，其中，所述方法中后臺服務(wù)器控制無人機將其當(dāng)前飛行方向調(diào)整到與計算出的飛行方向保持一致的步驟包括：

后臺服務(wù)器根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)信息不斷發(fā)送調(diào)整指令至飛行控制器，所述飛行控制器接收調(diào)整指令，控制調(diào)整四個或6個螺旋槳的轉(zhuǎn)速和方向，使得所述無人機當(dāng)前的飛行方向與計算出的飛行方向保持一致。

所述的無人機群的導(dǎo)航控制方法，其中，所述方法還包括步驟：

后臺服務(wù)器根據(jù)接收到的所述位置數(shù)據(jù)信息，判斷各個無人機是否在預(yù)定時間范圍內(nèi)處于飛行路徑中設(shè)置的虛擬目標(biāo)點上空；若存在無人機未在預(yù)定時間范圍內(nèi)處于虛擬目標(biāo)點上空，則對其進行飛行速度進行調(diào)節(jié)，控制無人機準(zhǔn)時處于下一個虛擬目標(biāo)點上空。

所述的無人機群的導(dǎo)航控制方法，其中，所述方法還包括步驟：

各個無人機還用于將飛行過程實時采集的圖像傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器；

所述后臺服務(wù)器對接收到的圖像進行直播顯示。

本發(fā)明公開了一種無人機群的導(dǎo)航控制方法，無人機群中的各個無人機確定當(dāng)前位置信息和用戶輸入的目的地位置信息；各個無人機根據(jù)所述當(dāng)前位置信息和所述目標(biāo)位置信息確定各自的飛行方向；各個無人機根據(jù)所述當(dāng)前位置信息、所述目標(biāo)位置信息及所述攝像頭的拍攝角度，確定所述無人機需要飛行的飛行距離；各個所述無人機根據(jù)所述飛行方向和所述飛行距離飛行至目的地的過程中，實時將飛行的位置數(shù)據(jù)信息發(fā)送至后臺服務(wù)器；所述后臺服務(wù)器根據(jù)接收到位置數(shù)據(jù)信息,實時監(jiān)控各個無人機當(dāng)前的飛行方向是否偏離計算出的飛行方向；若飛行方向發(fā)生偏離，則控制無人機將其當(dāng)前飛行方向調(diào)整到與計算出的飛行方向保持一致。本發(fā)明所公開的導(dǎo)航方法，無人機群可以根據(jù)計算出的飛行方向和飛行距離自主進行飛行控制，并且各個無人機之間的飛行狀況可以通過后臺服務(wù)器進行監(jiān)控，避免發(fā)生飛行異常，因此多個無人機之間的協(xié)同作業(yè)可以執(zhí)行更復(fù)雜的作業(yè)任務(wù)，為任務(wù)的完成提供了保障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的無人機群的導(dǎo)航控制方法的步驟流程圖。

具體實施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

本發(fā)明提供了一種無人機群的導(dǎo)航控制方法，如圖1所示，所述方法包括以下步驟：

步驟101、無人機群中的各個無人機確定當(dāng)前位置信息和用戶輸入的目的地位置信息。

本方法中由于是整個無人機群中多個無人機的共同作業(yè)，因此首先需要依次針對各個無人機所要執(zhí)行的飛行任務(wù)，分別為無人機輸入各自的目的地位置信息。

可以想到的是，整個無人機群可以執(zhí)行的相同的任務(wù)，比如：可以同時相同一個位置地點投放物品，也可以分別執(zhí)行將物品投放到不同的位置地點，因此無人機群可以根據(jù)需要控制群內(nèi)的無人機執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。

步驟102、各個無人機根據(jù)所述當(dāng)前位置信息和所述目標(biāo)位置信息確定各自的飛行方向。

當(dāng)各個無人機獲取到目標(biāo)位置信息后，分別根據(jù)其當(dāng)前位置信息計算飛行至目標(biāo)位置的飛行方向。

具體的，本步驟中無人機根據(jù)所述當(dāng)前位置信息和所述目標(biāo)位置信息確定飛行方向的方法包括：

將各個無人機當(dāng)前位置信息中包含的gps坐標(biāo)和其所對應(yīng)的目標(biāo)位置信息所包含的gps坐標(biāo)進行連線，以該連線方向作為飛行方向。

步驟103、各個無人機根據(jù)所述當(dāng)前位置信息、所述目標(biāo)位置信息及所述攝像頭的拍攝角度，確定所述無人機需要飛行的飛行距離。

各個無人機根據(jù)當(dāng)前位置信息和其各自所對應(yīng)的目標(biāo)位置信息，以及各個無人機上安裝的攝像頭的拍攝角度，計算該無人機所需要飛行的飛行距離。

具體的，本步驟中通過以下公式確定各個所述無人機所需飛行的飛行距離:

s＝(2×m×n×tana)/(p×sinb)；

其中：s為飛行距離、m為目標(biāo)位置中包含的空間橫坐標(biāo)、n為無人機的當(dāng)前位置與地面的垂直高度、a為安裝在無人機正下方的攝像頭水平視角的半角、p為空間坐標(biāo)系的橫軸長度，b為第一直線與第二直線之間的夾角，所述第一直線為從攝像頭出發(fā)豎直向下的直線，所述第二直線為：從所述攝像頭出發(fā)，水平方向上與所述攝像頭在橫軸方向上的視線范圍線段中的中點所構(gòu)成的直線。

