一种无人机控制方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及无人机领域，特别是涉及一种无人机控制方法、装置及存储介质。

背景技术：

随着固定翼无人机在工业以及农业领域的不断发展，飞行地形和飞行任务也在变得越来越复杂，对无人机的航程要求也越来越远，因此要求固定翼无人机必须能垂直起降、长续航时间以及高速巡航。电子调速器(electronicspeedcontrol，esc)是无人机动力控制环节中及其重要的模块，它是控制动力电机转动以提供飞行动力的核心模块。电子调速器通过输出电机控制信号给动力电机，以控制无人机飞行。

在现有技术中，无人机的垂直起降和高速航行分别通过各自的电子调速器进行单独控制，也就是说，无人机的切换不同飞行阶段时，需协调各电子调速器以控制无人机的飞行，导致无人机飞行的稳定性不高。

技术实现要素：

本发明实施例的一个目的旨在提供一种无人机控制方法、装置及存储介质，其能够提高飞行的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种无人机控制方法，所述方法包括：

获取所述无人机的飞行控制指令；

根据所述飞行控制指令，选择目标翼尖模式，所述目标翼尖模式包括多旋翼模式或固定翼模式，其中，所述多旋翼模式用于控制所述无人机垂直起降，所述固定翼模式用于控制所述无人机高速巡航；

根据所述目标翼尖模式，调节翼尖与机翼两者的相对角度，以控制所述无人机飞行。

可选地，当所述目标翼尖模式为所述多旋翼模式时，所述调节翼尖与机翼两者的相对角度，包括：

调节翼尖相对于机翼转动第一角度，以使所述翼尖产生与所述无人机飞行方向相同的飞行动力，所述与所述无人机飞行方向相同的飞行动力驱动所述无人机在垂直方向上产生速度。

可选地，当所述目标翼尖模式为所述固定翼模式时，所述调节翼尖与机翼两者的相对角度，包括：

调节翼尖相对于机翼转动第二角度，以使所述翼尖产生与所述无人机的机翼相平行的飞行动力，所述与所述无人机的机翼相平行的飞行动力驱动所述无人机在水平方向上产生速度。

可选地，所述方法还包括：

获取所述翼尖的实时转动角度，以根据所述实时转动角度调整所述翼尖产生的飞行动力。

可选地，所述获取飞行控制指令之前，包括：

在所述无人机初始化时，检查所述无人机的动力系统是否正常；

若是，则执行所述获取飞行控制指令步骤；

若否，则发送告警信息至飞控中心。

第二方面，本发明实施例提供一种无人机控制装置，所述装置包括：

指令获取模块，用于获取所述无人机的飞行控制指令；

确定翼尖模式模块，用于根据所述飞行控制指令，选择目标翼尖模式，所述目标翼尖模式包括多旋翼模式或固定翼模式，其中，所述多旋翼模式用于控制所述无人机垂直起降，所述固定翼模式用于控制所述无人机高速巡航；

翼尖转动模块，用于根据所述目标翼尖模式，调节翼尖与机翼两者的相对角度，以控制所述无人机飞行

第三方面，本发明实施例提供一种无人机，所述无人机包括：

机身；

机翼，安装于所述机身；

翼尖，安装于所述机翼的端部，并能够相对于所述机翼发生转动，包括：伺服舵机，用于将所述翼尖安装于所述机翼的端部，并能够带动所述翼尖相对于所述机翼发生转动；动力电机，与螺旋桨连接，用于驱动所述螺旋桨旋转，以给所述无人机提供飞行动力；角度传感器，用于采集所述翼尖的转动角度；

电子调速器，安装于所述机身内，包括：驱动电路，用于驱动所述动力电机带动所述螺旋桨发生旋转；采样电路，与所述驱动电路连接，用于采样所述驱动电路输出的驱动信号；以及微处理器，分别与所述驱动电路及所述采样电路连接,用于执行上述任一项所述的无人机控制方法。

可选地，所述电子调速器还包括第一电源电路和第二电源电路；

所述第一电源电路，用于将外部电源的输入电压转换成第一电压信号，所述第一电压信号分别为所述微处理器及所述角度传感器提供电源信号；

所述第二电源电路，用于将外部电源的输入电压转换成第二电压信号，所述第二电压信号为所述伺服舵机提供电源信号。

第四方面，本发明实施例提供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，当所述计算机可执行指令被无人机执行时，使所述无人机执行上述任一项所述的无人机控制方法。

