一种无人机最低安全高度飞行的控制方法技术

本发明专利技术涉及无人机技术领域，公开了一种无人机最低安全高度飞行的控制方法，包括障碍地图制定与飞行控制；障碍地图供无人机进行读取，无人机在飞行过程中按照设定的飞行路线，将飞行路线与离线地图匹配，确认飞行路线经过的地图网格，获取飞行路线沿程的地图网格标高；同时实时检测定位信息和飞行高度，将飞行高度与地图网格标高进行对比；当若无人机当前飞行高度低于沿程经过的下一地图网格的标高，调整无人机的飞行姿态进行避障；否则沿飞行路线飞行。本发明专利技术采用无人机搭载离线地图的方式，直接从离线地图中读取障碍物的高度，作为指导无人机进行避让的标准，更加简单易行，降低了无人机的能量损耗，提高了无人机的续航能力。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机最低安全高度飞行的控制方法
本专利技术涉及无人机
，涉及到无人机的主动避障方式，具体涉及一种无人机最低安全高度飞行的控制方法。
技术介绍
目前，部分可自动飞行的无人机搭载有自动避障的硬件设备，主要包括双目视觉系统等用于识别无人机前进方向上景物的设备，这些硬件设备随时保持工作并实时进行检测识别，可有效提高无人机的自动避障能力。但这些硬件设备的功耗大，将会损耗极大的电能，严重降低无人机的续航能力。而当前无人机的续航是其综合性能的影响因素之一，能够减少无人机的功率损耗，一定程度上将能够提高无人机续航，从而提高无人机的综合性能。但无人机的自动避障硬件的存在使得无人机综合性能的提升卡在瓶颈上，为了克服这一困难，需要对无人机的自动避障方式进行优化，减少无人机在避障这方面的功耗。因此，针对现有的侦测系统存在的不足，还需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种无人机最低安全高度飞行的控制方法，通过将电子地图划分为若干地图网格，对地图网格的高度进行标定，由无人机在飞行过程中自行测定飞行高度并与地图网格的标高进行对比，进而调整自身的飞行高度或飞行方向，主动进行避障。如此实现了无人机在低功耗的输出下实现避障，还延长了无人机的续航能力。为了实现上述效果，本专利技术采用技术方案为：一种无人机最低安全高度飞行的控制方法，包括障碍地图制定与飞行控制；障碍地图制定包括：将电子地图分割为若干地图网格，并对地图网格进行高度标记；将分割和标记后的电子地图制作为离线地图，传输至无人机；飞行控制包括：设定无人机的飞行路线，将飞行路线与离线地图匹配，确认飞行路线经过的地图网格，获取飞行路线沿程的地图网格标高；实时检测无人机的定位信息和飞行高度，将飞行高度与地图网格标高进行对比；当若无人机当前飞行高度低于沿程经过的下一地图网格的标高，调整无人机的飞行姿态进行避障；若无人机当前飞行高度高于沿程经过的下一地图网格的标高，无人机沿飞行路线飞行。上述公开的飞行控制方法，利用障碍地图作为规划飞行路线的基础指引，在飞行路线穿过障碍地图上的某个地图网格时，将无人机的飞行高度与地图网格的标高进行对比，当无人机的飞行高度高于标高时可顺利通过，当无人机的飞行高度低于标高时，可通过主动避让的方式实现避障。在此过程中，采用的均是无人机自身的定位装置，没有采用任何视觉系统，因此大大地降低了功耗，缩减了电能损耗。进一步的，对上述公开的无人机飞行控制方法进行优化，具体说明无人机在飞行控制过程中的动作，由于无人机在飞行过程中遇到的实际情况非常复杂，因此作为一种选择，此处举出可行的方案：所述的调整无人机的飞行姿态进行避障，包括先控制无人机悬停，当无人机的飞行高度与下一地图网格的标高差值小于预设值时，无人机提升高度至高于地图网格的标高后继续前行。这种情况主要针对于障碍物的高度与无人机的飞行高度相差不大，无人机可通过适当的高度调整后顺利通过。该预设值可设置为1～10m，根据不同无人机的飞行能力可进行调整。进一步的，针对无人机飞行控制方法，在遇到不同于上述情况时，还可采取不同的应对方案，作为一种选择，此处举出具体可行的方案：所述的调整无人机的飞行姿态进行避障，包括先控制无人机悬停，当无人机的飞行高度与下一地图网格的标高差值大于预设值时，无人机水平调整前进方向后绕行。按照无人机的升空飞行能力，当障碍物的高度超出了无人机的飞行高度，或者升空避让需要消耗的能量过大时，可选择转向绕行。具体的，上述内容中，无人机采用绕行避让的方法时，具体避让方案如下设置：所述的无人机水平调整前进方向后绕行，包括无人机按照躲避方向旋转α角度后沿直线前行，再按照回归方向旋转β角度后沿直线前行回归至飞行路线。此处的躲避方向与回归方向为相反的方向，通常情况下，躲避方向和回归方向均为水平方向。再进一步，考虑到实际操作的可行性，对躲避方向和回归方向的角度进行了必要的限制，作为可行的选择，此处举出可行的方案：所述的α小于90°，且所述的β小于90°。再进一步，无人机遇到第一处障碍物并通过绕行的方式实现了避让，而实际飞行过程中障碍物的存在极不规范，在无人机避让一处障碍物后，其新的前进方向上存在障碍物的可能性极大，在这种情况下，可做出新的避让方案，作为一种选择，此处举出可行的方案：所述的无人机按照躲避方向或回归方向旋转后，若无人机的当前高度低于前行方向上的下一地图网格标高，则继续按照躲避方向执行方向调整。