用于控制无人机的方法和装置及无人机系统

版权申明

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技术领域

本公开涉及控制领域，尤其涉及对无人机进行控制的领域，并且更具体地涉及一种用于控制无人机的方法和装置、控制装置以及无人机系统，特别是更具体地涉及一种用于控制无人机的抛飞为按照特定轨迹行进并进行拍摄的方法和装置、无人机的控制装置以及无人机系统。

背景技术

无人驾驶交通工具(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)，简称无人机，通常是利用无线遥控设备和自备的程序控制装置操控的不载人可移动装置。

现有的无人机的启航方式，例如是先将无人机置放于地点处，解锁电机起转，然后通过遥控器控制启航。对于便携式无人机，通常需要专门的控制设备(例如带有操作面板的遥控器、或带有具备显示功能的交互面板的移动设备)以无线方式与无人机链接，并且向无人机发送指令；同时无人机响应指令进行运动并且回传例如由机载相机拍摄的图传信号，从而达到飞控与构图的交互。这种启航方式不仅控制流程冗繁，且控制系统由于额外的控制设备而变得复杂。

发明内容

为至少部分地克服上述现有技术中的缺陷和/或不足，本公开实施例提供了一种用于控制无人机抛飞的方法和装置以及无人机系统。所述技术方案以下：

根据本公开的实施例的一方面，提供了一种用于控制无人机的方法，其中，所述的方法包括以下步骤：采集无人机在抛飞过程的状态信息，所述抛飞过程至少包括无人机处于尚未抛飞受持续的或间歇的约束的第一时段，和无人机处于已被抛飞的持续不受约束的第二时段；基于状态信息辨识无人机的抛飞动作；和基于辨识出的所述抛飞动作，控制无人机在第二时段行进。

根据本公开的实施例的另一方面，提供了一种用于控制无人机的装置，其中，所述的装置包括以下模块：采集模块，被配置成用以采集无人机在抛飞过程的状态信息，所述抛飞过程至少包括无人机处于尚未抛飞受持续的或间歇的约束的第一时段，和无人机处于已被抛飞的持续不受约束的第二时段；判定模块，被配置成用以基于状态信息，辨识无人机的抛飞动作；和指令模块，被配置成用以基于辨识出的所述抛飞动作，控制无人机在第二时段行进。

根据本公开的实施例的又一方面，提供了一种无人机机载的控制装置，包括：存储器，被配置用于存储可执行指令；处理器，被配置用于执行存储器中所存储的可执行指令，以执行前述的用于控制无人机的方法。

根据本公开的实施例的再又一方面，提供了一种无人机系统，包括：无人机机体；动力装置，安装在无人机机体上；以及前述控制装置。

附图说明

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明，附图中：

图1示出根据本公开实施例，一种无人机系统的示意图；

图2示出根据本公开实施例，一种用于控制无人机的方法的流程框图；

图3(a)是图示出根据本公开的实施例的无人机被抛飞状态的示意图；且图3(b)至3(d)分别是如图3(a)所示的无人机抛飞的基本类型的示意图；

图4(a)是图示出根据本公开的实施例的无人机处于线性抛飞类型中的侧向抛飞状态的示意图；且图4(b)至4(c)分别是如图4(a)所示的无人机侧向抛飞的次级子类型的示意图；

图5(a)是图示出根据本公开的实施例的无人机处于线性抛飞类型中的竖向抛飞状态的示意图；且图5(b)至5(c)分别是如图5(a)所示的无人机竖向抛飞的次级子类型的示意图；

图6示出根据本公开实施例，一种用于控制无人机的装置的框图；

图7示出根据本公开实施例，一种无人机机载的控制装置的框图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明实施例的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

无人驾驶载具/交通工具(UAV)：在本公开中是指可作为运动的载具的无人遥控式物体，例如，无人遥控式的飞行器，包括遥控的无人航空器、航天器；无人潜水器；或类似物。

影像获取装置：影像获取装置是用于实时采集静态图像和动态摄影的采集装置，例如无人机上配备的运动相机/摄像枪，无人潜水器上配备的水下相机等。

机载控制装置：控制装置是用于UAV搭载的、用于对UAV及其所搭载的诸如云台或吊舱等组件/装置进行操控的装置。

下面结合附图阐述本公开的具体实施方式。

图1示出根据本公开实施例，一种无人机系统1的示意图。所述无人机系统1包括具备无人机机体11。

在本公开中，所述无人机1包括但不限于无人飞行器、无人潜水器，然而这样的描述并不是限制，其它任何类型的可通过抛掷到运行空间中而行进的可移动物体都适用于本公开的技术方案。

某些实施例中，所述无人机1可以包括承载体12以及负载13。所述承载体12例如可以允许负载13绕着一个、两个、三个或者更多的轴旋转或线性运动。用于旋转或者平移运动的轴可以彼此正交也可以不正交。

