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CN110568860A - 一种无人飞行器的返航方法、装置及无人飞行器 - Google Patents

一种无人飞行器的返航方法、装置及无人飞行器 Download PDF

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CN110568860A
CN110568860A CN201910876714.1A CN201910876714A CN110568860A CN 110568860 A CN110568860 A CN 110568860A CN 201910876714 A CN201910876714 A CN 201910876714A CN 110568860 A CN110568860 A CN 110568860A
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unmanned aerial
displacement
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CN201910876714.1A
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李颖杰
陈刚
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Shenzhen Autel Intelligent Aviation Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Autel Intelligent Aviation Technology Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明涉及飞行器技术领域，公开了一种无人飞行器的返航方法、装置及无人飞行器，所述方法包括：实时融合生成所述无人飞行器的速度信息；根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息；根据所述位移信息，确定所述无人飞行器的返航起始点位置；获取返航指令，确定返航模式；根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。通过上述方式，本发明解决目前无人飞行器依靠GPS位置信息进行返航精确性差的技术问题，提高无人飞行器返航的精确性。

Description

一种无人飞行器的返航方法、装置及无人飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种无人飞行器的返航方法、装置及无人飞行器。
背景技术
无人飞行器(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)，也称无人机，以其具有体积小、重量轻、机动灵活、反应快速、无人驾驶、操作要求低等优点，得到了越来越广泛的应用。无人飞行器的各个动作(或姿态)通常是通过控制无人飞行器的动力系统中的多个驱动电机不同转速实现的。
无人机在飞行过程中，依靠GPS给出起飞点位置坐标，然而GPS位置精度依赖于GPS信号质量，在GPS信号质量较差时，其给出的初始起飞点位置坐标会出现较大偏差。在无人机飞行一段时间后，GPS位置信息收敛到较好精度，此时GPS给出的位置信息和飞机起飞时的位置信息会有偏差。不准确的初始起飞点导致飞机返航时位置不准确，返航后无法回归原位，极大影响了飞行体验。而消费级无人机通常使用的低成本GPS，这种返航点定位不准确的概率会大大增加。此外，起飞环境条件的不确定性，如阴天导致的GPS信号弱，植被等对GPS信号的遮蔽，玻璃幕墙等造成的多径效应等，使仅仅依靠GPS给定的初始位置信息变得尤为不准确，使得无人机无法准确返航。
发明内容
本发明实施例提供一种无人飞行器的返航方法、装置及无人飞行器，解决目前无人飞行器依靠GPS位置信息进行返航精确性差的技术问题，提高无人飞行器返航的精确性。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种无人飞行器的返航方法，应用于无人飞行器，所述方法包括：
实时融合生成所述无人飞行器的速度信息；
根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息；
根据所述位移信息，确定所述无人飞行器的返航起始点位置；
获取返航指令，确定返航模式；
根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。
在一些实施例中，所述实时融合生成所述无人飞行器的速度信息，包括：
实时融合生成所述无人飞行器在水平面内两正交方向上的分速度：x轴速度以及y轴速度。
在一些实施例中，所述根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息，包括：
根据所述x轴速度，积分确定所述无人飞行器的当前位置与所述起飞位置的x轴位移；
根据所述y轴速度，积分确定所述无人飞行器的当前位置与所述起飞位置的y轴位移。
在一些实施例中，所述根据所述位移信息，确定所述无人飞行器的返航起始点位置，包括：
