飞行器的控制方法和装置

摘要

本发明提供了一种飞行器的控制方法和装置，属于飞行器控制技术领域。所述方法包括：确定飞行器的v水平和v垂直；在飞行器的坠落方向上，获取与飞行器之间的距离不大于L的物体；根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器与物体之间的位置关系；若位置关系满足预设关系，则采取预设的控制措施控制飞行器。本发明确定飞行器的v水平和v垂直；在飞行器的坠落方向上，获取与飞行器之间的距离不大于L的物体；根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器与物体之间的位置关系；若位置关系满足预设关系，则采取预设的控制措施控制飞行器，实现坠落情况发生后对飞行器的控制。

权利要求

1.一种飞行器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：确定所述飞行器的水平速度v水平和垂直速度v垂直；

在所述飞行器的坠落方向上，获取与所述飞行器之间的距离不大于预设距离L的物体；

确定所述飞行器在探测平面中的第一投影位置，并确定所述物体在所述探测平面中的扫描位置，所述探测平面与所述飞行器的距离为L，且所述探测平面与所述飞行器的运动方向垂直；

根据所述第一投影位置、所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器在所述探测平面中的第二投影位置；

将所述第二投影位置与所述扫描位置之间的位置关系确定为飞行L后所述飞行器与所述物体之间的位置关系；

若所述位置关系满足预设关系，则采取预设的控制措施控制所述飞行器；

所述确定飞行器的v水平和v垂直之前，还包括：确定飞行器坠落。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞行器上配备景深传感器，所述景深传感器的探测方向与所述飞行器的运动方向一致；

所述在所述飞行器的运动方向上，获取与所述飞行器之间的距离不大于预设距离L的物体，包括：获取所述景深传感器以L为景深探测到的物体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述飞行器在探测平面中的第一投影位置，包括：获取所述飞行器的三维尺寸；

确定所述景深传感器与所述飞行器初始方向之间的角度；

根据所述三维尺寸、所述角度将所述飞行器投影至探测平面中；

将所述飞行器在所述探测平面中的投影位置确定为第一投影位置。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一投影位置、所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器在所述探测平面中的第二投影位置，包括：根据所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器在所述探测平面中纵向移动的距离s；

将所述第一投影位置纵向移动所述距离s后的位置确定为第二投影位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器在所述探测平面中纵向移动的距离s，包括：根据如下公式预测s：

其中，g为重力加速度，a为预设的缩小比例常数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的控制措施为：弹出气囊，或者，解体所述飞行器。

7.一种飞行器的控制装置，其特征在于，所述装置包括：第一确定模块，用于确定飞行器的水平速度v水平和垂直速度v垂直；

获取模块，用于在所述飞行器的坠落方向上，获取与所述飞行器之间的距离不大于预设距离L的物体；

预测模块，用于根据所述第一确定模块确定的v水平、所述第一确定模块确定的v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器与所述获取模块获取的物体之间的位置关系；

控制模块，用于当所述预测模块预测位置关系满足预设关系时，采取预设的控制措施控制所述飞行器；

所述装置，还包括：

第二确定模块，用于确定飞行器坠落；

所述预测模块，包括：

第一确定单元，用于确定所述飞行器在探测平面中的第一投影位置，所述探测平面与所述飞行器的距离为L，且所述探测平面与所述飞行器的运动方向垂直；

第二确定单元，用于确定所述物体在所述探测平面中的扫描位置；

预测单元，用于根据所述第一确定单元确定的第一投影位置、所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器在所述探测平面中的第二投影位置；

第三确定单元，用于将所述预测单元预测的第二投影位置与所述第二确定单元确定的扫描位置之间的位置关系确定为飞行L后所述飞行器与所述物体之间的位置关系。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述飞行器上配备景深传感器，所述景深传感器的探测方向与所述飞行器的运动方向一致；

所述获取模块，用于获取所述景深传感器以L为景深探测到的物体。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，第一确定单元，包括：获取子单元，用于获取所述飞行器的三维尺寸；

第一确定子单元，用于确定所述景深传感器与所述飞行器初始方向之间的角度；

投影子单元，用于根据所述获取子单元获取的三维尺寸、所述第一确定子单元确定的角度将所述飞行器投影至探测平面中；

第二确定子单元，用于将所述投影子单元将飞行器在所述探测平面中的投影位置确定为第一投影位置。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述预测单元，包括：预测子单元，用于根据所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器在所述探测平面中纵向移动的距离s；