在某些实施例中，所述负载13可以刚性地搭载或者连接于无人机1上，以使得负载13相对于无人机1维持相对静止的状态。例如，连接到无人机1负载13的承载体12可以不允许负载13相对于无人机1移动。可选地，所述负载13可直接搭载在无人机1上而不需要承载体。

在某些实施例中，所述负载13例如包括影像获取装置(如相机或摄录机，包括可见光成像设备、红外线影像设备、紫外线影像设备或者类似的设备)，音频捕获装置(例如，抛物面反射传声器)等，它们集成到所述负载13上，以捕获可视信号、音频信号、电磁信号或者其它期望信号。

在某些实施例中，所述无人机1还例如包括动力装置14。在某些实施例中，动力装置14可以包括一个或者多个旋转体、螺旋桨、桨叶、引擎、电机、轮子、轴承、磁铁、喷嘴。例如，所述动力装置的旋转体可以是自紧固(self-tightening)旋转体、旋转体组件、或者其它的旋转体动力单元。无人机1可以有一个或多个动力装置14。所有的动力装置可以是相同的类型。可选的，一个或者多个动力装置可以是不同的类型。动力装置14可以通过合适的手段安装在无人机1上，如通过支撑元件(如驱动轴或支撑架等)。动力装置14可以安装在无人机1上的任何合适的位置，诸如如图所示的顶端，或者下端、前端、后端、侧面或者其中的任意结合。

在某些实施例中，动力装置14例如能够使无人机垂直地从表面升起和垂直地降落在表面上、或在被抛掷到空间中时启动以实现手抛发射(hand launching)，如图3(a)所示，而不需要无人机任何水平运动(如不需要在特定表面上滑行)。可选的，动力装置14可以允许无人机1在空中预设位置和/或方向盘旋。一个或者多个动力装置在受到控制时可以独立于其它的动力装置。可选的，一个或者多个动力装置14可以同时受到控制。例如，无人机1可以有多个水平方向的旋转体，以追踪目标的提升及/或推动。水平方向的旋转体可以被致动以提供无人机1垂直升起、垂直降落、盘旋的能力。在某些实施例中，水平方向的旋转体中的一个或者多个可以顺时针方向旋转，而水平方向的旋转体中的其它一个或者多个可以逆时针方向旋转。例如，顺时针旋转的旋转体与逆时针旋转的旋转体的数量一样。每一个水平方向的旋转体的旋转速率可以独立变化，以实现每个旋转体导致的提升及/或推动操作，从而调整无人机的空间方位、速度及/或加速度(如相对于多达三个自由度的旋转及平移)。

在某些实施例中，在本公开的某些实施例中，所述无人机还包括机载控制装置。

在某些实施例中，机载控制装置15可以向无人机1、承载体12及负载13中的一个或者多个提供控制数据，并且例如从负载13诸如影像获取装置中的一个或者多个中接收信息(如可无人机、承载体或者负载的位置、姿态及/或运动信息，负载感测的数据，如相机捕获的影像数据)。在某些实施例中，机载控制装置15的控制数据可以包括关于位置、运动、致动的指令，或者对无人机、承载体及/或负载的控制。例如，控制数据可以导致无人机位置及/或方向的改变(如通过控制动力装置14)，或者导致承载体相对于无人机的运动(如通过对承载体12的控制)。机载控制装置15的控制数据可以对负载进行控制，如控制相机的操作(捕获静止或者运动的影像、变焦、开启或关闭、切换成像模式、改变影像分辨率、改变焦距、改变景深、改变曝光时间、改变可视角度或者视场)。机载控制装置15还可包括传感装置，例如一个或者多个传感器，以感测例如无人机1的空间方位、速度及/或加速度(如相对于多达三个自由度的旋转及平移)等。所述一个或者多个传感器包括例如GPS传感器、运动传感器、惯性传感器、近程传感器、压力传感器等。传感装置提供的感测数据可以用于提供感应信息，例如追踪无人机1的空间方位、升起时的压力、位移、速度及/或加速度，或无人机、承载体及/或负载的姿态。可选的，传感装置还可以用于采集无人机的环境的数据，如气候条件、要接近的潜在的障碍、地理特征的位置、人造结构的位置等。所述传感装置可以实时地或者高频率地持续捕获感应数据。

图2示出根据本公开实施例，一种用于控制无人机的方法的流程框图。

根据本公开的总体构思，在本公开实施例的一方面，如图2所示，提供一种用于控制无人机的方法，其中，所述的方法包括以下步骤：其中采集无人机在抛飞过程的状态信息S100，所述抛飞过程至少包括无人机处于尚未抛飞受持续的或间歇的约束的第一时段，和无人机处于已被抛飞的持续不受约束的第二时段；基于状态信息，辨识无人机的抛飞动作S200；和控制无人机在第二时段行进S300，其中基于辨识出的所述抛飞动作，控制无人机在第二时段行进。