根据所述x轴位移以及y轴位移，确定所述无人飞行器的返航起始点位置。
在一些实施例中，所述返航模式包括：直线返航模式，则：
所述根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置，包括：
根据所述x轴位移以及y轴位移，实时调整所述无人飞行器的航向，以使所述无人飞行器的航向指向所述起飞位置；
在返航过程中，实时确定所述x轴位移以及y轴位移，若所述x轴位移以及y轴位移均为零，则确定所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。
在一些实施例中，所述返航模式包括：原路返航模式，则：
所述根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置，包括：
确定所述起飞位置的坐标；
根据所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合；
根据所述航点集合，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置原路返航到所述起飞位置。
在一些实施例中，所述根据所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合，包括：
确定起飞位置的坐标，将所述起飞位置的坐标记为(m，n)；
通过下述公式，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合：
其中，P(k)为航点集合，ox(k)为第k个航点的x轴位移，oy(k)为第k个航点的y轴位移，k为正整数,lat_scale为x轴位移与纬度的变换系数，lon_scale为y轴位移与经度的变换系数。
第二方面，本发明实施例提供一种无人飞行器的返航装置，应用于无人飞行器，所述装置包括：
速度信息生成模块，用于实时融合生成所述无人飞行器的速度信息；
位移信息生成模块，用于根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息；
返航起始点位置模块，用于根据所述位移信息，确定所述无人飞行器的返航起始点位置；
返航模式确定模块，用于获取返航指令，确定返航模式；
返航模块，用于根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。
在一些实施例中，所述速度信息生成模块，具体用于：
实时融合生成所述无人飞行器在水平面内两正交方向上的分速度：x轴速度以及y轴速度。
在一些实施例中，所述位移信息生成模块，具体用于：
根据所述x轴速度，积分确定所述无人飞行器的当前位置与起飞位置的x轴位移；
根据所述y轴速度，积分确定所述无人飞行器的当前位置与起飞位置的y轴位移。
在一些实施例中，所述返航起始点位置模块，具体用于：
根据所述x轴位移以及y轴位移，确定所述无人飞行器的返航起始点位置。
在一些实施例中，所述返航模式包括：直线返航模式，所述返航模块，具体用于：
根据所述x轴位移以及y轴位移，实时调整所述无人飞行器的航向，以使所述航向指向所述起飞位置；
在返航过程中，实时确定所述x轴位移以及y轴位移，若所述x轴位移以及y轴位移均为零，则确定所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。
在一些实施例中，所述返航模式包括：原路返航模式，所述返航模块，包括：
起飞位置坐标单元，用于确定所述起飞位置的坐标；
航点集合单元，用于根据所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合；
返航单元，用于根据所述航点集合，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置原路返航到所述起飞位置。
在一些实施例中，所述航点集合单元，具体用于：
确定起飞位置的坐标，将所述起飞位置的坐标记为(m，n)；
通过下述公式，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合：
其中，P(k)为航点集合，ox(k)为第k个航点的x轴位移，oy(k)为第k个航点的y轴位移，k为正整数,lat_scale为x轴位移与纬度的变换系数，lon_scale为y轴位移与经度的变换系数。
第三方面，本发明实施例提供一种无人飞行器，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上所述的无人飞行器的返航方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使无人飞行器能够执行如上所述的无人飞行器的返航方法。