确定子单元，用于将所述第一投影位置纵向移动所述预测子单元得到的距离s后的位置确定为第二投影位置。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述预测子单元，用于根据如下公式预测s：其中，g为重力加速度，a为预设的缩小比例常数。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述预设的控制措施为：弹出气囊，或者，解体所述飞行器。

说明书

飞行器的控制方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及飞行器控制技术领域，尤其涉及飞行器的控制方法和装置。

背景技术

[0002] 无人机也称为无人驾驶飞行器，是利用无线电遥控遥测设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机上无驾驶舱，但安装有导航飞行控制系统、程序控制装置以及动力和电源等设备。地面遥控遥测站人员通过数据链等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、适应多种飞行环境要求的特点，因此被广泛应用于航空遥感、气象研究、农业飞播、病虫害防治以及战争中。

[0003] 以无人机为代表的飞行器在飞行过程中，会由于自身的机械故障、与其他物体碰撞等原因坠落，坠落可能砸到路人或车辆造成人员、财产的损失。因此，随着以无人机为代表的飞行器被广泛应用，飞行器的控制，尤其是坠落时的控制成为亟需解决的问题。

[0004] 现有技术中，通过控制飞行器坠落情况的发生，进而减少飞行器坠落造成的损失，但该方法无法在坠落情况发生后对飞行器进行控制。

发明内容

[0005] 为了解决坠落情况发生后对飞行器进行控制的问题，本发明实施例提出了一种飞行器等控制方法和装置。

[0006] 一方面，本发明实施例提供了一种飞行器的控制方法，所述方法包括：

[0007] 确定所述飞行器的水平速度v水平和垂直速度v垂直；

[0008] 在所述飞行器的坠落方向上，获取与所述飞行器之间的距离不大于预设距离L的物体；

[0009] 根据所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器与所述物体之间的位置关系；

[0010] 若所述位置关系满足预设关系，则采取预设的控制措施控制所述飞行器。

[0011] 可选地，所述确定飞行器的v水平和v垂直之前，还包括：

[0012] 确定飞行器坠落。

[0013] 可选地，所述根据所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器与所述物体之间的位置关系，包括：

[0014] 确定所述飞行器在探测平面中的第一投影位置，并确定所述物体在所述探测平面中的扫描位置，所述探测平面与所述无人机的距离为L，且所述探测平面与所述无人机的运动方向垂直；

[0015] 根据所述第一投影位置、所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器在所述探测平面中的第二投影位置；

[0016] 将所述第二投影位置与所述扫描位置之间的位置关系确定为飞行L后所述飞行器与所述物体之间的位置关系。

[0017] 可选地，所述飞行器上配备景深传感器，所述景深传感器的探测方向与所述飞行器的运动方向一致；

[0018] 所述在所述飞行器的运动方向上，获取与所述飞行器之间的距离不大于预设距离L的物体，包括：

[0019] 获取所述景深传感器以L为景深探测到的物体。

[0020] 可选地，所述确定所述飞行器在探测平面中的第一投影位置，包括：

[0021] 获取所述飞行器的三维尺寸；

[0022] 确定所述景深传感器与所述飞行器初始方向之间的角度；

[0023] 根据所述三维尺寸、所述角度将所述飞行器投影至探测平面中；

[0024] 将所述飞行器在所述探测平面中的投影位置确定为第一投影位置。

[0025] 可选地，所述根据所述第一投影位置、所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器在所述探测平面中的第二投影位置，包括：

[0026] 根据所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器在所述探测平面中纵向移动的距离s；

[0027] 将所述第一投影位置纵向移动所述s距离后的位置确定为第二投影位置。

[0028] 可选地，所述根据所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器在所述探测平面中纵向移动的距离s，包括：

[0029] 根据如下公式预测s：

[0030]

[0031] 其中，g为重力加速度，a为预设的缩小比例常数。

[0032] 可选地，所述预设的控制措施为：弹出气囊，或者，解体所述飞行器。

[0033] 另一方面，本发明实施例提供了一种飞行器的控制装置，所述装置包括：

[0034] 第一确定模块，用于确定飞行器的水平速度v水平和垂直速度v垂直；

[0035] 获取模块，用于在所述飞行器的坠落方向上，获取与所述飞行器之间的距离不大于预设距离L的物体；

[0036] 预测模块，用于根据所述第一确定模块确定的v水平、所述第一确定模块确定的v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器与所述获取模块获取的物体之间的位置关系；