基于上述实施例，作为示例，例如在判定了无人机已被抛飞之后，采集无人机的抛飞过程信息，诸如位移、速度、加速度、在开始抛飞至脱离人手的过程中加速度随着位移的积分值、在开始抛飞至脱离人手的过程中无人机的(例如，对人手施加的)压力随时间变化的曲线；继而，基于这些抛飞过程信息，与基于存储于无人机的机载控制装置15内的存储器中的存储有作为相关联的两类数据的抛飞过程信息和抛飞动作类型的数据库(更具体地，例如“抛飞过程信息VS抛飞动作类型”的对应查找表)中进行检索以关联得到匹配的抛飞动作类型，从而完成抛飞动作识别。识别出的抛飞动作可以是单一类型的抛飞动作类型，也可以是复合的抛飞动作类型(即至少两个抛飞动作类型的叠加)。作为替代的实施例，在识别出至少两个抛飞动作类型时，例如，基于每个抛飞动作类型的运动参数的量值，例如初速度、加速度随位移的积分值等的大小，作为单个抛飞动作类型的显著程度，由此判断出体现得较为显著的抛飞动作类型，并且可以选择性地省略其它较低显著程度的抛飞动作类型。

在无人机电机启动之后，通过例如用户直接地手持无人机、或利用可以对无人机加以支持并且赋予抛飞作用力的设备，来对无人机做功以赋予无人机初速，并且继而以特定的动作往外抛出，无人机的控制装置识别出该动作(例如通过识别该动作产生的IMU行程而实现)，由此生成特定命令使无人机以与动作相关联的轨迹往外飞出。无人机进入预定轨迹时同时进行例如视频录制，完成与各种特定轨迹相关联的特定视场和视角的拍摄。由此，省略诸如遥控器、带触摸屏的控制装置等外置式遥控装置；也不再需要特定的场地，从而简化了无人机系统的结构、实现了高效的无人机的启航过程及其控制操作，对场地几乎无特殊需求，简化了无人机系统。

在进一步的实施例中，作为示例，所述控制无人机在第二时段行进S300包括：在基于状态信息辨识无人机的抛飞动作之后，将所述无人机的抛飞动作类型中的每个与无人机的预设轨迹相关联；以及使无人机以所述预设轨迹行进。通过在无人机被抛飞后，辨识出无人机在抛飞时的动作对应于预先不同类型的多种抛飞动作(单独地或组合地)，并且将所识别的抛飞动作与预设的对应轨迹相关联，例如在识别出抛飞动作之后，与基于存储于无人机的机载控制装置15内的存储器中的“抛飞动作类型VS预设轨迹”的对应查找表中进行检索以关联得到匹配的预设轨迹。由于所识别出的抛飞动作可以是单一类型的抛飞动作类型，也可以是复合的抛飞动作类型(即至少两个抛飞动作类型的叠加)，从而对应地，所获得的预设轨迹可以使单一的预设轨迹，也可以是复合的预设轨迹(即至少两个预设轨迹的叠加)。作为替代的实施例，在识别出至少两个抛飞动作类型时，例如，基于每个抛飞动作类型对应的预设运动轨迹随时间变化的显著程度，由此判断出随时间推移体现得较为显著的预设运动轨迹，并且可以例如选择性地省略其它较低显著程度的预设运动轨迹。

通过将所识别的抛飞动作类型与预设的运动轨迹相匹配，可以在无需外置的额外控制装置的情况下即简单地确定无人机即将运行经过的轨迹，不仅简化了系统结构，也提升了操作的自动化水平，便于通过简单地选择手动抛飞动作即可选择所需的无人机轨迹、和相应的无人机拍摄轨迹。

在本公开的示例性实施例中，所述无人机的抛飞动作类型中的每个所关联的预设轨迹和/或预设拍摄参数各自不同。通过仅限定有限数目的几种代表性的预设轨迹和/或拍摄参数，即可实现常见的无人机轨迹。

在本公开的示例性实施例中，如图2所示，首先执行采集无人机在抛飞过程的状态信息S100，所述采集无人机在抛飞过程的状态信息S100连续地执行信息采集，或以足够小的时间间隔进行采样。所采集的无人机在抛飞过程中的所述状态信息例如包括以下至少一项：速度；加速度；位置；姿态角；位移，包括无人机相对于指定参照物的距离；无人机的压力变化曲线等。

作为示例，如图2所示，利用采集无人机在抛飞过程的状态信息S100获得的状态信息执行辨识无人机的抛飞动作S200。例如，利用惯性测量单元(IMU)来识别出所需指令执行的抛飞之后的动作。首先，基于状态信息，判定无人机是否已被抛飞。替代地，也可以通过设置一段足够长的预定时间，并且在一旦已经历所述预定时间之后，缺省地设置成视为无人机已被抛飞。

