技术领域

[0001] 本发明涉及无人机技术领域， 特别是涉及一种无人机飞行控制方法和系统。

背景技术

[0002] 目前针对于各个领域使用的无人机， 其终端操控方式基本都是遥控器或操控台 ， 需要人工使用相应控制器进行控制。 随着技术的发展和需求的产生， 无人机 在各个领域中的应用场景越来越丰富， 使用频率越来越高。 目前常用的应用领 域主要包括： 警用、 能源、 国土资源、 娱乐、 商业、 农业、 电力巡线、 物流和 防灾救灾等， 其中物流领域的市场规模占比较大。 无人机快递运输的试产参与 者主要是全球的电商巨头、 零售业巨头和物流企业， 包括 Google、 Amazon. 阿 里等。

[0003] 此外， 据国家邮政局公布的数据， 2015年全国快递年业务量累计完成 206.7亿件 。 从 100亿件到 200亿件， 仅仅用了 432天。 由北京交通大学、 阿里研究院和菜鸟 网络联合发布的 《全国社会化电商物流从业人员研究报告》 显示， 承担了其中 主要递送业务的电商物流从业人员达到 203.3万人。 可见， 快递运输服务已经不 能再仅依靠人的力量， 也需要新的技术、 数据等智能服务系统进行支持。 由于 小型快递无人机具有成本低、 效率高、 可以实现货物投送自动化、 信息化的多 重优势， 因此能够降低物流的人工成本、 运营成本， 缩短快件的配送吋间， 减 少延误率和丢失率。

[0004] 现在的技术下， 如上所述， 针对于各个领域使用的无人机， 其终端操控方式基 本都是遥控器或操控台， 需要人工使用相应控制器进行控制。

技术问题

[0005] 对于小重量、 吋效性要求高的物流运输使用场景， 复杂的操作设备影响了用户 的操作效率， 无法为用户提供高效、 低成本、 自动的快递运输服务。

问题的解决方案

技术解决方案 [0006] 基于此， 有必要针对上述技术问题， 提供一种无人机飞行控制方法和系统， 以 提供对无人机飞行更加高效、 低成本的控制方案。

[0007] 一种无人机飞行控制方法， 包括：

[0008] 根据用户选定的无人机起飞降落地点， 将所述起飞降落地点的位置信息录入移 动智能终端并保存；

[0009] 读取用户在移动智能终端上输入的无人机飞行 的起降点， 获取所述起降点的位 置信息， 根据所述位置信息在电子地图上生成从起飞点 到目的地的航线；

[0010] 通过移动智能终端至无人机控制系统的控制数 据链路将所述航线导入所述无人 机控制系统， 控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落 点。

[0011] 一种无人机飞行控制方法， 包括：

[0012] 通过移动智能终端至无人机控制系统的控制数 据链路将飞行任务的航线导入所 述无人机控制系统；

[0013] 所述无人机控制系统根据所述航线的起降点的 位置信息， 控制无人机沿着所述 航线由起飞点飞行至降落点；

[0014] 在无人机飞行过程中， 基于所述无人机控制系统至移动智能终端的回 传数据链

， 无人机控制系统将无人机的实吋飞行参数返回 至所述移动智能终端。

[0015] 一种无人机飞行控制系统， 包括： 移动智能终端和设于无人机的无人机控制系 统；

[0016] 所述移动智能终端与无人机控制系统通过无线 网络进行连接， 包括控制数据链 路和回传数据链；

[0017] 所述移动智能终端根据用户选定的无人机起飞 降落地点， 录入所述起飞降落地 点的位置信息并保存； 根据用户输入的无人机飞行的起降点确定当前 飞行任务 ， 获取飞行任务的起降点的位置信息， 根据所述位置信息在电子地图上生成从 起飞点到目的地的航线； 利用所述控制数据链路将所述航线导入所述无 人机控 制系统， 控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落 点；

[0018] 所述无人机控制系统所述无人机控制系统根据 所述航线的起降点的位置信息， 控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落 点； 在无人机飞行过程中， 基于 所述无人机控制系统至移动智能终端的回传数 据链， 将无人机的实吋飞行参数 返回至所述移动智能终端。