[0037] 控制模块，用于当所述预测模块预测位置关系满足预设关系时，采取预设的控制措施控制所述飞行器。

[0038] 可选地，所述装置，还包括：

[0039] 第二确定模块，用于确定飞行器坠落。

[0040] 可选地，所述预测模块，包括：

[0041] 第一确定单元，用于确定所述飞行器在探测平面中的第一投影位置，所述探测平面与所述无人机的距离为L，且所述探测平面与所述无人机的运动方向垂直；

[0042] 第二确定单元，用于确定所述物体在所述探测平面中的扫描位置；

[0043] 预测单元，用于根据所述第一确定单元确定的第一投影位置、所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器在所述探测平面中的第二投影位置；

[0044] 第三确定单元，用于将所述预测单元预测的第二投影位置与所述第二确定单元确定的扫描位置之间的位置关系确定为飞行L后所述飞行器与所述物体之间的位置关系。

[0045] 可选地，所述飞行器上配备景深传感器，所述景深传感器的探测方向与所述飞行器的运动方向一致；

[0046] 所述获取模块，用于获取所述景深传感器以L为景深探测到的物体。

[0047] 可选地，第一确定单元，包括：

[0048] 获取子单元，用于获取所述飞行器的三维尺寸；

[0049] 第一确定子单元，用于确定所述景深传感器与所述飞行器初始方向之间的角度；

[0050] 投影子单元，用于根据所述获取子单元获取的三维尺寸、所述第一确定子单元确定的角度将所述飞行器投影至探测平面中；

[0051] 第二确定子单元，用于将所述投影子单元将飞行器在所述探测平面中的投影位置确定为第一投影位置。

[0052] 可选地，所述预测单元，包括：

[0053] 预测子单元，用于根据所述v水平、所述v垂直、所述L，预测飞行L后所述飞行器在所述探测平面中纵向移动的距离s；

[0054] 确定子单元，用于将所述第一投影位置纵向移动所述预测子单元得到的s距离后的位置确定为第二投影位置。

[0055] 可选地，所述预测子单元，用于根据如下公式预测s：

[0056]

[0057] 其中，g为重力加速度，a为预设的缩小比例常数。

[0058] 可选地，所述预设的控制措施为：弹出气囊，或者，解体所述飞行器。

[0059] 有益效果如下：

[0060] 确定飞行器的v水平和v垂直；在飞行器的坠落方向上，获取与飞行器之间的距离不大于L的物体；根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器与物体之间的位置关系；若位置关系满足预设关系，则采取预设的控制措施控制飞行器，实现坠落情况发生后对飞行器的控制。