在本公开的示例性实施例中，例如，如图所示，所述辨识无人机的抛飞动作S200进一步包括：基于状态信息，判定无人机是否已被抛飞S201；和基于状态信息，在所述第二时间辨识无人机的抛飞动作S202；并且当判定无人机已被抛飞时，所述抛飞过程从第一时段变为第二时段，并且开始辨识无人机的抛飞动作S202。

在本公开的示例性实施例中，判定无人机是否已被抛飞S201例如可包括，通过判定是否无人机处于仅受重力作用、但却非竖直方向的自由落体状态，来判定无人机是否已脱离。当无人机脱离人手的时候，必然不受手的外力作用，且刚抛飞脱手时无人机自身的动力装置14尚未提供升力或提供升力有限，可视为刚抛飞时刻仅收到重力加速度作用；且由于若无人机刚脱离人手时具备竖直向下的速度或速度分量，则易于直接从大致人体高度朝向地面的快速坠落，这种情况不适于进行抛飞，由此并不直接视为默认的抛飞动作类型和抛飞轨迹，从而也不会直接控制无人机进入预定的任一抛飞轨迹，而是替代地在本公开的后续实施例中通过在检测出这种情况时先进行前置的高度调节，待高度达到所需轨迹的高度要求、且其他条件吻合某一个或多个特定预设轨迹时，再进入所述特定预设轨迹或其组合。具体地，例如，响应于无人机处于加速度变为基本上重力加速度，且速度为零值或速度不具备竖直向下分量的非零值的情形，判定无人机处于已脱离持续的约束的状态。

替代地，在本公开的示例性实施例中，判定无人机是否已被抛飞S201例如也可包括，通过判定无人机是否对人手的压力变为零，来判定无人机是否已脱离人手。具体地，例如，响应于无人机的压力变化曲线下降为零的情形，判定无人机处于已脱离持续的约束的状态。具体地，作为示例，判定无人机的压力变化曲线下降为零可包括判定无人机的压力变化曲线逐渐趋近于并基本上贴合预设的抛飞过程压力曲线、直至压力变为零值；补充地或替代地，判定无人机的压力变化曲线在一定时刻后基本上呈单调下降至零。前者是通过与预设的参照性曲线进行相似性比较来判定是否已进入已验证的抛飞过程脱离人手的压力曲线，由此判定脱离人手与否。后者则使通过压力曲线下降至零的单调下降性来判定是否已不存在作为对人手的承托的反作用的无人机压力，由此判定无人机是否已处于已脱离持续受约束的状态。

替代地，在本公开的示例性实施例中，判定无人机是否已被抛飞S201例如还可包括，通过判定无人机相对于参照物的距离(例如相对于人手的距离，或者相对于人足底位置的距离，或者相对于面部的距离等)是否已变得足够大，来判定无人机是否已脱离人手。具体地，例如，响应于无人机相对于指定参照物之间的距离大于第一距离阈值的情形，判定无人机处于已脱离持续的约束的状态。

通过以上示例性实施例，可以有效地判定无人机处于已脱离持续的约束的状态，进而判定出无人机脱离人手的时刻。并且，虽然只需以上所述示例性方法之一，即可有效判定是否无人机已脱离人手；但为准确性起见，还可以选择性地同时采用至少两种上述示例性方法的叠加来进行对于脱离人手的双重或多重校验。

然而，在实践中，由于存在着无人机由于用户无意地遇到颠簸或手滑等情况使得瞬时不接触无人机但无人机仍在手中、或用户有意地在手中小幅度抛起又抓回无人机，从而存在着无人机短暂脱离人手但却实质上并未被抛飞的“伪抛飞”情形。为避免这种“伪抛飞”被识别为抛飞，继续进行基于状态信息判定无人机是否已被抛飞S201。

在本公开的示例性实施例中，例如，当已判定无人机处于已脱离持续的约束的状态时，响应于无人机处于已脱离持续的约束的状态维持大于等于第一时间阈值的情形，判定无人机已被抛飞。若持续处于脱离人手的状态大于预定的足够长的所述第一时间阈值，例如2s，或优选地1.5s，等等，则认为无人机已脱离人手且并未被抓回，从而实质上进入抛飞状态。之后，切换为基于状态信息辨识无人机的抛飞动作S202。

作为示例，辨识无人机的抛飞动作S202例如包括：通过检测所述第一时段的末段至所述第二时段的起始段中的速度、加速度和位移中的至少一项，辨识无人机的预先限定的多个抛飞动作类型中的至少一项。

