一种无人机绕目标点环绕飞行的控制方法及装置制造方法及图纸

一种无人机绕目标点环绕飞行的控制方法及装置，该装置包括加装在无人机上的激光测距传感器，放置在目标物体中心的激光反射棒；所述无人机上加装有同步电机，同步电机连接激光测距传感器，同步电机用于调整激光测距传感器俯仰角，使激光能够照射到激光反射棒的反射区上；所述激光反射棒，用于反射激光。所述激光反射棒为伸缩式结构，包括由上至下依次连接的反射棒本体、透明支撑杆、透明底座，所述反射棒本体包括可伸缩反射区、固定反射区。采用本发明专利技术，无人机根据激光测距传感器测得的数据精确调整飞行圆半径，精度达到毫米级；在室内接收不到GPS的地方也可以进行目标点的环绕飞行。

A control method and device for UAV surround the target point

A control method and a device for an unmanned aerial vehicle to fly around a target point include a laser ranging sensor mounted on the unmanned aerial vehicle and a laser reflecting rod placed in the center of the target object. The pitch angle of the sensor enables the laser to irradiate the reflective region of the laser reflecting rod, which is used for reflecting the laser. The laser reflecting rod is a telescopic structure, which comprises a reflecting rod body, a transparent supporting rod and a transparent base connected sequentially from top to bottom. The reflecting rod body comprises a telescopic reflecting area and a fixed reflecting area. By adopting the invention, the UAV can accurately adjust the flight circle radius according to the data measured by the laser ranging sensor, and the precision can reach millimeter level. The UAV can also fly around the target point where the GPS can not be received indoors.