附图说明

[0061] 下面将参照附图描述本发明的具体实施例，其中：

[0062] 图1示出了本发明一种实施例中提供的一种飞行器的控制方法流程图；

[0063] 图2示出了本发明另一种实施例中提供的一种无人机的示意图；

[0064] 图3示出了本发明另一种实施例中提供的另一种飞行器的控制方法流程图；

[0065] 图4示出了本发明另一种实施例中提供的一种无人机的速度示意图；

[0066] 图5示出了本发明另一种实施例中提供的一种障碍信息图；

[0067] 图6示出了本发明另一种实施例中提供的一种三维障碍信息图；

[0068] 图7示出了本发明另一种实施例中提供的无人机俯视图；

[0069] 图8示出了本发明另一种实施例中提供的一种无人机在三维障碍信息图中投影的示意图；

[0070] 图9示出了本发明另一种实施例中提供的一种无人机在三维障碍信息图中投影的位置示意图；

[0071] 图10示出了本发明另一种实施例中提供的一种无人机在三维障碍信息图中投影的位移示意图；

[0072] 图11示出了本发明另一种实施例中提供的另一种无人机在三维障碍信息图中投影的示意图；

[0073] 图12示出了本发明另一种实施例中提供的另一种飞行器的控制方法流程图；

[0074] 图13示出了本发明另一种实施例中提供的另一种障碍信息图；

[0075] 图14示出了本发明另一种实施例中提供的另一种三维障碍信息图；

[0076] 图15示出了本发明另一种实施例中提供的一种飞行器的控制装置的结构示意图；

[0077] 图16示出了本发明另一种实施例中提供的另一种飞行器的控制装置的结构示意图；

[0078] 图17示出了本发明另一种实施例中提供的一种预测模块的结构示意图；

[0079] 图18示出了本发明另一种实施例中提供的一种第一确定单元的结构示意图；

[0080] 图19示出了本发明另一种实施例中提供的一种预测单元的结构示意图。

具体实施方式

[0081] 目前飞行器在坠落时由于无法控制，难以避免与前方物体相撞，也无法避免因砸到路人或车辆而造成的人员、财产的损失。为了减少飞行器坠落时造成的损失，本申请提出了一种飞行器的控制方法，该方法应用于一种飞行器的控制装置，该飞行器的控制装置如图15至图19任一图所示的实施例所述的飞行器的控制装置。该飞行器的控制装置位于飞行器上，同时，飞行器上可以配备景深传感器，该景深传感器的探测方向可以与所述飞行器的运动方向一致，当飞行器坠落时，该飞行器的控制装置可以确定飞行器的v水平和v垂直；在飞行器的坠落方向上，通过景深传感器获取与飞行器之间的距离不大于预设距离L的物体；根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器与物体之间的位置关系；若位置关系满足预设关系，则采取预设的控制措施控制飞行器，实现坠落情况发生后对飞行器的控制。

[0082] 结合上述实施环境，本实施例提供了一种飞行器的控制方法，参见图1，本实施例提供的方法流程具体如下：

[0083] 101：确定飞行器的水平速度v水平和垂直速度v垂直；

[0084] 可选地，确定飞行器的v水平和v垂直之前，还包括：

[0085] 确定飞行器坠落。

[0086] 102：在飞行器的坠落方向上，获取与飞行器之间的距离不大于预设距离L的物体；

[0087] 可选地，飞行器上配备景深传感器，景深传感器的探测方向与飞行器的运动方向一致；

[0088] 在飞行器的运动方向上，获取与飞行器之间的距离不大于预设距离L的物体，包括：

[0089] 获取景深传感器以L为景深探测到的物体。

[0090] 103：根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器与物体之间的位置关系；

[0091] 可选地，根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器与物体之间的位置关系，包括：

[0092] 确定飞行器在探测平面中的第一投影位置，并确定物体在探测平面中的扫描位置，探测平面与无人机的距离为L，且探测平面与无人机的运动方向垂直；

[0093] 根据第一投影位置、v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器在探测平面中的第二投影位置；

[0094] 将第二投影位置与扫描位置之间的位置关系确定为飞行L后飞行器与物体之间的位置关系。

[0095] 可选地，确定飞行器在探测平面中的第一投影位置，包括：

[0096] 获取飞行器的三维尺寸；

[0097] 确定景深传感器与飞行器初始方向之间的角度；

[0098] 根据三维尺寸、角度将飞行器投影至探测平面中；

[0099] 将飞行器在探测平面中的投影位置确定为第一投影位置。

[0100] 可选地，根据第一投影位置、v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器在探测平面中的第二投影位置，包括：

[0101] 根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器在探测平面中纵向移动的距离s；

[0102] 将第一投影位置纵向移动s距离后的位置确定为第二投影位置。

[0103] 可选地，根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器在探测平面中纵向移动的距离s，包括：

[0104] 根据如下公式预测s：

[0105]

[0106] 其中，g为重力加速度，a为预设的缩小比例常数。

[0107] 104：若位置关系满足预设关系，则采取预设的控制措施控制飞行器。

[0108] 可选地，预设的控制措施为：弹出气囊，或者，解体飞行器。

[0109] 有益效果：

[0110] 确定飞行器的v水平和v垂直；在飞行器的坠落方向上，获取与飞行器之间的距离不大于L的物体；根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器与物体之间的位置关系；若位置关系满足预设关系，则采取预设的控制措施控制飞行器，实现坠落情况发生后对飞行器的控制。

[0111] 结合上述实施环境，本实施例提供了一种飞行器的控制方法，由于飞行器包括的种类较多，为了便于说明，本实施例仅以无人机，且与无人机之间的距离不大于L的物体为一个物体A为例进行说明。

[0112] 其中，无人机如图2所示，该无人机上配备一个可360度自由旋转的红外激光景深传感器，该360度自由旋转的红外激光景深传感器的探测方向始终与该无人机的运动方向保持一致。

[0113] 参见图3，本实施例提供的方法流程具体如下：

[0114] 301：确定无人机坠落；

[0115] 无人机在飞行过程中会对自身状态，设备的运行情况等进行监测，并基于监测结果判断无人机是否坠落，当判断无人机坠落时，则确定无人机坠落。

[0116] 其中，坠落原因可以有很多，例如图2所示的无人机机械故障，或者飞行中受到碰撞，或者其他原因。无人机坠落方式也有很多，例如：自由落体方式的坠落，或者部分螺旋桨失速导致的坠落，或者其他方式的坠落。

[0117] 另外，在实际应用中，不同无人机坠落时的加速可能不同，本实施例对无人机坠落的具体加速度不进行限定。

[0118] 302：确定无人机的v水平和v垂直；

[0119] 由于无人机均配备GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、高度传感器等设备及系统，本步骤中无人机的v水平可由GPS得到，垂直速度v垂直可由高度传感器得到。