图3(a)是图示出根据本公开的实施例的无人机被抛飞状态的示意图；且图3(b)至3(d)分别是如图3(a)所示的无人机抛飞的基本类型的示意图。

关于预设的抛飞动作类型，可以选择为若干基本类型。例如，如图3(b)至3(d)所示，预先限定的多个所述抛飞动作类型至少包括：平置放飞，线性抛飞，和环绕抛飞。如图所示，平置放飞是指在平托无人机的状态放飞；线性抛飞是指以大致朝单一方向远离抛出点的抛飞；环绕抛飞是指以大致特定点(例如抛出点、或与抛出点相距一段预定距离的点，诸如抛飞无人机的用户所站立位置，该位置与抛飞时刻的人手位置相距预定距离)为中心向外螺旋的方式抛出无人机。

并且，作为示例，辨识无人机的预先限定的多个抛飞动作类型中的至少一个基本类型例如可包括通过如下方式中的至少一项来辨识所述抛飞动作类型：通过检测所述第一时段的末段中的加速度的方向和/或速度的方向，来实现辨识所述抛飞动作类型；或通过检测所述第二时段的起始段中的速度的方向，来实现辨识所述抛飞动作类型。

在本公开的示例性实施例中，由于如上所述的三种示例性的抛飞动作的基本类型的速度和/或加速度矢量在是否非零、以及各自的具体运行形式方面差异很大，从而可以基于此原理来辨识出所述抛飞动作类型S202。

具体地，例如，如图3(b)所示，响应于无人机保持零速度的情形，所述抛飞动作被辨识为平置放飞，其中，可以是第一时段中的指定时段速度为零，更优选的，可以在第一时段的末段中的指定时段速度为零，最简单的，可以在第一时段内的全部时间速度为零，所述抛飞动作被辨识为平置放飞。作为示例，如图3(c)和图3(d)所示，响应于无人机在所述第一时段的末段中的加速度的方向与在所述第二时段的起始段中的速度的方向的夹角小于预定角度阈值，则所述抛飞动作被辨识为线性抛飞；对照地，响应于无人机在所述第一时段的末段中的加速度的方向与在所述第二时段的起始段中的速度的方向的夹角大于预定角度阈值，则所述抛飞动作被辨识为环绕抛飞。

作为一种替代的实施例，例如，也可响应于无人机在所述第二时段的起始段中的速度包括从无人机的位置背离无人机在所述第一时段的末段的位置的速度矢量、并且所述速度矢量沿水平方向和竖直方向中的至少一个方向(即，存在着速度在水平方向上的分量或在竖直方向上的分量)的情形，所述抛飞动作被辨识为线性抛飞；另外，响应于无人机在所述第二时段的起始段中的速度包括从无人机的位置朝向无人机在所述第一时段的末段的位置的第一速度矢量和与所述第一速度矢量成角度的(例如，垂直的)第二速度矢量、并且所述第一速度矢量沿水平方向和竖直方向中的至少一个方向(例如，所述第一速度矢量是指向所述固定点的径向速度分量，且所述第二速度矢量是与所述径向速度分量相切的法向速度分量)的情形，所述抛飞动作被辨识为环绕抛飞；此外，响应于无人机在所述第二时段的起始段中的速度包括从无人机的位置背离无人机在所述第一时段的末段的位置的第一速度矢量和与所述第一速度矢量成角度的(例如，垂直的)第二速度矢量、并且所述第一速度矢量沿水平方向和竖直方向中的至少一个方向(例如，所述第一速度矢量是背离所述固定点的径向速度分量，且所述第二速度矢量是与所述径向速度分量相切的法向速度分量)的情形，所述抛飞动作被辨识为是一种曲线运动，实质上可视为环绕抛飞与线性抛飞的合成，且无人机的速度在无人机的位置与无人机在所述第一时段的末段的位置之间的连线的方向上的分量背离无人机在所述第一时段的末段的位置。基于抛飞动作的三者基本类型在速度和加速度矢量的是否非零、和彼此间角度，或者各自在抛飞后的具体运行中的速度矢量方向方面存在很大差异，从而可以基于这些显著差异来简单地将它们区分开地加以辨识。

另外，为简单起见，在一种替代实施例中，也例如通过第一时段的末段的位置的加速度或者第二时段的起始段中的速度判断抛飞中的一个判断抛飞动作，或者根据用户的设定来判断抛飞动作。

在一种替代的示例性实施例中，还例如，预先限定的多个所述抛飞动作类型包括以下至少一项：平置放飞，线性抛飞，和环绕抛飞；以及辨识无人机的预先限定的多个抛飞动作类型中的至少一项包括通过检测所述第一时段内的预设条件下的无人机的运动轨迹来直接地辨识所述抛飞动作类型。具体而言，例如，辨识所述抛飞动作类型包括以下至少一项：响应于所述第一时段内的预设条件下的无人机的运动轨迹为点的情形，所述抛飞动作被辨识为平置放飞；响应于所述第一时段内的预设条件下的无人机的运动轨迹为直线的情形，所述抛飞动作被辨识为线性抛飞；和响应于所述第一时段内的预设条件下的无人机的运动轨迹为曲线的情形，所述抛飞动作被辨识为环绕抛飞。其中，预设条件可以是时间段、运动长度、指定压力等，所述运动轨迹的获取例如是通过无人机携载的惯性测量单元(IMU)、全球卫星导航系统(GNSS，包括例如GPS，GLONASS，Galileo，北斗等)来进行的。