相对于传统技术，在本发明各个实施例提供的无人机控制方法、装置及存储介质，通过获取所述无人机的飞行控制指令，并根据所述飞行控制指令确定目标翼尖模式，根据所述目标翼尖模式调节翼尖与机翼两者的相对角度，从而，所述无人机通过调节所述翼尖相对于所述机翼的角度实现所述无人机在多旋翼模式和固定翼模式之间自如切换，进而控制所述无人机的飞行方式，使得无人机在飞行时能根据不同的飞行阶段切换至目标翼尖模式，以适应多种飞行阶段的飞行，提高了无人机飞行的稳定性。

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1a为本发明实施例提供的一种无人机的结构示意图；

图1b为本发明实施例提供的又一无人机的结构示意框图；

图2a为本发明实施例提供的一种无人机控制方法的流程示意图；

图2b为本发明实施例提供的一种无人机控制方法的流程示意图；

图2c为本发明实施例提供的一种无人机控制方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种无人机控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种无人机控制方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种无人机控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请实施例提供的控制方法可以应用到各种电机驱动的可移动物体上，包括但不限于无人机(unmannedaerialvehicle，uav)，轮船，机器人。无人机的结构包括中心壳体、机臂和动力系统，机臂与中心壳体一体连接或者固定连接，其中，典型的动力系统包括电子调速器、动力电机和螺旋桨。电子调速器位于机臂或中心壳体所形成的空腔内。电子调速器的一端与飞行控制器电连接，电子调速器的另一端与动力电机电连接。电子调速器与动力电机构成电机控制系统，电子调速器向所述动力电机输出电机驱动信号，以控制电机运行。进一步地，电机安装在机臂上，电机的转动轴连接螺旋桨，螺旋桨在所述驱动信号下产生使得所述无人机的飞行动力，例如，使得无人机移动的升力或者推力。

当用户通过遥控器输入开机指令时，无人机的飞行控制器向电子调速器发送飞行控制指令，电子调速器接收该飞行控制指令，生成并向电机输出用于控制电机运行的电机驱动信号，所述电机驱动信号例如包括控制电机启动的信号、控制电机运行的转速的信号等。

在一种实现方式中，飞行控制器可以是无人机的飞行控制模块。飞行控制模块通过各种传感器感知无人飞行器周围的环境，并控制无人飞行器的飞行。飞行控制模块可以是处理模块(processingunit)，专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)或者现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)。

请参阅图1a，图1a为本发明实施例提供的一种无人机的结构示意图，如图1a所示，所述无人机100包括机身10、机翼20、翼尖30及电子调速器40，其中，所述机翼20安装于所述机身10，所述机身10整体呈梭形。

所述翼尖30安装于所述机翼20的端部，并能够相对于所述机翼20发生转动，当所述无人机100处于不同的飞行状态时，所述翼尖30相对所述机翼20的转动角度不同。当所述无人机100垂直起降时，控制所述翼尖30转动至相对于所述机翼20转动第一角度，以使所述翼尖产生与所述无人机飞行方向相同的飞行动力；当所述无人机100高速巡航时，控制所述翼尖30转动至相对于所述机翼20转动第二角度，以使所述翼尖产生与所述无人机的机翼相平行的飞行动力。

请参阅图1b，所述翼尖30包括伺服舵机31、动力电机32及角度传感器33，其中，所述翼尖30通过伺服舵机31安装于所述机翼20的端部，所述伺服舵机31能够接收控制指令，并根据所述控制指令带动所述翼尖30相对于所述机翼发生转动；动力电机31与螺旋桨连接，用于根据驱动信号驱动所述螺旋桨旋转，以为所述无人机100提供飞行动力；角度传感器33，用于采集所述翼尖30相对于所述机翼20的转动角度。

在一些实施例中，所述翼尖30包括第一翼尖和第二翼尖，均由伺服舵机31、动力电机32及角度传感器33构成，且所述第一翼尖和所述第二翼尖分别设置于所述机翼20的两相对侧。

所述电子调速器40为所述无人机的动力装置，安装于所述机身10内，所述电子调速器40接收所述无人机的飞行控制器发送的飞控指令，并根据所述飞控指令控制所述无人机飞行。可以理解的，所述电子调速器40包括由mcu等电子元器件组成的控制电路组件，该控制电路组件包括多个控制模块，具体的，请继续参阅图1b，所述电子调速器40包括驱动电路41、采样电路42及微处理器43。