[0120] 需要说明的是，本实施例及后续实施例中如未特殊说明，提及的速度(v、v水平、v垂直等)均为矢量，既包括大小，也包括方向。

[0121] 另外，为了后续步骤中对无人机自身位置的确定，在得到v水平和v垂直后，还可以根据v水平和v垂直计算出无人机的飞行速度v，以确定无人机在三维空间中的速度。

[0122] 例如，若v水平的方向为东偏北α度，飞行速度v即无人机当前的实际速度，v的方向为水平面向下旋转β度，如图4所示。

[0123] 其中， β＝arctan(v垂直/v水平)

[0124] 当然，由于无人机可以实时测算出当前的飞行速度，因此，v也可以直接从无人机的相关测算设备中获取。

[0125] 303：在无人机的坠落方向上，获取与无人机之间的距离不大于L的物体；

[0126] 由于图2所示的无人机上配备的360度自由旋转的红外激光景深传感器的探测方向始终与该无人机的运动方向保持一致，因此本步骤可以通过获取360度自由旋转的红外激光景深传感器的探测以L为景深探测到的物体实现。

[0127] 例如：360度自由旋转的红外激光景深传感器进行实时的L内的景深扫描，此处假设L为最远扫描距离，得到一个如图5所示的障碍信息图。360度自由旋转的红外激光景深传感器还可以对其可见区域进行距离测量，没检测到物体的像素点d为∞，扫描到物体A的像素点则记录此点的距离信息d(0-L)，将每个点的距离信息描绘出来即可得到一个如图6所示的三维障碍信息图。

[0128] 另外，360度自由旋转的红外激光景深传感器的探测方向始终与该无人机的运动方向保持一致的具体实现方式可以为：360度自由旋转的红外激光景深传感器根据自身的地磁传感器即可调整自身在水平方向对准实例中的东偏北α度，之后向地心垂直方向转动β角度这个方向，此时，即使无人机在坠落过程中是转动或翻滚的，360度自由旋转的红外激光景深传感器依然可根据α，β这两个绝对角度值保持自身始终面向速度的绝对方向不变。

[0129] 当然，本实施例仅以360度自由旋转的红外激光景深传感器的探测为例进行说明，在实际应用中，无人机上还可以配备其他形式的景深传感器，只要该传感器可以以L为景深探测物体，并且可以360度自由旋转，以保证该传感器的探测方向始终与该无人机的运动方向一致即可。

[0130] 304：根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后无人机与物体之间的位置关系；

[0131] 具体实施时，包括但不限于通过如下四个步骤实现：

[0132] 步骤1：确定无人机在探测平面中的第一投影位置；

[0133] 其中，探测平面与无人机的距离为L，且探测平面与无人机的运动方向垂直。

[0134] 步骤1在具体实施时，可以通过如下3个子步骤实现：

[0135] 子步骤1.1：获取无人机的三维尺寸；

[0136] 无人机在制造时即有精确的三维尺寸，且该三维尺寸会作为其三维模型信息存储在无人机相关程序中，本步骤可以直接从相关程序中获取三维尺寸。

[0137] 子步骤1.2：确定景深传感器与无人机初始方向之间的角度；

[0138] 图2中的360度自由旋转的红外激光景深传感器通过双轴或多轴与无人机主机连接，任意时刻360度自由旋转的红外激光景深传感器均可知道其当前的各个轴角度。将360度自由旋转的红外激光景深传感器当前的各个轴角度确定为景深传感器与无人机初始方向之间的角度。

[0139] 子步骤1.3：根据三维尺寸、角度将无人机投影至探测平面中；

[0140] 360度自由旋转的红外激光景深传感器可以以X轴和Y轴做旋转，取图2中面向正前方为正方向。以俯视图看Y轴，如图7所示，Y轴此时垂直设备向上。

[0141] 若当前360度自由旋转的红外激光景深传感器延Y轴顺时针转动角度y，则可知，无人机在下落时刻，应取y+180°作为延Y轴旋转的投影分量。而延X轴的转动同理，延X轴转动角度x时，应取x+180°作为延X轴旋转的投影分量。

[0142] 将(x+180°，y+180°)作为无人机的3D模型投影角度即可得到其在景深传感器中的形状，而无人机尺寸是步骤1中已知，360度自由旋转的红外激光景深传感器的感光器件尺寸、镜头焦距也是已知，则无人机自身知道在L处此投影在探测图像中的实际大小，如图8所示。