这样设置的意义在于，当无人机在障碍物网络中穿行时，对最初的飞行路线保持固定不变，在避让的过程中可能存在连续避让、多次换向的情况，但最终无人机均需要回归到初始的飞行路线中，往初始的目的地飞行。进一步的，无人机在不同的坐标系中均可实现定位，并实现姿态的调整实现避障，本专利技术中在无人机的定位上也可采用多种方式实现，作为一种选择，举出如下可行的方案：所述的无人机坐标信息包括经纬度坐标，无人机的飞行高度通过高度计进行测量。进一步的，无人机在飞行过程中实时将自身位置与离线地图匹配，找准自身在离线地图中的位置，并预先判断飞行路线上的障碍物高度，无人机的识别范围越大，越能提前发现目标障碍物，提前做好避让准备，因此，对无人机的与离线地图的识别进行优化，作为一种选择，此处举出可行的方案：所述的无人机读取设定范围内地图网格的标高，该设定范围以无人机的坐标为中心，设定范围的半径随无人机速度的提高而增加。这样设置的意义在于，当无人机读取的范围大时，功耗增加，消耗的能量多，当无人机读取的范围小时，消耗的能量对应减少，因此针对实际情况，无人机飞行速度快时，需要更为灵活的应变能力，扩大其读取范围；当无人机飞行速度慢时，无需特别灵活的应变能力，可适当减小其读取范围。进一步的，障碍地图上的地图网格是依次紧密相连的，在划分网格时，可按照如下的方式进行区分：所述的地图网格为正方形，地图网格的边长随无人机速度的提高而增长。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术采用无人机搭载离线地图的方式，直接从离线地图中读取障碍物的高度，作为指导无人机进行避让的标准，更加简单易行，降低了无人机的能量损耗，提高了无人机的续航能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本专利技术的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。图1是障碍地图的制定过程示意图；图2是无人机的飞行控制原理示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步阐释。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本专利技术的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本专利技术，并且不应当理解为本专利技术限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机最低安全高度飞行的控制方法，其特征在于，包括障碍地图制定与飞行控制；/n障碍地图制定包括：/n将电子地图分割为若干地图网格，并对地图网格进行高度标记；/n将分割和标记后的电子地图制作为离线地图，传输至无人机；/n飞行控制包括：/n设定无人机的飞行路线，将飞行路线与离线地图匹配，确认飞行路线经过的地图网格，获取飞行路线沿程的地图网格标高；/n实时检测无人机的定位信息和飞行高度，将飞行高度与地图网格标高进行对比；/n当若无人机当前飞行高度低于沿程经过的下一地图网格的标高，调整无人机的飞行姿态进行避障；/n若无人机当前飞行高度高于沿程经过的下一地图网格的标高，无人机沿飞行路线飞行。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机最低安全高度飞行的控制方法，其特征在于，包括障碍地图制定与飞行控制；
障碍地图制定包括：
将电子地图分割为若干地图网格，并对地图网格进行高度标记；
将分割和标记后的电子地图制作为离线地图，传输至无人机；
飞行控制包括：
设定无人机的飞行路线，将飞行路线与离线地图匹配，确认飞行路线经过的地图网格，获取飞行路线沿程的地图网格标高；
实时检测无人机的定位信息和飞行高度，将飞行高度与地图网格标高进行对比；
当若无人机当前飞行高度低于沿程经过的下一地图网格的标高，调整无人机的飞行姿态进行避障；
若无人机当前飞行高度高于沿程经过的下一地图网格的标高，无人机沿飞行路线飞行。


2.根据权利要求1所述的无人机最低安全高度飞行的控制方法，其特征在于：所述的调整无人机的飞行姿态进行避障，包括先控制无人机悬停，当无人机的飞行高度与下一地图网格的标高差值小于预设值时，无人机提升高度至高于地图网格的标高后继续前行。


3.根据权利要求1所述的无人机最低安全高度飞行的控制方法，其特征在于：所述的调整无人机的飞行姿态进行避障，包括先控制无人机悬停，当无人机的飞行高度与下一地图网格的标高差值大于预设值时，无人机水平调整前进方向后绕行。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄抒，陶伟，张云翔，
申请(专利权)人：航迅信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11