其中，所述驱动电路41用于驱动所述动力电机32带动所述螺旋桨发生旋转，以为所述无人机提供飞行动力。

所述采样电路42分别与所述驱动电路41、及所述动力电机32连接，用于向所述动力电机32输出驱动信号，并采集来自所述动力电机32在所述驱动信号下产生的电流信号。

所述微处理器43分别与所述驱动电路41及所述采样电路42连接，所述微处理器43用于接收所述无人机的飞行控制器发送的飞控指令，并根据所述飞控指令生成所述无人机的控制信号，并将所述控制信号输出至所述驱动电路41，以使所述驱动电路41根据所述控制信号产生驱动信号，所述驱动信号用于驱动所述动力电机32带动所述螺旋桨旋转；并通过所述采样电路42采样来自所述动力电机32的电流信号，从而形成所述动力电机32的闭环控制；所述微处理器43还分别与所述伺服舵机31及所述角度传感器33连接，所述微处理器43向所述伺服舵机31发送转动指令，所述转动指令为根据所述飞控指令生成，所述伺服舵机31根据所述转动指令控制所述翼尖30相对于所述机翼20发生转动，并通过所述角度传感器33实时采集所述翼尖20的转动角度，以使所述微处理器43根据所述转动角度调节控制所述伺服舵机31，从而形成所述翼尖20转动的闭环控制。

在一些实施例中，所述电子调速器40还包括第一电源电路44和第二电源电路45，其中，所述第一电源电路44用于将外部电源的输入电压转换成第一电压信号，所述第一电压信号分别为所述微处理器43和和所述角度传感器33提供电源信号。所述第二电源电路45用于将外部电源的输入电压转换成第二电压信号，所述第二电压信号为所述伺服舵机31提供电源信号。

具体的，所述第一电压信号和所述第二电压信号可根据其连接设备所需的电源信号进行调整，在本实施例中，所述第一电压信号为3.3v的压降信号，所述第二电压信号为5v的压降信号。

需要说明的是，在本发明实施例中，为了节省所述电子调速器在所述无人机身上的安装空间，减轻所述无人机的机身重量，将所述电子调速器的各电子元器件设置于同一块电路控制板上，从而，通过一个所述电子调速器即能完成所述无人机在所述多旋翼模式和所述固定翼模式之间自如切换。

基于上述所述的无人机的结构，为了能够更好的控制无人机飞行的稳定性，请一并参阅图2a-2c，本发明实施例提供的一种无人机控制方法，应用于所述无人机的电子调速器，所述方法包括：

s21、获取所述无人机的飞行控制指令；

其中，所述飞行控制指令由飞行控制器向所述无人机的电子调速器发出，用于切换并控制所述无人机在不同飞行阶段的飞行，所述飞行阶段包括但不限于是垂直起飞阶段、高速航行阶段或垂直降落阶段。

s22、根据所述飞行控制指令，选择目标翼尖模式，所述目标翼尖模式包括多旋翼模式或固定翼模式；

其中，所述多旋翼模式用于控制所述无人机垂直起降，控制所述无人机垂直起降具体又包括控制所述无人机垂直起飞或者控制所述无人机垂直降落；所述固定翼模式用于控制所述无人机高速巡航。

若所述飞行控制指令用于指示无人机执行垂直起降飞行时，则确定所述目标翼尖模式为多旋翼模式；若所述飞行控制指令用于指示无人机执行高速航行飞行时，则确定所述目标翼尖模式为固定翼模式。

s23、根据所述目标翼尖模式，调节翼尖与机翼两者的相对角度，以控制所述无人机飞行。

在确定所述目标翼尖模式后，通过控制所述翼尖相对于所述机翼转动，以使所述翼尖为所述无人机提供在所述目标翼尖模式的飞行动力。可以理解的，所述无人机在不同翼尖模式飞行时，需要所述翼尖产生不同方向的飞行动力。

因此，在一些实施例中，当所述目标翼尖模式为所述多旋翼模式时，所述调节翼尖与机翼两者的相对角度，包括：

s23a、调节翼尖相对于机翼转动第一角度，以使所述翼尖产生与所述无人机飞行方向相同的飞行动力。

可以理解的，当所述目标翼尖模式为所述多旋翼模式时，所述翼尖需要产生竖直方向的升力，以控制所述无人机上升到一定的高度。

需要说明的是，在理想状态下，亦即，当所述无人机在没有环境因素的影响时，所述环境因素包括气流或侧风的扰动，所述调节翼尖相对于机翼转动第一角度，所述第一角度趋近于90度，即，控制所述翼尖相对于所述机翼所在的平面垂直。

在实际操作时，由于受到环境因素的影响，所述无人机在所述多旋翼模式的控制指令下，控制所述翼尖相对于所述机翼转动，以使所述翼尖产生与所述无人机飞行方向相同的飞行动力。