具體的，上述公式中的坐標(biāo)為空間坐標(biāo)系的三維空間坐標(biāo)，其中攝像頭為安裝在無人機正下方的攝像頭。

步驟104、各個所述無人機根據(jù)所述飛行方向和所述飛行距離飛行至目的地的過程中，實時將飛行的位置數(shù)據(jù)信息發(fā)送至后臺服務(wù)器。

各個所述無人機根據(jù)上述步驟中計算出的飛行方向和飛行距離，規(guī)劃出各自的飛行路線，并根據(jù)所述飛行路線飛行，且在飛行的同時將飛行時的實時位置數(shù)據(jù)信息發(fā)送至后臺服務(wù)器。

因此為了滿足本步驟，無人機需要通過通訊模塊與后臺服務(wù)器建立通訊連接，并且無人機實時采集自身的位置數(shù)據(jù)信息，并將位置數(shù)據(jù)信息通過通訊模塊發(fā)送至后臺服務(wù)器。

具體的，所述方法中所述位置數(shù)據(jù)信息包括：無人機飛行速度、無人機當(dāng)前所在位置的gps坐標(biāo)和無人機當(dāng)前飛機的飛行方向。

步驟105、所述后臺服務(wù)器根據(jù)接收到位置數(shù)據(jù)信息,實時監(jiān)控各個無人機當(dāng)前的飛行方向是否偏離計算出的飛行方向；若飛行方向發(fā)生偏離，則控制無人機將其當(dāng)前飛行方向調(diào)整到與計算出的飛行方向保持一致。

后臺服務(wù)器接收無人機發(fā)送的位置數(shù)據(jù)信息，且在上述步驟中還包括：

后臺服務(wù)器根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)信息不斷發(fā)送調(diào)整指令至飛行控制器，所述飛行控制器接收調(diào)整指令，控制調(diào)整四個或6個螺旋槳的轉(zhuǎn)速和方向，使得所述無人機當(dāng)前的飛行方向與計算出的飛行方向保持一致。

為保證無人機在預(yù)定的路徑上穩(wěn)定飛行，本步驟還包括：

后臺服務(wù)器根據(jù)接收到的所述位置數(shù)據(jù)信息，判斷各個無人機是否在預(yù)定時間范圍內(nèi)處于飛行路徑中設(shè)置的虛擬目標(biāo)點上空；若存在無人機未在預(yù)定時間范圍內(nèi)處于虛擬目標(biāo)點上空，則對其進行飛行速度進行調(diào)節(jié)，控制無人機準(zhǔn)時處于下一個虛擬目標(biāo)點上空。

較佳的，在上述方法中，為了避免各個無人機在飛行中途出現(xiàn)電量不足的情況，所述方法中還可以包括步驟：

各個無人機在飛行過程中實時檢測電量，若電量低于預(yù)置電量值，則將距離最近的無人機充電基站作為中途點，并將所述中途點作為起點，將目標(biāo)位置作為終點，計算從所述起點到終點之間的第二飛行距離，并根據(jù)所述第二飛行距離飛行至終點。

具體在實施過程中，可以通過實時檢測無人機的電量值避免發(fā)生由于電量低無法實現(xiàn)無人機完成任務(wù)的情況發(fā)生。當(dāng)檢測到無人機電量值低于預(yù)置的電量值后，則可以查找與當(dāng)前位置最近的無人機充電基站，并在無人機充電基站充電完成后，再繼續(xù)飛行至目標(biāo)位置，因此無人機需要首先飛行至無人機充電基站，充電完成后，計算以無人機充電基站為起點、以目標(biāo)位置為終點的第二飛行距離，根據(jù)所述第二飛行距離飛行至目標(biāo)位置。

為了實現(xiàn)快速充電，還可以設(shè)置：

無人機在飛到無人機充電基站后，通過底部攝像頭進行圖像識別，瞄準(zhǔn)充電接口，并且在無人機底部設(shè)置有磁鐵接口，無人機充電基站的充電接口附近也設(shè)置有磁鐵接口，用來準(zhǔn)確對準(zhǔn)充電接口。

優(yōu)選的，當(dāng)無人機飛行至無人機充電基站，嘗試充電時，可以通過底部設(shè)置的攝像頭進行圖像識別實現(xiàn)充電接口的接入，具體的，所述充電接口底部設(shè)置有磁鐵接口，無人機充電接口也同樣設(shè)置有磁鐵接口，且兩個磁鐵接口之間的極性相反，從而便于充電接口的接入。