本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况下，本发明实施例提供的一种无人飞行器的返航方法，应用于无人飞行器，所述方法包括：实时融合生成所述无人飞行器的速度信息；根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息；根据所述位移信息，确定所述无人飞行器的返航起始点位置；获取返航指令，确定返航模式；根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。通过上述方式，本发明解决目前无人飞行器依靠GPS位置信息进行返航精确性差的技术问题，提高无人飞行器返航的精确性。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供的一种无人飞行器的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种无人飞行器的返航示意图；
图3是本发明实施例提供的一种无人飞行器的另一返航示意图；
图4是本发明实施例提供的一种无人飞行器的返航方法的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的一种无人飞行器的返航装置的示意图；
图6是图5中的返航模块的示意图；
图7是本发明实施例提供的一种飞行器的硬件结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种飞行器的连接框图；
图9是图8中的动力组件的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
目前，无人机返航起始点的选取直接依靠GPS给出的绝对位置信息，而此绝对位置信息往往不够准确。目前无人机除了依靠GPS提供位置信息进行返航外，还有一些不严重依赖位置坐标的返航方式，这些返航方法通过记录飞行状态信息的方式，采用与飞行过程逆运动的方式进行返航的实现。通过记录无人机起飞后的姿态变化，结合所存储的地图信息，判断无人机的飞行轨迹，在GPS故障或信号弱时，通过对所估计的飞行轨迹进行逆向飞行实现返航。此种方法要求实时记录飞机飞行状态及大量地图信息，数据量大，加重飞机计算负担。
或者，通过飞机在整个飞行过程中实时采集无人机的位置信息及图像信息，并根据所采集信息构建飞行地图，通过对比返航过程中的信息和所构建的飞行地图，对返航路径进行校正。这种方法具有良好的精度，但是极大的占用了飞机的计算资源。通过记录无人机起点位置的状态信息，并记录飞行过程中的一系列关键帧图像，在返航时进行关键帧匹配以达到目的。这种方法依赖飞行过程中的关键帧图像，在视觉效果差、飞行高度高等情况下会变得不够适用。此外，以上这几种方法均采用“逆运动”的方式，返航为原路返回，极大的降低了能源利用效率。
通常情况下，GPS给出的速度精度优于位置精度，即在GPS给定的位置信息具有较大误差时，其给出的速度信息时较为准确的。结合GPS的这个特点，为了不增加成本，本发明通过飞机现有GPS数据，根据GPS提供的速度信息，在不增加任何额外传感器的情况下，实现了在GPS位置精度差时，通过速度信息达到无人机精确返航的目的。
本发明实施例提供的无人飞行器的返航方法可以应用到各种通过电机或马达驱动的可移动物体上，包括但不限于飞行器、机器人等。其中飞行器可包括无人飞行器(unmanned aerial vehicle，UAV)，无人飞船等。现以UAV为例进行说明。
实施例一
下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
在本发明的一实施例中，无人飞行器为四旋翼无人机。
具体的，请参阅图1，无人机1000包括机身200、四个自机身200延伸的机臂300、分别装设在每个机臂300上的动力组件400、设于机身200的智能电池(图未示)以及控制器(图未示)。图示无人机1000为四旋翼无人飞行器，动力组件400的数量为四个，用于为所述无人飞行器提供飞行动力。在其他可能的实施例中，无人机1000可以是其他任何合适类型的无人飞行器，例如固定翼无人机飞行器等。在动力组件400应用于其他类型无人飞行器的场合，动力组件400的数量可以根据实际需要改变，本发明对此不作限定。
在其他可能的实施例中，无人机1000还可以包括云台(图未示)，该云台安装于机身200的底部，云台用于搭载高清数码相机或其他摄像装置以消除高清数码相机或其他摄像装置受到的扰动，保证相机或其他摄像装置拍摄的视频的清晰稳定。
在发明的一实施例中，机身200包括中心壳体以及与中心壳体连接的一个或多个机臂300，一个或多个机臂300呈辐射状从中心壳体延伸出。机臂300与机身200固定连接，优选地，机臂300与机身200一体成型。在其他可能的实施例中，机臂300还可以可相对于机身200展开或折叠的方式与机身200相连。例如，机臂300可以通过一转轴机构与机身200相连，以实现机臂300可相对于机身200展开或折叠。
在本发明的一实施例中，动力组件400包括：电调(图未示)、驱动装置40和由驱动装置40驱动的螺旋桨组件80。螺旋桨组件80装设于驱动装置40的输出轴上，螺旋桨组件80在驱动装置40的驱动下旋转以产生使无人机1000飞行的升力或推力。电调位于机臂或中心壳体所形成的空腔内。电调分别与控制器及驱动电机连接。具体的，电调与驱动电机电连接，用于控制所述驱动电机。驱动电机安装在机臂上，驱动电机的转动轴连接螺旋桨。螺旋桨在驱动电机的驱动下产生使得UAV移动的力，例如，使得UAV移动的升力或者推力。驱动装置40可以是任何合适类型的电机，例如有刷电机、无刷电机、直流电机、步进电机、交流感应电机等。所述智能电池为无人机提供动力，驱动驱动装置40带动螺旋桨组件80旋转。