在本公开的示例性实施例中，对应地，在控制无人机在第二时段行进S300中，与所辨识出的示例性抛飞动作的基本类型匹配了各自相关联的预设轨迹。具体而言，所述预设轨迹包括：悬停位置，平移轨迹，和悬停位置几种基本类别。所述悬停位置是指，如图3(b)所示，响应于所述抛飞动作被辨识为平置放飞的情形，无人机的轨迹是受控制以悬停在第二时段的起始段的位置处。所述平移轨迹是指，如图3(c)所示，响应于所述抛飞动作被辨识为线性抛飞的情形，无人机的轨迹是受控制以执行从第二时段的起始段的位置处开始的平移运动。环绕轨迹是指，如图3(d)所示，响应于所述抛飞动作被辨识为环绕抛飞的情形，无人机的轨迹是受控制以执行以预先限定的特定位置(例如，无人机在第二时段的起始段的位置、或该时刻抛飞所述无人机的用户或设备的所在位置)为中心(特别是向外)螺旋状延伸(例如，相对于所述中心而呈逐渐向外扩展的曲线，例如渐开线)的环绕运动。

图4(a)是图示出根据本公开的实施例的无人机处于线性抛飞类型中的侧向抛飞状态的示意图。图5(a)是图示出根据本公开的实施例的无人机处于线性抛飞类型中的竖向抛飞状态的示意图。

作为示例，所述线性抛飞类型的抛飞动作还可以被进一步细分，从而对应于进一步具备细化区别的不同抛飞轨迹。

在本公开的示例性实施例中，例如，分别如图4(a)和图5(a)所示，所述线性抛飞还可通过进一步细分为包括以下至少一种子类型，即侧向抛飞和竖向抛飞。作为示例，当所述抛飞动作被辨识为线性抛飞时，辨识所述抛飞动作类型例如还包括：通过检测所述第一时段的末段中的加速度的方向、或所述第二时段的起始段中的速度的方向，来实现辨识所述线性抛飞的上述子类型。

在本公开的示例性实施例中，由于如上所述的线性抛飞的两种示例性子类型在各自的方向性方面差别很大，从而可以基于此原理来进一步执行辨识出所述抛飞动作类型S202。

具体地，例如，如图4(a)和图5(a)分别示出所述线性抛飞的子类型。由于在抛飞过程中，无人机的线性抛飞的动作为线性抛飞时，具体抛飞动作在方向性方面差异很明显，因而可以据此细分为如上所述的子类型，侧向抛飞和竖向抛飞。抛飞动作的方向性特别表观地体现为抛飞的第二时段特别是其起始段中的初速度的方向。一旦无人机刚被抛飞脱离人手约束，则无人机此时可被视为所受加速度为由重力引起的重力加速度，因而，无人机的抛飞脱离人手的初速度的方向取决于在抛飞的全过程中的加速度矢量的积分。具体而言，当无人机处于尚未抛飞的、受持续或间歇的约束的第一时段期间时，初速度实质上源于沿第一时段的末段的加速度矢量移动无人机的位移的矢量积分，由此在所述第二时段的起始段中的无人机的初速度的方向得以由在所述第一时段的末段中的加速度矢量的方向、或加速度沿位移的矢量积分而确定。同时，由于在一个完整的从零速度开始的加速过程中，速度矢量的积分实质上可通过加速度矢量的积分而直接地获取，由此，也可替代地采用在从零速度开始的所述第一时段的整个末段期间的速度矢量积分来确定无人机的初速度的方向。从而，可以通过检测所述第一时段的整个末段中的加速度的方向和/或速度的方向来确定无人机初速度的方向。

另外，为简单起见，在一种替代实施例中，也例如通过在第一时段的末段中的、直至确定已抛飞时刻的预先限定的一段时长期间，综合考虑加速度矢量与速度矢量，来确定初速度，从而不需要在抛飞过程期间对于无人机加速的整个过程中考察单一的加速度矢量积分。例如，为简化起见，可以设定固定的速度作为初速度。

在本公开的示例性实施例中，如图4(a)所示，响应于无人机在所述第一时段的末段中包括水平方向上的加速度、或在所述第二时段的起始段中包括水平方向上的速度的情形，所述线性抛飞被辨识为侧向抛飞。另外，如图5(a)所示，响应于无人机在所述第一时段的末段中的加速度、或在所述第二时段的起始段中的速度基本上沿着竖直方向的情形，所述线性抛飞被辨识为竖向抛飞。更具体地，例如，可以预先设定一个作为加速度矢量的竖直分量与水平分量之间的加速度比例阈值，或一个作为速度矢量的竖直分量与水平分量之间的速度比例阈值，由此，当实际的加速度矢量的竖直分量与水平分量之间的加速度比例大于所述加速度比例阈值的情况下，判断为加速度的方向基本上沿着竖直方向；替代地或补充地，当实际的速度矢量的竖直分量与水平分量之间的速度比例大于所述速度比例阈值的情况下，判断为速度的方向基本上沿着竖直方向。