在又一些实施例中，当所述目标翼尖模式为所述固定翼模式时，所述调节翼尖与机翼两者的相对角度，包括：

s23b、调节翼尖相对于机翼转动第二角度，以使所述翼尖产生与所述无人机的机翼相平行的飞行动力。

可以理解的，当所述目标翼尖模式为所述固定翼模式时，所述翼尖需要产生水平方向的拉力，以控制所述无人机能够在一定的高度上高速航行。

与上述相同的，在理想状态下，亦即，当所述无人机在没有环境因素的影响时，所述环境因素包括气流或侧风的扰动，所述调节翼尖相对于机翼转动第二角度，所述第二角度趋近于90度，即，控制所述翼尖相对于所述机翼所在的平面平行，从而为所述无人机提供与飞行方向形同的拉力。

在实际操作时，由于受到环境因素的影响，所述无人机在所述固定翼模式的控制指令下，控制所述翼尖相对于所述机翼转动，以使所述翼尖产生与所述无人机飞行方向相同的飞行动力。

在其他实施例中，为了更准确的控制所述翼尖转动，获取所述翼尖的实时转动角度，以根据所述实时转动角度调整所述翼尖产生的飞行动力。

具体的，当所述电子调速器接收由飞行控制器发出的多旋翼模式飞行的飞行控制指令，并根据所述飞行控制指令控制伺服舵机转动第一角度，以使所述翼尖产生与所述无人机飞行方向相同的飞行动力，从而所述无人机执行垂直起飞的飞行；所述电子调速器在控制所述伺服舵机的转动过程中，通过所述角度传感器实时获取当前的旋转角度并反馈给微控制器，以使微控制器根据所述旋转角度控制所述伺服舵机的转动，从而实现所述翼尖转动的闭环控制。

当所述电子调速器接收由飞行控制器发出的切换为固定翼模式飞行的飞行控制指令，并根据所述飞行控制指令控制伺服舵机转动第二角度，以使所述翼尖产生与所述无人机的机翼相平行的飞行动力，从而所述无人机执行高速航行的飞行任务。同时，所述电子调速器在控制所述伺服舵机的转动过程中，通过所述角度传感器实时获取当前的旋转角度并反馈给微控制器，以使微控制器根据所述旋转角度控制所述伺服舵机的转动，从而实现所述翼尖转动的闭环控制。

在本实施例中，通过所述角度传感器实时获取当前的旋转角度并反馈给微控制器，以使微控制器根据所述旋转角度控制所述伺服舵机的转动，从而实现所述翼尖转动的闭环控制，提高了无人机的控制精度。

在一些实施例中，所述飞行控制指令携带有预设导航路径，所述无人机上电启动后，以多旋翼模式起飞，飞行至一定高度时切换为固定翼模式进入高速航行，航行结束后，所述无人机再次切换为多旋翼模式降落。可以理解的，在航行阶段时，所述无人机可以自动在多旋翼模式和固定翼模式之间切换飞行，从而提高了所述无人机的智能化控制程度。

在本发明实施例中，通过获取所述无人机的飞行控制指令，并根据所述飞行控制指令确定目标翼尖模式，根据所述目标翼尖模式调节翼尖与机翼两者的相对角度，从而，所述无人机通过调节所述翼尖相对于所述机翼的角度实现所述无人机在多旋翼模式和固定翼模式之间自如切换，进而控制所述无人机的飞行方式，使得无人机在飞行时能根据不同的飞行阶段切换至目标翼尖模式，以适应多种飞行阶段的飞行，提高了无人机飞行的稳定性。

可以理解的，所述无人机上电启动时，为了保障无人机能安全的完成飞行任务，需检查所述无人机的控制系统及动力系统是否存在故障。因此，在获取所述飞行控制指令执行飞行任务之前，请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一种无人机的控制方法的流程示意图，所述方法还包括：

s31、初始化时，检查所述无人机的动力系统是否正常；

在实际操作时，在所述无人机上电启动的初始阶段，所述无人机的电子调速器会对整个动力系统进行初始化自检操作，并将自检的结果反馈给飞行控制中心，具体的，翼尖部分动力系统自检包括电调微处理器状态自检、动力电机驱动闭环控制电路状态自检、动力电机状态以及伺服舵机闭环控制状态自检。

s32、若是，则执行所述获取飞行控制指令步骤；

s33、若否，则发送告警信息至飞控中心。

具体的，若所述无人机的动力系统是正常的，则进一步的控制所述无人机执行飞行任务；若所述无人机的动力系统无法通过自检操作，比如，动力电机的驱动无法实现闭环控制，或者，无法驱动动力电机转动等，此时，无人机将发送告警信息以提醒操作者进一步检查无人机的故障，所述告警信息包括但不限于是无人机发出警报的嘟嘟声音，或者，闪烁led灯等。