UAV完成各个规定速度、动作(或姿态)是通过电调控制驱动电机以实现的。电调全称电子调速器，根据控制信号调节UAV的驱动电机的转速。其中，控制器为执行上述无人飞行器的返航方法的执行主体，电调基于控制指令来控制驱动电机。电调控制驱动电机的原理大致为：驱动电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，驱动电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动动力系统的驱动电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度运行的。因此，电调可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制驱动电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
目前UAV主要功能为航拍、影像实时传输、高危地区探测等。为了实现航拍、影像实时传输、高危地区探测等功能，UAV上会连接有摄像组件。具体的，UAV和摄像组件通过连接结构，如减振球等进行连接。该摄像组件用于在UAV进行航拍的过程中，获取拍摄画面。
具体的，摄像组件包括：云台及拍摄装置。云台与UAV连接。其中，拍摄装置搭载于所述云台上，拍摄装置可以为图像采集装置，用于采集图像，该拍摄装置包括但不限于：相机、摄影机、摄像头、扫描仪、拍照手机等。云台用于搭载拍摄装置，以实现拍摄装置的固定、或随意调节拍摄装置的姿态(例如，改变拍摄装置的高度、倾角和/或方向)以及使所述拍摄装置稳定保持在设定的姿态上。例如，当UAV进行航拍时，云台主要用于使所述拍摄装置稳定保持在设定的姿态上，防止拍摄装置拍摄画面抖动，保证拍摄画面的稳定。
云台包括：云台电机及云台基座。其中，云台电机安装于云台基座。飞行器的控制器也可通过动力系统的电调来控制云台电机，具体的，飞行器的控制器与电调连接，电调与云台电机电连接，飞行器的控制器生成云台电机控制指令，电调通过云台电机控制指令以控制云台电机。
云台基座与UAV的机身连接，用于将摄像组件固定安装于UAV的机身上。
云台电机分别与云台基座及拍摄装置连接。该云台可以为多轴云台，与之适应的，云台电机为多个，也即每个轴设置有一个云台电机。云台电机一方面可带动拍摄装置的转动，从而满足拍摄转轴的水平旋转和俯仰角度的调节，通过手动远程控制云台电机旋转或利用程序让电机自动旋转，从而达到全方位扫描监控的作用；另一方面，在UAV进行航拍的过程中，通过云台电机的转动实时抵消拍摄装置受到的扰动，防止拍摄装置抖动，保证拍摄画面的稳定。
拍摄装置搭载于云台上，拍摄装置上设置有惯性测量单元(Inertialmeasurement unit，IMU)，该惯性测量单元用于测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一般的，一个IMU内会装有三轴的陀螺仪和三个方向的加速度计，来测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。为了提高可靠性，还可以为每个轴配备更多的传感器。一般而言IMU要安装在UAV的重心上。
控制器用于执行上述的无人飞行器的返航方法，并生成控制指令，通过该控制指令控制动力组件400的驱动装置40。控制器为具有一定逻辑处理能力的器件，如控制芯片、单片机、微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)等。
请再参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种无人飞行器的返航示意图；
如图2所示，水平面坐标系XOY，其中，原点O为无人飞行器的起飞点，即起飞位置，曲线a为无人飞行器的飞行轨迹，其飞行终点，即返航起始点为(x,y)，即(x,y)为无人飞行器的返航起始点位置，曲线b为无人飞行器的返航轨迹。
无人飞行器自O点的位置起飞，此时GPS给出O点的坐标，当GPS位置信号精度较低时，其给出的O点坐标不准确，会产生一定偏差，请再参阅图3，图3是本发明实施例提供的一种无人飞行器的另一返航示意图；
如图3所示，水平面坐标系XOY，其中原点O为无人飞行器的起飞点，即起飞点位置为原点O；
点O’为GPS给定的起飞点位置的坐标在XOY坐标系下的位置，坐标系X’O’Y’为以GPS给定的起飞点O’为原点的水平面坐标系，曲线b’为在以点O’为起飞点时的无人机返航轨迹。
因此，当GPS给出的起飞点O’的准确程度严重依赖于GPS位置信号精度，此时若GPS位置精度差时，其给出的O’点坐标会偏离O点坐标较远。而随着无人飞行器的持续飞行，GPS位置信号收敛到较好的精度，此时无人飞行器进行返航，将初始给定的O’点坐标作为起飞位置，即无人机会沿曲线b’进行返航，返回起飞点O’。
可以理解的是，从无人飞行器的视角来看，坐标系X’O’Y’会随着无人飞行器的飞行过程中GPS位置精度的降低而偏离坐标系XOY，其偏离程度负相关于起飞时无人机GPS位置精度，即起飞时无人机GPS位置精度越低，其偏离程度越高。
因此，为了避免GPS位置精度造成的返航位置偏差，本发明提供一种无人飞行器的返航方法，具体的，请参阅图4，图4是本发明实施例提供的一种无人飞行器的返航方法的流程示意图；其中，该无人飞行器的返航方法，应用于无人飞行器，例如：无人机。
如图4所示，所述无人飞行器的返航方法，包括：