【技术实现步骤摘要】
一种无人机绕目标点环绕飞行的控制方法及装置
本专利技术涉及无人机
，具体是一种无人机绕目标点环绕飞行的控制方法及装置。
技术介绍
近年来随着无人机技术的快速发展，无人机航拍摄影因其优异的展现视角获得了极大应用。无人机对目标点进行空中环绕拍摄是一个常见的拍摄场景，通过对环绕拍摄的一组照片进行处理，可以生成目标物体360°的展示照片，还可以通过照片建模程序生成目标物体的计算机三维立体模型。现有无人机为了实现目标点的环绕飞行需要用到GPS卫星定位系统。操作人员通过地面站或遥控设备，将目标点经纬度及绕飞圆半径发送给无人机，无人机根据自身经纬度和绕飞圆半径动态计算飞行轨迹并通过飞控系统控制无人机沿轨迹飞行。这种控制方式有以下几个缺陷：1）、目前民用GPS定位精度一直停留在5米，导致无人机无法精确的按照预定圆半径飞行拍摄。2）、现在还有一种GPSRTK测量技术，可以将GPS的精度提高到厘米级，但是该方案需要基准站和流动站设备配合实现，设备复杂且昂贵，很难在民用无人机领域应用和推广。3）、GPS定位需要接收卫星信号，如果目标点在室内，无人机接收不到到GPS信号，则无法进行目标点的绕飞。
技术实现思路
针对目前无人机使用GPS进行目标点绕飞的缺陷，本专利技术提供一种无人机绕目标点环绕飞行的控制方法及装置，使得无人机不依赖GPS对目标点进行环绕飞行，具备的优点在于：无人机根据激光测距传感器测得的数据精确调整飞行圆半径，精度达到毫米级。在室内接收不到GPS的地方也可以进行目标点的环绕飞行。本专利技术采取的技术方案为：一种无人机绕目标点环绕飞行的装置，该装置包括加装在无人机上的激光测距传感器，放置在目标物体中心的激光反射棒；所述无人机上加装有同步电机，同步电机连接激光测距传感器，同步电机用于调整激光测距传感器俯仰角，使激光能够照射到激光反射棒的反射区上；所述激光反射棒，用于反射激光。所述激光反射棒为伸缩式结构，包括由上至下依次连接的反射棒本体、透明支撑杆、透明底座，所述反射棒本体包括可伸缩反射区、固定反射区。所述无人机上加装有电子罗盘，电子罗盘用于获取无人机的航向角。所述无人机上加装有气压计，气压计用于测量无人机的飞行高度。本专利技术一种无人机绕目标点环绕飞行的控制方法及装置，技术效果如下：1、目标点绕飞水平精度可以达到毫米级，远高于民用GPS精度。2、在无GPS信号的室内也可以进行目标点绕飞。3、所需材料、原件均为市场常见，容易获取，成本低廉。附图说明图1为本专利技术无人机拍摄示意图。图2为本专利技术无人机飞行轨迹俯视图（逆时针方向飞行）。图3为本专利技术的激光反射棒结构示意图。具体实施方式如图1~3所示，一种无人机绕目标点环绕飞行的装置，该装置包括加装在无人机1上的激光测距传感器2，放置在目标物体3中心的激光反射棒4。所述无人机1上加装有同步电机，同步电机连接激光测距传感器2，同步电机用于调整激光测距传感器2俯仰角，使激光能够照射到激光反射棒4的反射区上。所述激光反射棒4，用于反射激光。所述激光反射棒4为伸缩式结构，可以根据需要灵活调节激光反射棒4长度。激光反射棒4包括由上至下依次连接的反射棒本体、透明支撑杆7、透明底座8，所述反射棒本体包括可伸缩反射区5、固定反射区6。可伸缩反射区5,可以根据需要增加激光反射区的长度，使激光更容易被反射回激光测距传感器。固定反射区6,可将激光测距传感器发射来的激光反射回去，使激光测距传感器测出距离。透明支撑杆7,为激光反射棒的支撑杆，起到支撑作用，材质透明方便后期照片抠图。透明底座8，为激光反射棒的底座，起到将激光反射棒固定在目标物体上的作用，材质透明方便后期照片抠图。所述无人机1上加装有电子罗盘，电子罗盘用于获取无人机1的航向角。所述无人机1上加装有气压计，气压计用于测量无人机1的飞行高度。激光测距传感器2起到搜索目标点圆心的作用，同时测距值供计算飞行圆半径使用；无人机1指的是能够空中悬停、并具有前后左右四个方向平飞能力的旋翼类无人机。激光测距传感器2始终指向无人机1机头方向，只能做俯仰运动。激光测距传感器2采用HIREEDHI50激光测距传感器。同步电机起到调整激光测距传感器2俯仰角，使激光能够照射到激激光反射棒4的反射区上，同步电机能够精确按照给定角度进行旋转。在目标物体3中心放置激光反射棒4，无人机1起飞到一定高度悬停，操作员调整激光测距传感器2指向激光反射棒4方向，确保无人机横飞时，激光能够照射到激光反射棒4。操作员将绕飞圆半径和照片拍摄数量，通过指令发送给无人机1，无人机1保持航向横飞一定距离时，激光测距传感器2能够检测到距离值突然变小很多，此时无人机机头指向了目标物体3圆心，无人机1根据测距值和激光测距传感器2俯仰角，计算出实际飞行半径，保持航向不变，前后调整实际飞行半径到预设的圆半径，调整到位后，拍摄第一张照片。拍摄下一张照片前，无人机1根据照片拍摄数量，计算出航向偏转角，待无人机1按照偏转角调整好航向后，按照步骤：横飞-检测激光反射棒4-调整飞行半径-拍摄照片-航向偏转步骤，不断重复，即可完成整个目标物体的环绕拍摄。具体目标点绕飞步骤如下：步骤1：先将图3所示的激光反射棒4放置在目标物体3顶部中央O点作为圆心参照物。步骤2：如图2所示，将无人机1放置到距离目标物体3一定距离的地面，操作员控制无人机1起飞后，使无人机1上升到图1中预定高度H悬停，无人机1的机头方向指向圆内，通过地面站或遥控器调整激光测距传感器2俯仰角，使激光指向激光反射棒4方向，确保无人机1横飞时，激光能够照射到激光反射棒4。步骤3：操作员给无人机1设置绕飞圆半径和照片拍摄数量，并发出环绕拍摄指令。步骤4：无人机1接收到绕拍指令后，开始自主环绕目标物体3拍摄。①、整个环绕飞行过程中，无人机1始终保持飞行高度（图1中的H）不变。②、无人机从图2的A点开始保持航向不变横向飞行，同时不断读取激光测距传感器2测距值（图1中的S），飞行到B点时测距值发生突变，测距值比之前减小很多，此时激光测距传感器2指向了激光反射棒4，无人机1的机头指向目标物体圆心，无人机1保存下当前航向d1。③、无人机1按照图1中的三角关系，计算出当前实际飞行半径R=S*cosβ,将R与设置的圆半径进行对比，保持航向不变，从附图2的B点前进或后退，调整实际飞行半径R到预设的圆半径，最终停留在C点，拍摄第一张照片。④、无人机1航向角偏转α到航向d2，d2=d1+α，α=360/n(n为照片拍摄数量)；⑤、无人机1保持航向d2不变横向飞行，当飞行到D点时测距值突然变小很多，此时激光测距传感器2再次指向了激光反射棒4，无人机1的机头指向目标物体圆心，保存当前航向。⑥、无人机1保持航向不变，后退，调整到预设的圆半径，拍摄照片。⑦、重复步骤④、⑤、⑥，直至达到F点，达到设置的照片拍摄数量，绕拍完成。图2实线为无人机飞行轨迹，照片拍摄数量越多，无人机飞行轨迹越接近正圆。另：（1）、无人机1的相机9拍摄出来的照片包含激光反射棒，可以运用照片处理软件将激光反射棒抠掉。（2）、如果加上摄像头通过模式识别技术跟踪目标物体中心参照物，可以节省无人机寻找中心点的时间。（3）、无人机绕飞也可以俯视顺时针进行，方法与俯视逆时针类似。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机绕目标点环绕飞行的装置，其特征在于：该装置包括加装在无人机（1）上的激光测距传感器（2），放置在目标物体（3）中心的激光反射棒（4）；所述无人机（1）上加装有同步电机，同步电机连接激光测距传感器（2），同步电机用于调整激光测距传感器（2）俯仰角，使激光能够照射到激光反射棒（4）的反射区上；所述激光反射棒（4），用于反射激光。

