本发明专利技术公开了无人机实现跟踪目标的控制方法和控制装置。所述控制方法包括：在旋翼无人机飞行过程中实时调整航向角，以使旋翼无人机对准追踪目标；根据当前时刻的飞行参数计算得到下一时刻的期望位置；确定在当前时刻旋翼无人机是否触发避障条件；若触发避障条件，则根据预定避障策略计算旋翼无人机的第一期望速度；根据第一期望速度调整旋翼无人机的速度控制器的参数，以使旋翼无人机到达期望位置。若未触发避障条件，则根据期望位置计算旋翼无人机的第二期望速度；根据第二期望速度调整旋翼无人机的速度控制器的参数，以使旋翼无人机到达期望位置。该控制方法既可以保证旋翼无人机稳定地跟踪目标，又可以及时躲避障碍物。又可以及时躲避障碍物。又可以及时躲避障碍物。
【技术实现步骤摘要】
无人机实现跟踪目标的控制方法和控制装置
[0001]本专利技术属于无人机应用
，具体地讲，涉及一种无人机实现跟踪目标的控制方法、控制装置、计算机可读存储介质、计算机设备。
技术介绍
[0002]随着无人机控制技术以及传感器技术的发展，无人机场已经被应用越来越多的领域，比如石油管道巡检，水利巡检，电力巡检，光伏，风电巡检，道路，智慧城市/园区，军事等领域。无人机场通常包含两个主要部分：(1)无人机场停机坪；(2)旋翼无人机。无人机场停机坪主要作用：(1)为旋翼无人机自动充放电池；(2)将旋翼无人机获取的前端视屏图像数据通过网络传输给后台云端；(3)遥测数据转发；(4)自动收纳以及放飞无人机。
[0003]由于无人机场旋翼无人机在进行无人值班任务时，如巡逻，搜救，监视，智慧巡检等任务时，一方面，后台技术人员通过视频回传观测到目标并通知旋翼无人机锁定目标后，需要旋翼飞行器自动跟踪目标，并要求保持目标在旋翼无人机挂载的云台相机画面中央，即云台相机的方位角保持在零度附近，俯仰角保持在负45度附近，这种跟踪方式可以使旋翼无人机在跟踪目标的跟踪，目标时刻处于图像中心，并且使得相机云台在俯仰和方位具备足够的裕度，不会造成目标的丢失，如果使用的相机云台具备抗目标丢失和重新搜索目标的功能，那么旋翼无人机目标跟踪系统鲁棒性将会更好。另一方面，在旋翼无人机跟踪目标进行飞行过程中，特别是在城市中，飞行环境复杂多样，需要旋翼无人机具备避障功能。
技术实现思路
[0004](一)本专利技术所要解决的技术问题
[0005]本专利技术解决的技术问题是：如何实现无人机对目标的稳定跟踪以及在跟踪过程中及时躲避障碍物。
[0006](二)本专利技术所采用的技术方案
[0007]一种无人机实现跟踪目标的控制方法，所述控制方法包括：
[0008]在旋翼无人机飞行过程中实时调整航向角，以使所述旋翼无人机对准追踪目标；
[0009]根据当前时刻的飞行参数计算得到下一时刻的期望位置；
[0010]确定在当前时刻所述旋翼无人机是否触发避障条件；
[0011]若触发避障条件，则根据预定避障策略计算所述旋翼无人机的第一期望速度；
[0012]根据所述第一期望速度调整所述旋翼无人机的速度控制器的参数，以使所述旋翼无人机到达期望位置。
[0013]优选地，所述控制方法还包括：
[0014]若未触发避障条件，则根据所述期望位置计算旋翼无人机的第二期望速度；
[0015]根据所述第二期望速度调整所述旋翼无人机的速度控制器的参数，以使所述旋翼无人机到达期望位置。
[0016]优选地，在旋翼无人机飞行过程中实时调整航向角的方法为：
[0017]获取旋翼无人机携带的云台相机反馈的方位角Ψ；
[0018]根据方位角ψ计算期望航向角速率r：
[0019]r＝k
p
·
Ψ，
[0020]根据期望航向角速率r调整航向角速率控制器的参数，以调整航向角，其中k
p
为航向角速率控制器的比例增益。
[0021]所述根据当前时刻的飞行参数计算得到下一时刻的期望位置的方法包括：
[0022]获取当前时刻旋翼无人机的空间位置以及旋翼无人机携带的云台相机反馈的俯仰角、云台方位角，所述飞行参数包括所述空间位置、所述俯仰角、所述方位角；
[0023]根据当前时刻旋翼无人机的所述空间位置、所述俯仰角、所述云台方位角计算得到所述追踪目标的预估位置；
[0024]根据当前时刻旋翼无人机的所述空间位置和所述追踪目标的预估位置计算得到旋翼无人机下一时刻的期望位置。
[0025]优选地，所述确定当前时刻在所述旋翼无人机是否触发避障条件的方法包括：
[0026]利用所述旋翼无人机携带的避障传感器实时监测飞行前方的障碍物与旋翼无人机的当前距离；
[0027]若当前距离小于避障距离，则触发避障条件；若当前距离大于或等于避障距离，则不触发避障条件。
[0028]优选地，根据预定避障策略计算所述旋翼无人机的第一期望速度的方法为：
[0029]计算所述当前距离d
rt
与所述避障距离d的差值δd，δd＝d
rt
‑
d；
[0030]根据如下公式计算第一期望速度v
t1
：
[0031][0032]其中，k表示比例系数，a
max
表示旋翼飞行器所能达到的最大加速度。