步骤S10：实时融合生成所述无人飞行器的速度信息；
具体的，所述无人飞行器设置有GPS模块、视觉惯性里程计(VisualInertialOdometry，VIO)以及惯性测量单元(Inertial measurementunit，IMU)，所述惯性测量单元包括陀螺仪以及加速度计，所述陀螺仪用于获取IMU角速度，所述加速度计用于获取IMU加速度信息，通过GPS模块获取GPS速度信息，通过视觉惯性里程计获取视觉信息，计算视觉速度信息，通过惯性测量单元的加速度计获取IMU加速度信息，根据所述IMU加速度信息，积分获取IMU速度信息。
对所述GPS速度信息、视觉速度信息以及IMU速度信息进行融合，生成所述无人飞行器的速度信息，融合方式包括：对所述GPS速度信息、视觉速度信息以及IMU速度信息求平均值，将平均值作为所述无人飞行器的速度信息。可以理解的是，所述融合方式不限于求平均值，还可以通过权重的方式进行融合，以及等等。
其中，所述实时融合生成所述无人飞行器的速度信息，包括：
实时融合生成所述无人飞行器在水平面内两正交方向上的分速度：x轴速度以及y轴速度；
其中，所述水平面为平行于地表平面的面，所述水平面由NED坐标系、ENU坐标系、NWU坐标系中的任意一个表征，例如：
具体的，所述NED坐标系，又称为北东地坐标系，(North-East-DownCoordinateSystem，NED)，用于导航计算，例如：在水平方向上融合得出所述NED坐标系下的x轴速度为vx，在水平方向上融合得出所述NED坐标系下的y轴速度为vy；
具体的，所述ENU坐标系，又称为站心坐标系或东北天坐标系，用于导航计算，例如：在水平方向上融合得出所述ENU坐标系下的x轴速度为vx，在水平方向上融合得出ENU坐标系下的y轴速度为vy；
具体的，所述NWU坐标系，又称为笛卡尔坐标系，(North-West-UpCoordinateSystem，NWU)，用于导航计算，例如：例如：在水平方向上融合得出所述NWU坐标系下的x轴速度为vx，在水平方向上融合得出NWU坐标系下的y轴速度为vy。
由于GPS位置信息误差较大，无法给出准确的起飞点位置，因此在不额外增加传感器的情况下，通过融合出精度更高的速度信息，能够更好地对无人飞行器进行返航。
步骤S20：根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息；
具体的，通过实时融合出所述无人飞行器的速度信息，对所述速度信息进行积分，获取所述无人飞行器相对起飞点位置的相对距离，其中，所述根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息，包括：
根据所述x轴速度，积分确定所述无人飞行器的当前位置与起飞位置的x轴位移；
根据所述y轴速度，积分确定所述无人飞行器的当前位置与起飞位置的y轴位移。
具体的，假设无人飞行器在水平面内两正交方向上融合得出的x轴速度为vx，在水平方向上融合得出的y轴速度为vy，则通过下述公式积分获取无人飞行器的位移信息(ox，oy)：
可以理解的是，(ox，oy)为无人飞行器在X轴和Y轴上的投影，在本发明实施例中，不会利用GPS记录的起飞点，也不会去计算起飞点的位置，而是从起飞点开始，通过速度积分实时计算当前位置相对起飞位置的相对距离，因此不含有GPS位置信息，而只含有融合速度信息。
步骤S30：根据所述位移信息，确定所述无人飞行器的返航起始点位置；
具体的，所述返航起始点位置即为所述无人飞行器的当前位置，对速度信息进行积分后获取位移信息，所述位移信息包括x轴位移以及y轴位移，根据所述x轴位移以及y轴位移，确定所述无人飞行器的返航起始点位置，即通过位移的方式，确定所述无人飞行器的当前位置。
步骤S40：获取返航指令，确定返航模式；
具体的，所述返航指令为用户对所述无人飞行器发出，所述返航指令包括用户确定的返航模式，例如：用户选择相应的返航模式，并向所述无人飞行器发送返航指令，以使所述无人飞行器的控制器控制所述无人飞行器以所述返航指令对应的返航模式进行返航。在本发明实施例中，所述返航模式包括：直线返航模式以及原路返航模式。
步骤S50：根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。
具体的，当所述返航模式为直线返航模式时，所述根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置，包括：
根据所述x轴位移以及y轴位移，实时调整所述无人飞行器的航向，以使所述无人飞行器的航向指向所述起飞位置；
具体的，根据积分获得的所述无人飞行器的位移信息，确定x轴位移以及y轴位移，从而获取无人飞行器的当前位置(ox，oy)，在当前位置，通过确定所述无人飞行器的航向角，实时调整无人飞行器的航向，其中，所述航向角由x轴位移ox和y轴位移oy通过三角函数计算获得，以使所述无人飞行器的航向指向所述起飞位置。
在返航过程中，实时确定所述x轴位移以及y轴位移，若所述x轴位移以及y轴位移均为零，则确定所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。
具体的，在无人飞行器的返航过程中，通过实时记录x轴位移以及y轴位移，即实时记录ox、oy的值，当ox、oy的值均为零时，则确定无人飞行器到达起飞点上空，此时控制无人飞行器悬停或降落。在本发明实施例中，所述方法还包括：间隔利用x轴位移以及y轴位移，对所述无人飞行器的航向进行修正，使所述无人飞行器的航向指向所述起飞位置。