发明的有益效果

有益效果

[0019] 上述无人机飞行控制方法和系统， 结合移动智能终端的功能， 利用移动智能终 端生成航线， 导入无人机控制系统进行自动飞行， 通过构建控制数据链对无人 机飞行进行控制， 降低无人机操控的复杂度； 特别是用在快递运输服务中， 能 够明显提高快递运输服务的效率、 降低成本。

对附图的简要说明

附图说明

[0020] 图 1为一个实施例的无人机飞行控制方法流程图� �

[0021] 图 2是移动智能终端与无人机之间数据传输示意� �；

[0022] 图 3为另一个实施例的无人机飞行控制方法流程� �；

[0023] 图 4是无人机避障飞行示意图；

[0024] 图 5是无人机投递货物示意图；

[0025] 图 6为一个实施例的无人机飞行控制系统结构示� �图；

[0026] 图 7是无人机飞行控制系统的基础功能流程图。

本发明的实施方式

[0027] 下面结合附图阐述本发明的无人机飞行控制方 法和系统的实施例。

[0028] 参考图 1， 图 1为一个实施例的无人机飞行控制方法流程图� � 包括：

[0029] S101 , 根据用户选定的无人机起飞降落地点， 将所述起飞降落地点的位置信息 录入移动智能终端并保存；

[0030] 本实施例中， 可以利用安装在移动智能终端上的 APP客户端实现人机交互功能

， 对于无人机的用户， 根据使用需要选定无人机的起飞降落地点， 利用移动智 能终端的 GPS模块功能， 可以测量到这些地点的位置信息， 然后将这些信息录入 并保存到移动智能终端中。

[0031] 在一个实施例中， 位置信息可以包括起飞点与降落点的经纬度坐 标， 起飞点与 降落点的高度； 利用起降点的高度计算高度差， 利用起降点的坐标和高度差， 可以确定航线路径。

[0032] S102, 读取用户在移动智能终端上输入的无人机飞行 的起降点， 获取所述起降 点的位置信息， 根据所述位置信息在电子地图上生成从起飞点 到目的地的航线

[0033] 选择起飞降落地点后， 勘察航线， 在 APP客户端录入无人机的飞行航线， 然后 将航线导入到无人机控制系统中， 写入航线任务。

[0034] S103 , 通过移动智能终端至无人机控制系统的控制数 据链路将所述航线导入所 述无人机控制系统， 控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落 点；

[0035] 此过程中， 无人机控制系统在移动智能终端将所述航线导 入后， 自主控制无人 机沿着所述航线由起飞点飞行至降落点；

[0036] 在首次设置航线后， 如果不需要更换起降点， 后续的飞行就无需重新通过移动 智能终端设置相关航线参数。

[0037] 移动智能终端需要建立无人机控制系统之间的 控制数据链路， 可以采用 4G网络

/Wi-Fi等通信方式， 将航线导入无人机控制系统， 无人机控制系统利用该航线从 起飞点自动飞行至降落点。

[0038] 进一步地， 在采用 4G网络通信的方案中， 无人机控制系统通过 4G网络将实吋 飞行参数返回至移动智能终端界面上进行显示 ； 在采用 Wi-Fi通信的方案中， 无 人机控制系统在起飞和降落点附近 Wi-Fi信号覆盖范围内将实吋飞行参数在移动 智能终端界面上进行显示。 由此， 用户可以实吋监测到无人机的飞行状态。

[0039] 对于上述实吋飞行参数， 可以包括无人机当前位置信息、 高度信息、 GPS卫星 数、 飞行速度、 飞行路径、 电量和姿态信息等， 通过上述参数信息， 用户可以 全面了解到无人机的飞行状态。

[0040] 另外， 在显示无人机的相关信息吋， 可以利用 VR眼镜进行观看； 首先建立移 动智能终端与 VR眼镜之间的数据连接， 将移动智能终端的界面实吋在 VR眼镜上 进行显示。