[0033]优选地，所述根据所述期望位置计算得到旋翼无人机的第二期望速度的方法为根据如下公式计算第二期望速度v
t2
：
[0034]v
t2
＝kp
v
·
P
t
[0035]其中，kp
v
表示比例增益，P
t
表示旋翼无人机下一时刻的期望位置。
[0036]本申请还公开了一种无人机实现跟踪目标的控制装置，所述控制装置包括：
[0037]航向调整单元，用于实时调整航向角，以使所述旋翼无人机对准追踪目标；
[0038]参数计算单元，用于根据当前时刻的飞行参数计算得到下一时刻的期望位置；
[0039]避障检测单元，确定当前时刻所述旋翼无人机是否触发避障条件；
[0040]若触发避障条件，参数计算单元用于根据预定避障策略计算所述旋翼无人机的第一期望速度；
[0041]航速调整单元，用于根据所述第一期望速度调整所述旋翼无人机的速度控制器的参数，以使所述旋翼无人机到达期望位置。
[0042]本申请还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有无人机实现跟踪目标的控制程序，所述无人机实现跟踪目标的控制程序被处理器执行时实现上述的无人机实现跟踪目标的控制方法。
[0043]本申请还公开了一种计算机设备，所述计算机设备包括计算机可读存储介质、处理器和存储在所述计算机可读存储介质中的无人机实现跟踪目标的控制程序，所述无人机实现跟踪目标的控制程序被处理器执行时实现上述的无人机实现跟踪目标的控制方法。
[0044](三)有益效果
[0045]本专利技术公开了一种无人机实现跟踪目标的控制方法和控制装置，相对于现有方法，具有如下技术效果：
[0046]当探测到旋翼无人机触发避障条件时，调用预定避障策略计算得到第一期望速度，使旋翼无人机按照第一期望速度到达期望位置，若未触发避障条件时，按照正常飞行策略控制旋翼无人机的飞行，这样既可以保证旋翼无人机稳定地跟踪目标，又可以及时躲避障碍物。
附图说明
[0047]图1为本专利技术的实施例一的无人机实现跟踪目标的控制方法的流程图；
[0048]图2为本专利技术的实施例一的运动目标追踪系统纵向示意图；
[0049]图3为本专利技术的实施例一的运动目标追踪系统横向示意图；
[0050]图4为本专利技术的实施例一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人机实现跟踪目标的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：在旋翼无人机飞行过程中实时调整航向角，以使所述旋翼无人机对准追踪目标；根据当前时刻的飞行参数计算得到下一时刻的期望位置；确定在当前时刻所述旋翼无人机是否触发避障条件；若触发避障条件，则根据预定避障策略计算所述旋翼无人机的第一期望速度；根据所述第一期望速度调整所述旋翼无人机的速度控制器的参数，以使所述旋翼无人机到达期望位置。2.根据权利要求1所述的无人机实现跟踪目标的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：若未触发避障条件，则根据所述期望位置计算旋翼无人机的第二期望速度；根据所述第二期望速度调整所述旋翼无人机的速度控制器的参数，以使所述旋翼无人机到达期望位置。3.根据权利要求1所述的无人机实现跟踪目标的控制方法，其特征在于，在旋翼无人机飞行过程中实时调整航向角的方法为：获取旋翼无人机携带的云台相机反馈的方位角Ψ；根据方位角ψ计算期望航向角速率r：r＝k
p
·
Ψ根据期望航向角速率r调整航向角速率控制器的参数，以调整航向角，其中k
p
为航向角速率控制器的比例增益。4.根据权利要求1所述的无人机实现跟踪目标的控制方法，其特征在于，所述根据当前时刻的飞行参数计算得到下一时刻的期望位置的方法包括：获取当前时刻旋翼无人机的空间位置以及旋翼无人机携带的云台相机反馈的俯仰角、云台方位角，所述飞行参数包括所述空间位置、所述俯仰角、所述方位角；根据当前时刻旋翼无人机的所述空间位置、所述俯仰角、所述云台方位角计算得到所述追踪目标的预估位置；根据当前时刻旋翼无人机的所述空间位置和所述追踪目标的预估位置计算得到旋翼无人机下一时刻的期望位置。5.根据权利要求1所述的无人机实现跟踪目标的控制方法，其特征在于，所述确定当前时刻在所述旋翼无人机是否触发避障条件的方法包括：利用所述旋翼无人机携带的避障传感器实时监测飞行前方的障碍物与旋翼无人机的当前距离；若当前距离小于避障距离，则触发避障条件；若当前距离大于或等于避障距离，则不触发避障条件。6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑发松，叶昭龙，金家文，余正东，张青，叶小祥，王启坤，
申请(专利权)人：重庆中电自能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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