所述方法中還包括步驟：

各個無人機在飛行過程中不斷進行數(shù)據(jù)廣播，判斷是否收到來自其他無人機返回的回應(yīng)信息；

如果收到回應(yīng)信息，根據(jù)該回應(yīng)信息與該回應(yīng)無人機建立通訊連接；

建立通訊連接的無人機之間互相交換自身的導(dǎo)航信息，并根據(jù)對方的導(dǎo)航信息判斷存在相撞風(fēng)險；

若存在相撞風(fēng)險則自動調(diào)整高度。

具體的，無人機在飛行過程中發(fā)送數(shù)據(jù)廣播，根據(jù)其他無人機返回的所述數(shù)據(jù)廣播的回應(yīng)信息，獲取感知該回應(yīng)無人機的相關(guān)信息，并建立與該無人機之間的通訊連接，基于所述通訊連接獲取該回應(yīng)無人機當(dāng)前的位置信息，并將該回應(yīng)無人機的當(dāng)前位置信息及其飛行方向與無人機當(dāng)前所在位置及飛行方向進行計算，判斷是否存在相撞風(fēng)險，若有則自動調(diào)整飛行高度，規(guī)避相撞風(fēng)險。

所述方法還包括步驟：

各個無人機還用于將飛行過程實時采集的圖像傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器；

所述后臺服務(wù)器對接收到的圖像進行直播顯示。從而實現(xiàn)控制人員不僅僅可以實時了解當(dāng)前無人機的飛行狀態(tài)，還可以得到其飛行過程的場景有個全面的了解。

為了對本發(fā)明所公開的導(dǎo)航控制方法做更進一步的說明，下面對具體實施例進行解釋。

當(dāng)使用本發(fā)明所公開的方法進行無人機群的導(dǎo)航進行控制時，主要含有以下步驟：

步驟h1、首先確認(rèn)群內(nèi)的每個無人機均與后臺服務(wù)器建立通訊連接，后臺服務(wù)器可以通過每個無人機所具有的唯一標(biāo)識，例如：各個無人機通訊模塊的id來對群內(nèi)的無人機進行識別，并可以通過通信網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送控制指令到各個無人機所對應(yīng)的控制器，通過控制器實現(xiàn)對各個無人機的控制。

步驟h2、各個無人機確認(rèn)本次執(zhí)行任務(wù)所要抵達的目標(biāo)位置信息，所述目標(biāo)位置信息可以為一固定位置，也可以為一個區(qū)域的范圍，各個無人機所抵達的目標(biāo)位置可以為同一個，也可以是不同的。

步驟h3、根據(jù)所述目標(biāo)位置信息和各個無人機當(dāng)前的位置信息，計算各個無人機飛行至所述目標(biāo)位置所需要的飛行方向和飛行時間。

步驟h4、根據(jù)計算出的飛行方向和飛行時間，各個無人機飛行至所述目標(biāo)位置，并在飛行過程中，實時檢測電量，實時發(fā)送數(shù)據(jù)廣播，判斷是否與其他無人機之間存在碰撞風(fēng)險，若電量低，則查找附近的無人機充電站，進行充電，若存在碰撞風(fēng)險，則調(diào)整飛行高度。

步驟h5，飛行至目標(biāo)位置的各個無人機，飛行過程中及在飛行目標(biāo)位置后，均可以實時采集周圍場景的圖像，并將圖像及自身的位置數(shù)據(jù)信息發(fā)送至后臺服務(wù)器。

步驟h6、后臺服務(wù)器根據(jù)位置數(shù)據(jù)信息判斷各個無人機是否發(fā)生異常，若有，則控制調(diào)整其有預(yù)設(shè)的導(dǎo)航路徑保持一致(預(yù)設(shè)的導(dǎo)航路徑也即是上述步驟中計算出的飛行方向和飛行距離)，若不一致，則控制偏離的無人機飛行至預(yù)設(shè)導(dǎo)航路徑。

本發(fā)明公開了一種無人機群的導(dǎo)航控制方法，無人機群中的各個無人機確定當(dāng)前位置信息和用戶輸入的目的地位置信息；各個無人機根據(jù)所述當(dāng)前位置信息和所述目標(biāo)位置信息確定各自的飛行方向；各個無人機根據(jù)所述當(dāng)前位置信息、所述目標(biāo)位置信息及所述攝像頭的拍攝角度，確定所述無人機需要飛行的飛行距離；各個所述無人機根據(jù)所述飛行方向和所述飛行距離飛行至目的地的過程中，實時將飛行的位置數(shù)據(jù)信息發(fā)送至后臺服務(wù)器；所述后臺服務(wù)器根據(jù)接收到位置數(shù)據(jù)信息,實時監(jiān)控各個無人機當(dāng)前的飛行方向是否偏離計算出的飛行方向；若飛行方向發(fā)生偏離，則控制無人機將其當(dāng)前飛行方向調(diào)整到與計算出的飛行方向保持一致。本發(fā)明所公開的導(dǎo)航方法，無人機群可以根據(jù)計算出的飛行方向和飛行距離自主進行飛行控制，并且各個無人機之間的飛行狀況可以通過后臺服務(wù)器進行監(jiān)控，避免發(fā)生飛行異常，因此多個無人機之間的協(xié)同作業(yè)可以執(zhí)行更復(fù)雜的作業(yè)任務(wù)，為任務(wù)的完成提供了保障。

以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。