图4(b)至4(c)分别是如图4(a)所示的无人机侧向抛飞的次级子类型的示意图。

在本公开的更进一步的示例性实施例中，例如，如图4(b)至4(c)所示，所述侧向抛飞还可继续细分为包括至少两个次级子类型，即轻抛放飞和重抛放飞。在本公开的示例性实施例中无人机以轻抛动作抛飞时，与重抛动作相比，由于所需初速度较小，因而所需的抛飞过程的第一时段中的加速度相应较小，从而易于在完成所述水平方向行程所需的较短的时间内保持基本上水平的轨迹；而对应地，重抛动作与轻抛动作相比，通常被体现为除了速度除了具备水平分量以外，还由于无人机的抛飞过程的第一时段中的水平加速度更大，且产生的初速度较大，行程所需的时间更长，从而在此期间受重力、和/或受到预期用来至少部分地平衡重力和修正竖直方向的轨迹的无人机所携载的动力装置14的升力而导致与轻抛动作相比更明显的竖直分量。由此，无人机的初速度较小的轻抛动作通常被体现为平抛动作，而无人机的初速度较大的重抛动作通常被体现为斜抛动作，如图4(b)至4(c)所示。

作为示例，当所述线性抛飞被辨识为侧向抛飞时，辨识所述线性抛飞的子类型还包括：通过检测所述第二时段的起始段中的速度矢量、和/或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的矢量积分，辨识所述侧向抛飞的次级子类型。

在本公开的示例性实施例中，由于在侧向抛飞中，无人机在所述第一时段的末段中包括水平方向上的加速度、或在所述第二时段的起始段中包括水平方向上的速度，刚抛飞时水平方向的初速度主要受到在第一时段中特别是其整个末段的加速度矢量(特别是加速度矢量的水平分量)的影响；且轻抛和重抛由于无人机在第二时段的起始段中的初速度量值不同，即对应地由于无人机在第一时段的末段中的加速度沿位移的积分的量值也必然有大小的差异，从而可以基于此原理来再进一步执行辨识出所述抛飞动作类型S202。

具体地，在本公开的示例性实施例中，如图4(b)所示，响应于无人机的速度基本上沿着水平方向，且速度的大小不超过第一速度阈值、或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值不超过第一积分阈值的情形，所述侧向抛飞被辨识为轻抛放飞。另外，作为示例，如图4(c)所示，响应于无人机的速度包括水平分量，且速度大于等于第一速度阈值或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值大于等于第一积分阈值的情形，所述侧向抛飞被辨识为重抛放飞。在另外的又一实施例中，还响应于无人机的速度包括水平分量，且速度的水平分量小于等于第一速度阈值或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值小于第一积分阈值的情形，所述侧向抛飞被辨识为沿水平方向的轻抛放飞与沿竖直方向的竖向放飞的合成。由于对于轻抛和重抛而言，无人机在第二时段的起始段中的初速度量值有所区别，即无人机在第一时段的末段中的加速度沿位移的积分的量值有所区别，因而此处，通过限定第一速度阈值或第一积分阈值，能够在已辨识出无人机的侧向抛飞的情况下，来区分地辨识出无人机是受轻抛放飞还是重抛放飞。

在本公开的实施例中，对应地，在控制无人机在第二时段行进S300中，与所辨识出的示例性抛飞动作的子类型和次级子类型匹配了各自相关联的预设轨迹。具体而言，当所述线性抛飞被辨识为侧向抛飞时，所述平移轨迹包括轻抛轨迹和重抛轨迹。轻抛轨迹是指，如图4(b)所示，响应于所述侧向抛飞被辨识为轻抛放飞的情形，无人机执行从第二时段的起始段的位置处开始的、水平位移量为第一预定距离的水平行进，例如，无人机水平飞出1至2米。重抛轨迹是指，如图4(c)所示，响应于所述侧向抛飞被辨识为重抛放飞的情形，无人机执行从第二时段的起始段的位置处开始的相对于水平方向倾斜成角度的、且水平位移量为比第一预定距离更大的第二预定距离的倾斜行进例如，无人机沿着与水平倾斜的S状线而以斜向上的加速度的方向、速度的方向或唯位移方向飞出10至40米。此处，例如，不同的第一预定距离和第二预定距离，是作为侧向抛飞的预定轨迹的参数而预先存储于无人机的机载控制装置15内的存储器中的“抛飞动作类型VS预设轨迹”的对应查找表中。