在本发明实施例中，在所述无人机启动飞行之前，检查所述无人机的动力系统是否正常，若是，则执行所述获取飞行控制指令步骤，若否，则发送告警信息至飞控中心，进而保证了无人机的飞行安全。

请参阅图4，以下以无人机由多旋翼模式切换至固定翼模式的飞行过程为例，阐述所述无人机的飞行控制过程：

s41、上电初始化时，进行动力系统自检操作；

s42、判断自检操作是否通过；

s43、若否，则发送告警信息至飞控中心；

s44、若是，则获取飞控中心发送的切换为多旋翼模式的命令；

s45、控制所述翼尖转动第一预设角度，以使所述翼尖相对所述机翼垂直；

s46、判断所述翼尖是否已旋转至第一预设角度；

s47、若是，则获取飞控中心发送的起飞命令；

s48、控制所述动力电机转动，以使所述无人机以多旋翼模式起飞；

s49、获取飞控中心发送的切换固定翼模式的命令；

s410、控制所述翼尖转动预设角度，以使所述翼尖相对所述机翼平齐；

s411、判断所述翼尖是否已旋转至第二预设角度；

s412、若是，则获取飞控中心发送的高速巡航命令；

s413、控制所述动力电机转动，以使所述无人机以固定翼模式高速巡航。

具体的，当开机上电初始阶段，无人机控制单元会对整个动力系统进行初始化自检操作并将自检的结果告知飞行控制中心，其中，所述无人机的自检包括电子调速器中微处理器状态自检、动力电机的驱动闭环控制电路状态自检、动力电机状态以及伺服舵机闭环控制状态自检。如果系统自检通过，所述电子调速器接收由飞行控制器发出的多旋翼模式飞行的飞行控制指令，并根据所述飞行控制指令控制伺服舵机转动第一角度，以使所述翼尖产生与所述无人机飞行方向相同的飞行动力，从而所述无人机执行垂直起飞的飞行。当无人机以多旋翼模式飞行到一定高度时，所述电子调速器接收由飞行控制器发出的切换为固定翼模式飞行的飞行控制指令，并根据所述飞行控制指令控制伺服舵机转动第二角度，以使所述翼尖产生与所述无人机的机翼相平行的飞行动力，从而所述无人机执行高速航行的飞行任务。同时，所述电子调速器在控制所述伺服舵机的转动过程中，通过所述角度传感器实时获取当前的旋转角度并反馈给微控制器，以使微控制器根据所述旋转角度控制所述伺服舵机的转动，从而实现所述翼尖转动的闭环控制。

应该说明的是，所述无人机在切换翼尖模式过程中，动力电机正常工作以为所述无人机提供飞行动力。

请参阅图5，本发明实施例提供一种无人机控制装置，所述装置500包括：

指令获取模块51，用于获取所述无人机的飞行控制指令；

确定翼尖模式模块52，用于根据所述飞行控制指令，选择目标翼尖模式，所述目标翼尖模式包括多旋翼模式或固定翼模式，其中，所述多旋翼模式用于控制所述无人机垂直起降，所述固定翼模式用于控制所述无人机高速巡航；

翼尖转动模块53，用于根据所述目标翼尖模式，调节翼尖与机翼两者的相对角度，以控制所述无人机飞行。

在本发明实施例中，通过获取所述无人机的飞行控制指令，并根据所述飞行控制指令确定目标翼尖模式，根据所述目标翼尖模式调节翼尖与机翼两者的相对角度，从而，所述无人机通过调节所述翼尖相对于所述机翼的角度实现所述无人机在多旋翼模式和固定翼模式之间自如切换，进而控制所述无人机的飞行方式，使得无人机在飞行时能根据不同的飞行阶段切换至目标翼尖模式，以适应多种飞行阶段的飞行，提高了无人机飞行的稳定性。

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无人机控制装置,当然也可以通过硬件实现。并且，由于无人机控制装置的构思与上述各个实施例所述的无人机控制方法的构思一样，在内容不互相冲突下，无人机控制装置的实施例可以引用上述各个实施例的内容，在此不赘述。

本发明实施例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，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如，执行以上描述的图2a-图3的方法步骤。

本发明实施例提供了一种计算机程序产品，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，使所述计算机执行上述任意方法实施例中的随机编码方法，例如，执行以上描述的图2a-图3的方法步骤。

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发明各实施例技术方案的范围。

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