具体的，当所述返航模式为原路返航模式时，所述根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置，包括：
确定所述起飞位置的坐标；
具体的，将所述起飞位置的坐标确定为所述GPS模块给出的GPS位置信息，由于起飞位置的坐标只是选定的初值，因此尽管GPS模块获取的GPS位置信息并不准确，也不影响返航的精确性。
根据所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合；
具体的，确定起飞位置的坐标，将所述起飞位置的坐标记为(m，n)；
通过下述公式，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合：
其中，P(k)为航点集合，ox(k)为第k个航点的x轴位移，oy(k)为第k个航点的y轴位移，k为正整数,lat_scale为x轴位移与纬度的变换系数，lon_scale为y轴位移与经度的变换系数。
根据所述航点集合，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置原路返航到所述起飞位置。
具体的，在返航时无人飞行器按所存储的航点信息进行原路返航，所述从所述返航起始点位置原路返航到所述起飞位置，例如：航点集合为P(k)，则原路返航表示从P(k)到P(k-1)，从P(k-1)到P(k-2)，以此类推，直到P(0)。
在本发明实施例中，通过提供一种无人飞行器的返航方法，所述方法包括：实时融合生成所述无人飞行器的速度信息；根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息；根据所述位移信息，确定所述无人飞行器的返航起始点位置；获取返航指令，确定返航模式；根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。通过上述方式，本发明解决目前无人飞行器依靠GPS位置信息进行返航精确性差的技术问题，提高无人飞行器返航的精确性。
实施例二
请参阅图5，图5是本发明实施例提供的一种无人飞行器的返航装置的示意图；其中，该无人飞行器的返航装置应用于无人飞行器，例如：无人机、无人飞船等。
如图5所示，该无人飞行器的返航装置10包括：
速度信息生成模块11，用于实时融合生成所述无人飞行器的速度信息；
位移信息生成模块12，用于根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息；
返航起始点位置模块13，用于根据所述位移信息，确定所述无人飞行器的返航起始点位置；
返航模式确定模块14，用于获取返航指令，确定返航模式；
返航模块15，用于根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。
在本发明实施例中，所述速度信息生成模块11，具体用于：
实时融合生成所述无人飞行器在水平面内两正交方向上的分速度：x轴速度以及y轴速度。
在本发明实施例中，位移信息生成模块12，具体用于：
根据所述x轴速度，积分确定所述无人飞行器的当前位置与起飞位置的x轴位移；
根据所述y轴速度，积分确定所述无人飞行器的当前位置与起飞位置的y轴位移。
在本发明实施例中，所述返航起始点位置模块13，具体用于：
根据所述x轴位移以及y轴位移，确定所述无人飞行器的返航起始点位置。
在本发明实施例中，所述返航模式包括：直线返航模式，所述返航模块15，具体用于：
根据所述x轴位移以及y轴位移，实时调整所述无人飞行器的航向，以使所述航向指向所述起飞位置；
在返航过程中，实时确定所述x轴位移以及y轴位移，若所述x轴位移以及y轴位移均为零，则确定所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。
请再参阅图6，图6是图5中的返航模块的示意图；
如图6所示，该返航模块15包括：
起飞位置坐标单元151，用于确定所述起飞位置的坐标；
航点集合单元152，用于根据所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合；
返航单元153，用于根据所述航点集合，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置原路返航到所述起飞位置。
在本发明实施例中，所述航点集合单元152，具体用于：
确定起飞位置的坐标，将所述起飞位置的坐标记为(m，n)；
通过下述公式，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合：
其中，P(k)为航点集合，ox(k)为第k个航点的x轴位移，oy(k)为第k个航点的y轴位移，k为正整数,lat_scale为x轴位移与纬度的变换系数，lon_scale为y轴位移与经度的变换系数。
请参阅图7，图7是本发明实施例提供一种无人飞行器的硬件结构示意图。其中，该无人飞行器(unmanned aerial vehicle，UAV)包括：无人机、无人飞船等电子设备。
如图7所示，该无人飞行器700包括一个或多个处理器701以及存储器702。其中，图7中以一个处理器701为例。