[0143] 子步骤1.4：将无人机在探测平面中的投影位置确定为第一投影位置。

[0144] 步骤2：确定物体A在探测平面中的扫描位置；

[0145] 由于步骤303中的三维障碍信息图与无人机的距离为L，且探测平面与无人机的运动方向垂直，因此，步骤303中的三维障碍信息图为探测平面中的一个部分，步骤2中可以直接获取步骤303中的三维障碍信息图，将该图作为物体A投影至探测平面中的投影结果，并将物体A在该图中的投影位置确定为扫描位置。

[0146] 对于步骤1和步骤2的实现顺序，本实施例以先执行步骤1再执行步骤2的情况进行说明，实际应用时，还可以先执行步骤2再执行步骤1，或者同时执行步骤1和步骤2，本实施例不对步骤1和步骤2的具体实现顺序进行限定。

[0147] 步骤3：根据第一投影位置、v水平、v垂直、L，预测飞行L后无人机在探测平面中的第二投影位置；

[0148] 步骤3可以通过如下两个子步骤实现：

[0149] 子步骤3.1：根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后无人机在探测平面中纵向移动的距离s，且s可以通过如下公式预测：

[0150]

[0151] 其中，g为重力加速度，a为预设的缩小比例常数，且s预测公式可由如下方式推到出：

[0152] 在步骤302中，已知无人机的v，v水平和v垂直，v的方向为水平面向下旋转β度。步骤304的子步骤1.3中，也已知360度自由旋转的红外激光景深传感器与无人机机身的X，Y轴角速度，假设分别为ωX和ωY。

[0153] 若不考虑风速造成的影响，则在自由落体中，v水平理论不会变，而v垂直会在重力加速度作用下逐步加大。

[0154] 非自由落体中，则v水平和v垂直都会变化，但无人机依然可得到任意时刻的v水平和v垂直，并根据下落轨迹进行运动预判。

[0155] 下面，本实施例以自由落体为例进行进一步分析，在探测距离为L的情况下，可知无人机飞行至L远处的探测平面的时间近似为L/v，参见图9。

[0156] 假设L/v时间后，v垂直变为v垂直’，

[0157] 则v'垂直＝v垂直+g×L/v；

[0158] 此时的β'＝arctan(v'垂直/v水平)

[0159] 假设L/v时间后，无人机投影像在L/v时间前的探测图像中纵向移动距离为b(因为无人机自由落体坠落过程中水平速度和方向不会变，因此在探测图像中不会有横向移动)，如图10所示。

[0160] 可知b＝L×tan(β'-β)，代入可得：

[0161]

[0162] b为实际纵向移动距离，而在360度自由旋转的红外激光景深传感器的实际面积上，移动距离和实际距离成等比缩小，缩小比例在360度自由旋转的红外激光景深传感器和镜头组制造完成后即为已知参数，假设L距离外缩小比例为常数a，则在360度自由旋转的红外激光景深传感器上的纵向移动距离为

[0163]

[0164] 子步骤3.2：将第一投影位置纵向移动s距离后的位置确定为第二投影位置。

[0165] 在得到s后，又知360度自由旋转的红外激光景深传感器与机身的X，Y轴角速度分别为ωX和ωY，自由落体运动中此角速度不会变，则L/v时间后，无人机绕X，Y轴转动角度分别为ωX×L/v和ωY×L/v，假设L/v时间后无人机从第一投影位置纵向移动s距离后的位置在L/v时间前的检测图像中位置如图11所示，则该位置确定为第二投影位置。

[0166] 步骤4：将第二投影位置与扫描位置之间的位置关系确定为飞行L后无人机与物体A之间的位置关系。

[0167] 若第二投影位置与扫描位置存在重叠部分，则确定飞行L后无人机与物体A会发生碰撞；

[0168] 若第二投影位置与扫描位置不存在任何重叠，且第二投影位置与扫描位置之间在扫描图像上的距离为c，则确定飞行L后无人机与物体A之间的位置不会发生碰撞，且无人机与物体A之间的实际距离为c×a；

[0169] 305：若位置关系满足预设关系，则采取预设的控制措施控制无人机。

[0170] 其中，预设的控制措施包括但不限于：弹出气囊，或者，解体无人机。

[0171] 如果预设关系为无人机与物体A之间的位置存在重叠部分，则仅当步骤304中确定飞行L后无人机与物体A之间的位置存在重叠部分后，才采取预设的控制措施控制无人机。