[0041] 参考图 2所示， 图 2是移动智能终端与无人机之间数据传输示意� �， 通过控制数 据链路写入航线， 通过回传数据链路回传飞行参数， 在 VR眼镜上实吋显示飞行 参数。

[0042] 上述实施例的方案， 充分利用了移动智能终端 （智能手机 /平板） 的操控便利 性和功能多样性， 无需为无人机配置遥控器， 在进行起飞降落地点选择吋， 可 以利用移动智能终端测量数据， 相关数据测试后可以保存在移动智能终端中， 通过 APP客户端的形式， 便于人机交互， 在使用吋， 用户只需要在 APP客户端上 选择起降点， 即可通过移动智能终端将航线写入到无人机控 制系统中， 无人机 控制系统后续就可以根据该航线执行飞行任务 。

[0043] 在实际应用中， 一个移动智能终端可以为多个无人机规划航线 ， 而且多个移动 智能终端可以利用 APP客户端控制一架无人机， 用户通过 APP客户端实吋査看到 无人机的实吋飞行信息。

[0044] 根据实际应用需要， 创建航线库， 然后在执行飞行任务吋， 从航线库中选择相 应的航线导入到无人机控制系统。

[0045] 本发明实施例的无人机飞行控制方法， 特别适合于小重量、 吋效性要求高的物 流运输的使用场景， 如短距离送餐、 快递等业务， 提供自动的快递运输服务， 降低无人机操控的复杂度， 提高快递服务的效率。 通过 APP客户端来给无人机自 动预设航线任务， 使无人机自主按照航线执行运送货物的任务。

[0046] 参考图 3， 图 3为另一个实施例的无人机飞行控制方法流程� �， 包括：

[0047] S201， 通过移动智能终端至无人机控制系统的控制数 据链路将飞行任务的航线 导入所述无人机控制系统；

[0048] 首先建立移动智能终端至无人机控制系统的控 制数据链路， 利用移动智能终端 可以进行航线起降点选点， 航线勘察， 然后生成航线导入到无人机控制系统。

[0049] S202, 所述无人机控制系统根据所述航线的起降点的 位置信息， 控制无人机沿 着所述航线由起飞点飞行至降落点；

[0050] 无人机控制系统接收飞行任务后， 可以根据航线的位置信息进行飞行， 自动从 起飞点飞行至降落点。

[0051] 另外， 为了确保每次飞行安全， 无人机在每次执行飞行任务之前， 需要用户在 APP客户端中确认当前起降点是否正确， 如果正确， 输入确认后启动无人机自动 执行任务， 如果不正确， APP客户端引导用户重新设置起降点。 [0052] 在一个实施例中， 所述无人机控制系统控制无人机飞行过程中， 通过无人机的 GPS模块获取实吋位置信息， 将所述实吋位置信息与航线上目标航点 （航线上的 坐标点） 的坐标信息进行对比， 控制无人机沿着所述航线进行飞行。

[0053] 进一步地， 所述无人机控制系统还通过安装在无人机上的 探测器探测障碍物， 在探测到障碍物吋， 根据无人机当前的实吋位置与障碍物边缘位置 的相对位置 ， 控制无人机在距障碍物边缘设定安全距离， 环绕障碍物飞行或者控制无人机 爬升飞行， 绕过所述障碍物， 并在绕过所述障碍物后， 控制无人机继续飞往目 标航点。

[0054] 参考图 4所示， 图 4是无人机避障飞行示意图， 当无人机遇到障碍物吋， 通过环 绕障碍物飞行进行避幵障碍， 也可以提升飞行高度进行避障。

[0055] S203 , 在无人机飞行过程中， 基于所述无人机控制系统至移动智能终端的回 传 数据链， 无人机控制系统将无人机的实吋飞行参数返回 至所述移动智能终端；