处理器701和存储器702可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
存储器702作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的一种室内的飞行器的偏航角融合方法对应的单元(例如，图5或图6所述的各个模块或单元)。处理器701通过运行存储在存储器702中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行无人飞行器的返航方法的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例无人飞行器的返航方法以及上述装置实施例的各个模块和单元的功能。其中，该无人飞行器的返航方法可由各种具有一定逻辑处理能力的电子设备执行，如飞行器、控制芯片等，该无人飞行器可以包括无人机、无人船等。以下电子设备以无人机为例进行说明。其中，无人机连接有云台，云台包括云台电机及云台基座，其中，云台可以为多轴云台，如两轴云台、三轴云台。对于该飞行器及云台的具体结构的描述可以参考上述描述，因此，在此处不作赘述。
存储器702可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器702可选包括相对于处理器701远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器701。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述模块存储在所述存储器702中，当被所述一个或者多个处理器701执行时，执行上述任意方法实施例中的无人飞行器的返航方法，例如，执行以上描述的图4所示的各个步骤；也可实现图5或图6所示的各个模块或单元的功能。
请参阅图8和图9，所述无人飞行器700还包括动力组件703，所述动力组件703用于飞行器提供飞行动力，所述动力组件703与处理器701连接。所述动力组件703包括：驱动电机7031及电调7032，所述电调7032与驱动电机7031电连接，用于控制所述驱动电机7031。具体的，所述电调7032基于处理器701执行上述无人飞行器的返航方法，并生成控制指令，通过控制指令控制该驱动电机7031。
所述无人飞行器700可执行本发明实施例一所提供的无人飞行器的返航方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在无人飞行器实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例一所提供的无人飞行器的返航方法。
在本发明实施例中，通过提供一种无人飞行器的返航装置，应用于无人飞行器，所述装置包括：速度信息生成模块，用于实时融合生成所述无人飞行器的速度信息；位移信息生成模块，用于根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息；返航起始点位置模块，用于根据所述位移信息，确定所述无人飞行器的返航起始点位置；返航模式确定模块，用于获取返航指令，确定返航模式；返航模块，用于根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。通过上述方式，本发明实施例能够解决目前无人飞行器依靠GPS位置信息进行返航精确性差的技术问题，提高无人飞行器返航的精确性。
本发明实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如上所述的无人飞行器的返航方法。例如，执行以上描述的图4中的方法步骤S10至步骤S50。
本发明实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如图7中的一个处理器701，可使得上述一个或多个处理器可执行上述任意方法实施例中的无人飞行器的返航方法，例如，执行上述任意方法实施例中的无人飞行器的返航方法，例如，执行以上描述的图4所示的各个步骤；也可实现图5或图6所述的各个模块或单元的功能。
以上所描述的装置或设备实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用直至得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种无人飞行器的返航方法，应用于无人飞行器，其特征在于，所述方法包括：
实时融合生成所述无人飞行器的速度信息；
根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息；
根据所述位移信息，确定所述无人飞行器的返航起始点位置；
获取返航指令，确定返航模式；
根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时融合生成所述无人飞行器的速度信息，包括：
实时融合生成所述无人飞行器在水平面内两正交方向上的分速度：x轴速度以及y轴速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息，包括：
根据所述x轴速度，积分确定所述无人飞行器的当前位置与所述起飞位置的x轴位移；