[0172] 如果预设关系为无人机与物体A之间的实际距离不大于e，则不仅当步骤304中确定飞行L后无人机与物体A之间的位置存在重叠部分后，采取预设的控制措施控制无人机，还当步骤304中确定飞行L后无人机与物体A之间的位置不存在任何重叠，无人机与物体A之间的实际距离为c×a，且c×a不大于e后，采取预设的控制措施控制无人机。

[0173] 可见，通过对当前的运动状态进行预判，可知在L距离后，无人机与物体A是否会发生碰撞。

[0174] 例如：如果在预判中发现L距离后将与物体(行人，地面，建筑物等等)发生碰撞，则无人机应启动紧急保护装置，如弹出安全气囊或解体等等，既能保护无人机自身免受损伤，也能保护行人或财产不被砸伤砸坏。

[0175] 本实施例提供的无人机坠落的防撞方法，通过一个在无人机上可360度自由旋转的红外激光景深传感器，实时的指向当前速度方向，通过对L处超高频扫描激光测距或者基于pattern的全副景深分析等技术，并结合自身轮廓在该时刻该角度的投影影像，根据对当前速度在投影平面的双方向分量以及旋转速度，预测是否会发生碰撞。如果将要发生碰撞，则启动应急机制(比如弹出气囊，自身结构分解等等)，以最大限度避免对无人机自身以及地面的人或财务造成的损伤。在无人机应用越来越广泛的今天，本实施例提供的方法将极大的提升设备和地面物体及行人的安全性。

[0176] 此外，本实施例仅以图2所示的无人机上配备一个可360度自由旋转的红外激光景深传感器为例进行解释说明，实际应用中，根据若该可360度自由旋转的红外激光景深传感器可能存在视线遮挡问题，或者其他问题，可以酌情配备2个，或者多个可360度自由旋转的红外激光景深传感器，具体数量本实施例不进行限制。当无人机上配备多个可360度自由旋转的红外激光景深传感器时，可将各可360度自由旋转的红外激光景深传感器得到的数据综合成一份数据，作为可360度自由旋转的红外激光景深传感器得到的最终数据进行后续处理即可。

[0177] 本实施例提供的无人机坠落的防撞方法在无人机开始坠落时开始执行，并且持续重复执行，即实时通过本实施例提供的无人机坠落的防撞方法获取其水平速度和垂直速度，其运动方向上距离不大于L的物体，确定其能与物体碰撞时，采取预设的防撞措施，以防止其在整个坠落过程中与物体碰撞。

[0178] 有益效果：

[0179] 确定无人机的v水平和v垂直；在无人机的坠落方向上，获取与无人机之间的距离不大于L的物体；根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后无人机与物体之间的位置关系；若位置关系满足预设关系，则采取预设的控制措施控制无人机，实现坠落情况发生后对无人机的控制。

[0180] 上述实施例以与无人机之间的距离不大于L的物体为一个物体A进行说明。下面结合上述实施环境，针对无人机之间的距离不大于L的物体为多个物体的场景，对本申请提供的一种飞行器的控制方法进行说明。

[0181] 在本实施例中，仍以图2所示的无人机，且该无人机上配备一个可360度自由旋转的红外激光景深传感器，该360度自由旋转的红外激光景深传感器的探测方向始终与该无人机的运动方向保持一致为例。

[0182] 参见图12，本实施例提供的方法流程具体如下：

[0183] 1201：确定无人机坠落；

[0184] 此步骤的实现方式与步骤301相同，详情请参见步骤301，此处不再赘述。

[0185] 1202：确定无人机的v水平和v垂直；

[0186] 此步骤的实现方式与步骤302相同，详情请参见步骤302，此处不再赘述。

[0187] 1203：在无人机的坠落方向上，获取与无人机之间的距离不大于L的所有物体；

[0188] 由于无人机的坠落方向上，与无人机之间的距离不大于L的物体为多个，因此，此步骤获取所有与无人机之间的距离不大于L的物体。

[0189] 针对每一个物体，其实现方式与步骤303相同，详情请参见步骤303，此处不再具体描述。

[0190] 例如：360度自由旋转的红外激光景深传感器进行实时的L内的景深扫描，得到一个如图13所示的障碍信息图。若360度自由旋转的红外激光景深传感器还可以对其可见区域进行距离测量，可得到一个如图14所示的三维障碍信息图。

[0191] 1204：根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后无人机与每个物体之间的位置关系；

[0192] 针对每一个物体，根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后无人机与其之间的位置关系的实现方式与步骤304相同，详情请参见步骤304，此处不再具体描述。