【技术特征摘要】
1.一种无人机绕目标点环绕飞行的装置，其特征在于：该装置包括加装在无人机（1）上的激光测距传感器（2），放置在目标物体（3）中心的激光反射棒（4）；所述无人机（1）上加装有同步电机，同步电机连接激光测距传感器（2），同步电机用于调整激光测距传感器（2）俯仰角，使激光能够照射到激光反射棒（4）的反射区上；所述激光反射棒（4），用于反射激光。2.根据权利要求1所述一种无人机绕目标点环绕飞行的装置，其特征在于：所述激光反射棒（4）为伸缩式结构，包括由上至下依次连接的反射棒本体、透明支撑杆（7）、透明底座（8），所述反射棒本体包括可伸缩反射区（5）、固定反射区（6）。3.根据权利要求1所述一种无人机绕目标点环绕飞行的装置，其特征在于：所述无人机（1）上加装有电子罗盘，电子罗盘用于获取无人机（1）的航向角。4.根据权利要求1所述一种无人机绕目标点环绕飞行的装置，其特征在于：所述无人机（1）上加装有气压计，气压计用于测量无人机（1）的飞行高度。5.一种无人机绕目标点环绕飞行方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：先将激光反射棒（4）放置在目标物体（3）顶部中央O点作为圆心参照物；步骤2：将无人机（1）放置到距离目标物体（3）一定距离的地面，操作员控制无人机（1）起飞后，使无人机（1）上升到预定高度H悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃筱毓，马广东，
申请(专利权)人：宜昌快马仕网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42