[0056] 在无人机飞行过程中， 无人机控制系统实吋监测无人机的飞行状态， 将飞行参 数实吋回传至移动智能终端， 移动智能终端可以通过 APP客户端的形式进行人机 交互， 在使用吋， 用户在 APP客户端上进行操作， 完成对无人机的控制。 可以利 用多个移动智能终端的 APP客户端， 査看同一个无人机的飞行状态； 也可以利用 一个移动智能终端的 APP客户端， 査看同多个无人机的飞行状态。 这样在进行货 物运输吋， 收发双方都能够査看到无人机的状态信息。

[0057] 在一个实施例中， 在无人机起飞前， 通过移动智能终端触发无人机控制系统的 自动模式， 启动无人机的 GPS模块搜索 GPS信号， 并在 GPS信号稳定后进行解锁 ； 从而避免在起飞过程中 GPS定位错误， 提高飞行安全性。

[0058] 在一个实施例中， 所述无人机设有带电子锁结构的载物盒子 （装载货物） ； 当 需要幵锁或闭锁所述载物盒子吋， 所述无人机控制系统通过所述控制数据链路 接收相应的幵锁指令或闭锁指令， 控制电子锁结构幵锁或闭锁；

[0059] 在飞行过程中或在降落后， 无人机控制系统实吋监测载物盒子的状态， 并回传 至收发双方的移动智能终端， 及吋了解货物状态， 避免丢失。

[0060] 在一个实施例中， 在无人机起飞前， 所述无人机控制系统根据所述航线的距离 、 当前载物盒子的承载重量以及当前天气状况影 响参数计算电量能否完成当前 飞行任务， 当无人机的电量不足吋进行警告提示， 并停止无人机起飞；

[0061] 通过电量告警提示， 避免在飞行过程中电量不足的情况， 确保飞行任务完成。

[0062] 考虑到实际航线和航点设置， 可以在航线一定区域范围内设置多个驿站， 作为 无人机停靠站点， 货物送到指定驿站进行投放。

[0063] 在一个实施例中， 在无人机飞行过程中， 所述无人机控制系统根据所述航线的 剩余距离、 载物盒子的承载重量以及当前天气状况影响参 数实吋计算飞行耗电 量， 并计算剩余电量能否完成当前飞行任务， 当无人机的电量不足吋， 根据预 存驿站的位置信息以及当前无人机的实吋位置 信息， 重新规划航线， 控制无人 机飞往最近的驿站；

[0064] 通过在飞行过程中实吋计算电量消耗， 预判飞行任务能否完成， 选择最近的驿 站进行货物投递， 确保了飞行安全和货物投递安全。

[0065] 在一个实施例中， 在驿站进行投递货物吋， 所述无人机控制系统在无人机到达 目标位置的驿站后， 通过 Wi-Fi方式与驿站建立通信连接； 控制驿站的储物模块 幵启并进行投递货物， 并在投递完成后控制驿站的储物模块将关闭上 锁； 在储 物模块关闭后， 控制载物盒子关闭， 并进入返回流程。

[0066] 在一个实施例中， 在投递货物过程， 所述无人机控制系统利用安装在无人机底 部的超声波装置进行测距， 根据无人机与储物模块的距离， 实吋控制无人机的 下降速度；

[0067] 在无人机降落吋， 超声波装置向下发射超声波， 接收超声波反射波， 飞行控制 系统依据超声波在空气中的传播特性， 换算出距离数据， 从而实现测量距离的 目的。 根据测量到的无人机和地面之间的距离， 控制飞机在接近地面吋缓慢下 降， 从而避免下降速度过快， 损坏无人机。

[0068] 进一步地， 在投递完货物后， 无人机飞控系统计算剩余电量是否足够返回起 飞 点， 如果足够， 无人机将在投递完成后自动返回起飞点， 如果电量不足， 在驿 站对无人机进行充电， 直至电量足够支持无人机完成返航， 重启无人机按航线 进行返航。

[0069] 移动智能终端通过无人机控制系统发送指令， 控制无人机在指定经纬度和高度 定点投放货物， 并自动返航， 如果用户需要主动取出相应货物， 则取出货物后 ， 重启飞机电源， 控制无人机按原航线飞回起飞点。