[0193] 1205：若存在与无人机之间位置关系满足预设关系的物体，则采取预设的控制措施控制无人机。

[0194] 分别确定飞行L后无人机与每个物体之间的位置关系是否满足预设关系，如果存在一个物体，其与无人机之间位置关系满足预设关系，则采取预设的控制措施控制无人机。

[0195] 针对飞行L后无人机与每个物体之间的位置关系是否满足预设关系的确定方式与步骤305相同，详情请参见步骤305，此处不再具体描述。

[0196] 有益效果：

[0197] 确定无人机的v水平和v垂直；在无人机的坠落方向上，获取与无人机之间的距离不大于L的所有物体；根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后无人机与物体之间的位置关系；若存在与无人机之间位置关系满足预设关系的物体，则采取预设的控制措施控制无人机，实现坠落情况发生后对无人机的控制。

[0198] 基于同一发明构思，参见图15所示的实施例，本实施例提供了一种飞行器的控制装置，由于飞行器的控制装置解决问题的原理与一种飞行器的控制方法相似，因此飞行器的控制装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

[0199] 参见图15，该飞行器的控制装置，包括：

[0200] 第一确定模块1501，用于确定飞行器的水平速度v水平和垂直速度v垂直；

[0201] 获取模块1502，用于在飞行器的坠落方向上，获取与飞行器之间的距离不大于预设距离L的物体；

[0202] 预测模块1503，用于根据第一确定模块1501确定的v水平、第一确定模块确定1501的v垂直、L，预测飞行L后飞行器与获取模块1502获取的物体之间的位置关系；

[0203] 控制模块1504，用于当预测模块1503预测位置关系满足预设关系时，采取预设的控制措施控制飞行器。

[0204] 参见图16，该装置，还包括：

[0205] 第二确定模块1505，用于确定飞行器坠落。

[0206] 参见图17，预测模块1503，包括：

[0207] 第一确定单元15031，用于确定飞行器在探测平面中的第一投影位置，探测平面与无人机的距离为L，且探测平面与无人机的运动方向垂直；

[0208] 第二确定单元15032，用于确定物体在探测平面中的扫描位置；

[0209] 预测单元15033，用于根据第一确定单元15031确定的第一投影位置、v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器在探测平面中的第二投影位置；

[0210] 第三确定单元15034，用于将预测单元15033预测的第二投影位置与第二确定单元15032确定的扫描位置之间的位置关系确定为飞行L后飞行器与物体之间的位置关系。

[0211] 其中，飞行器上配备景深传感器，景深传感器的探测方向与飞行器的运动方向一致；

[0212] 获取模块1502，用于获取景深传感器以L为景深探测到的物体。

[0213] 参见图18，第一确定单元15031，包括：

[0214] 获取子单元150311，用于获取飞行器的三维尺寸；

[0215] 第一确定子单元150312，用于确定景深传感器与飞行器初始方向之间的角度；

[0216] 投影子单元150313，用于根据获取子单元150311获取的三维尺寸、第一确定子单元150312确定的角度将飞行器投影至探测平面中；

[0217] 第二确定子单元150314，用于将投影子单元150313将飞行器在探测平面中的投影位置确定为第一投影位置。

[0218] 参见图19，预测单元15033，包括：

[0219] 预测子单元150331，用于根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器在探测平面中纵向移动的距离s；

[0220] 确定子单元150332，用于将第一投影位置纵向移动预测子单元150331得到的s距离后的位置确定为第二投影位置。

[0221] 其中，预测子单元150331，用于根据如下公式预测s：

[0222]

[0223] 其中，g为重力加速度，a为预设的缩小比例常数。

[0224] 其中，预设的控制措施为：弹出气囊，或者，解体飞行器。

[0225] 有益效果如下：

[0226] 确定飞行器的v水平和v垂直；在飞行器的坠落方向上，获取与飞行器之间的距离不大于L的所有物体；根据v水平、v垂直、L，预测飞行L后飞行器与物体之间的位置关系；若存在与飞行器之间位置关系满足预设关系的物体，则采取预设的控制措施控制飞行器，实现坠落情况发生后对飞行器的控制。

[0227] 上述实施例中，均可以采用现有的功能元器件模块来实施。例如，处理模块可以采用现有的数据处理元器件，至少，现有定位技术中采用的定位服务器上便具备实现该功能元器件；至于接收模块，则是任意一个具备信号传输功能的设备都具备的元器件；同时，处理模块进行的A、n参数计算、强度调整等采用的都是现有的技术手段，本领域技术人员经过相应的设计开发即可实现。

[0228] 为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

[0229] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

[0230] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0231] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

[0232] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0233] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。