根据所述y轴速度，积分确定所述无人飞行器的当前位置与所述起飞位置的y轴位移。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述位移信息，确定所述无人飞行器的返航起始点位置，包括：
根据所述x轴位移以及y轴位移，确定所述无人飞行器的返航起始点位置。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述返航模式包括：直线返航模式，则：
所述根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置，包括：
根据所述x轴位移以及y轴位移，实时调整所述无人飞行器的航向，以使所述无人飞行器的航向指向所述起飞位置；
在返航过程中，实时确定所述x轴位移以及y轴位移，若所述x轴位移以及y轴位移均为零，则确定所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述返航模式包括：原路返航模式，则：
所述根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置，包括：
确定所述起飞位置的坐标；
根据所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合；
根据所述航点集合，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置原路返航到所述起飞位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合，包括：
确定起飞位置的坐标，将所述起飞位置的坐标记为(m，n)；
通过下述公式，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合：
其中，P(k)为航点集合，ox(k)为第k个航点的x轴位移，oy(k)为第k个航点的y轴位移，k为正整数,lat_scale为x轴位移与纬度的变换系数，lon_scale为y轴位移与经度的变换系数。
8.一种无人飞行器的返航装置，应用于无人飞行器，其特征在于，所述装置包括：
速度信息生成模块，用于实时融合生成所述无人飞行器的速度信息；
位移信息生成模块，用于根据所述速度信息，积分确定所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息；
返航起始点位置模块，用于根据所述位移信息，确定所述无人飞行器的返航起始点位置；
返航模式确定模块，用于获取返航指令，确定返航模式；
返航模块，用于根据所述返航模式，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述速度信息生成模块，具体用于：
实时融合生成所述无人飞行器在水平面内两正交方向上的分速度：x轴速度以及y轴速度。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述位移信息生成模块，具体用于：
根据所述x轴速度，积分确定所述无人飞行器的当前位置与起飞位置的x轴位移；
根据所述y轴速度，积分确定所述无人飞行器的当前位置与起飞位置的y轴位移。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述返航起始点位置模块，具体用于：
根据所述x轴位移以及y轴位移，确定所述无人飞行器的返航起始点位置。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述返航模式包括：直线返航模式，所述返航模块，具体用于：
根据所述x轴位移以及y轴位移，实时调整所述无人飞行器的航向，以使所述航向指向所述起飞位置；
在返航过程中，实时确定所述x轴位移以及y轴位移，若所述x轴位移以及y轴位移均为零，则确定所述无人飞行器从所述返航起始点位置返航到所述起飞位置。
13.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述返航模式包括：原路返航模式，所述返航模块，包括：
起飞位置坐标单元，用于确定所述起飞位置的坐标；
航点集合单元，用于根据所述无人飞行器的当前位置相对起飞位置的位移信息，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合；
返航单元，用于根据所述航点集合，控制所述无人飞行器从所述返航起始点位置原路返航到所述起飞位置。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述航点集合单元，具体用于：
确定起飞位置的坐标，将所述起飞位置的坐标记为(m，n)；
通过下述公式，实时确定所述无人飞行器的航点坐标，生成航点集合：
其中，P(k)为航点集合，ox(k)为第k个航点的x轴位移，oy(k)为第k个航点的y轴位移，k为正整数,lat_scale为x轴位移与纬度的变换系数，lon_scale为y轴位移与经度的变换系数。
15.一种无人飞行器，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7任一项所述的方法。
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