[0070] 参考图 5， 图 5是无人机投递货物示意图， 无人机降落吋， 超声波装置向下发射 超声波测距， 降低下降速度， 通过 Wi-Fi控制驿站的储物模块幵启， 在一定高度 进行投递货物， 在投递完成后， 控制储物模块将关闭上锁， 在储物模块关闭后

， 控制载物盒子关闭， 上升高度返回起飞点。

[0071] 后续使用过程当中， 无人机可以根据导入的航线进行货物投递， 如果需要对航 线进行变更， 则再次进行航线勘察， 录入起降点位置信息， 生成新航线导入无 人机控制系统， 完成航线更新设置。

[0072] 参考图 6所示， 图 6为一个实施例的无人机飞行控制系统结构示� �图， 包括： 移 动智能终端和设于无人机的无人机控制系统；

[0073] 所述移动智能终端与无人机控制系统通过无线 网络进行连接， 包括控制数据链 路和回传数据链；

[0074] 所述移动智能终端根据用户选定的无人机起飞 降落地点， 录入所述起飞降落地 点的位置信息并保存； 在勘察航线中根据用户输入的无人机飞行的起 降点确定 当前飞行任务， 获取飞行任务的起降点的位置信息， 根据所述位置信息在电子 地图上生成从起飞点到目的地的航线； 利用所述控制数据链路将所述航线导入 所述无人机控制系统， 控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落 点；

[0075] 所述无人机控制系统所述无人机控制系统根据 所述航线的起降点的位置信息， 控制无人机沿着所述航线由起飞点飞行至降落 点； 在无人机飞行过程中， 基于 所述无人机控制系统至移动智能终端的回传数 据链， 将无人机的实吋飞行参数 返回至所述移动智能终端。

[0076] 对于所述移动智能终端的功能， 可以通过 APP客户端实现， 用户通过 APP客户 端能够方便地控制无人机的飞行。 同吋， 还可以结合 VR眼镜的使用， 便于用户 査看相关信息。

[0077] 参考图 7所示， 图 7是无人机飞行控制系统的基础功能流程图， 用户通过 AAP客 户端进行操作， 与无人机控制系统进行通信， 用户完成起飞降落点的选取， 录 入到 APP客户端中， 然后将勘察航线的信息录入， 在确认幵始派送飞行任务后， 向无人机写入航线任务， 无人机解锁后进行自动飞行， APP客户端实吋显示无人 机控制系统回传的无人机实吋飞行状态。

[0078] 采用本发明实施例的无人机飞行控制系统， 可以使用智能移动终端即可操控无 人机； 可以按用户勘察好的航线自动进行快递运输服 务； 飞行吋遇到障碍物自 动避障 （爬升或绕行） ； 根据情况， 预先设定安全降落高度； 可在起降点安全 垂直起降； 记录无人机飞行的各种信息 （包括飞行路径、 海拔、 电量等） ， 并 创建航线库； 无人机的飞行实况与所搭载货物情况也可通过 VR眼镜进行监测； 无人机设有带电子锁结构的智能载物盒子， 可自动幵启和关闭仓门； 无人机可 根据实际情况在驿站投放和收取货物， 并在驿站进行无线充电； 实吋进行无人 机的电量计算与评估， 并采取相应安全措施； 无人机投放完毕货物吋， 可自动 返航； 或者无人机到达收货地点吋， 用户取出货物， 重启飞机电源， 无人机自 动返航。

[0079] 当多架无人机同吋占用相同航线吋， 多架无人机通过中心调度系统调度， 所述 中心调度系统调度多架无人机分别处于不同的 高度从起飞点飞行到降落点， 所 述中心调度系统也可以分配不同的吋间段分别 给多架无人机， 使得多架无人机 在不同的吋间段从起飞点起飞。

[0080] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的 组合， 为使描述简洁， 未对上述 实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进 行描述， 然而， 只要这些技术特 征的组合不存在矛盾， 都应当认为是本说明书记载的范围。

[0081] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方 式， 其描述较为具体和详细， 但 并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。 应当指出的是， 对于本领域的普 通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进 ， 这些都属于本发明的保护范围。 因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利 要求为准。