图5(b)至5(c)分别是如图5(a)所示的无人机竖向抛飞的次级子类型的示意图。

在本公开的更进一步的示例性实施例中，例如，如图5(b)至5(c)所示，所述竖向抛飞还可继续细分为包括至少两个次级子类型，即轻推放飞和重推放飞。

作为示例，当所述线性抛飞被辨识为竖向抛飞时，辨识所述线性抛飞的子类型还包括：通过检测所述第二时段的起始段中的速度大小、和/或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值，辨识所述竖向抛飞的次级子类型。

在本公开的示例性实施例中，由于在竖向抛飞中，无人机在刚抛飞时竖直方向的初速度主要受到在第一时段中特别是其末段的竖直加速度影响；且轻推和重推由于无人机在第二时段的起始段中的竖直初速度量值不同，即对应地由于无人机在第一时段的末段中的竖直加速度沿位移的积分的量值也必然有大小的差异，从而可以基于此原理来再进一步执行辨识出所述抛飞动作类型S202。

具体地，在本公开的示例性实施例中，如图5(b)所示，响应于无人机的速度的大小不超过第二速度阈值、或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值不超过第二积分阈值的情形，所述竖向抛飞被辨识为轻推放飞。另外，作为示例，如图5(c)所示，响应于无人机的速度的大小大于等于第二速度阈值或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值大于等于第二积分阈值的情形，所述竖向抛飞被辨识为重推放飞。

由于对于轻推和重推而言，无人机在第二时段的起始段中的竖直初速度量值有所区别，即无人机在第一时段的末段中的竖直加速度沿位移的积分的量值有所区别，因而此处，通过限定第二速度阈值或第二积分阈值，能够在已辨识出无人机的竖向抛飞的情况下，来区分地辨识出无人机是受轻推放飞还是重推放飞。

在本公开的实施例中，对应地，在控制无人机在第二时段行进S300中，与所辨识出的示例性抛飞动作的子类型和次级子类型匹配了各自相关联的预设轨迹。具体而言，当所述线性抛飞被辨识为竖向抛飞时，所述平移轨迹包括轻推轨迹和重推轨迹。轻推轨迹是指，如图5(b)所示，响应于所述侧向抛飞被辨识为轻推放飞的情形，无人机执行从第二时段的起始段的位置处开始的、竖直位移量为第三预定距离的竖直行进，例如，无人机竖直向上飞出0.3至1米且在完成在该高度处任务或停留预期时间之前不会回落。重推轨迹是指，如图5(c)所示，响应于所述侧向抛飞被辨识为重推放飞的情形，无人机执行从第二时段的起始段的位置处开始的、竖直位移量为比第三预定距离更大的第四预定距离的竖直行进，例如，无人机竖直向上飞出3至20米、且在完成在该高度处任务或停留预期时间之前不会回落。不同的第三预定距离和第四预定距离，是作为竖向抛飞的预定轨迹的参数而预先存储于无人机的机载控制装置15内的存储器中的“抛飞动作类型VS预设轨迹”的对应查找表中。

在本公开的示例性实施例中，例如，使无人机以所述预设轨迹行进包括：响应于辨识出一个单一抛飞动作的情形，控制无人机遵循所关联的预设轨迹而行进；和/或响应于辨识出至少两个单一抛飞动作的情形，控制无人机遵循所关联的至少两个预设轨迹的组合而行进。作为示例，将从预先存储于无人机的机载控制装置15内的存储器中的“抛飞动作类型VS预设轨迹”查找到无人机抛飞时所涉及的一个或更多个单一抛飞动作类型分别对应的预设轨迹；并且在辨识出至少两个单一抛飞动作类型的情况下，在控制无人机在第二时段行进S300中指令无人机执行所述预设轨迹的组合。

并且，在本公开的示例性实施例中，例如，在控制无人机在第二时段行进S300中，在使无人机以所述预设轨迹行进的同时，也使无人机携载的影像获取装置以所述预设拍摄参数拍摄，例如，可以采用预设的拍摄参数来拍摄目标物所处的环境全景。作为示例，将所述无人机的抛飞动作类型中的每个与预设拍摄参数相关联；以及使无人机携载的影像获取装置以所述预设拍摄参数拍摄。具体地，例如，当无人机被绕抛出点(例如用户在执行抛飞时刻的手的最终位置)为中心以环绕轨迹抛飞时，无人机的承载体12(例如云台)与其搭载的负载13(例如相机)协同工作以锁定操作对象(例如待拍摄的目标物)。具体地，例如，所述预设拍摄参数包括预设的构图规则，所述构图规则用于确保在无人机与所关联的预设轨迹行进时，目标物处于预设的构图位置中。例如，构图规则为将相机采集的视场划分为由一条或更多条线条划分的至少两个子区域(例如，二分法、四分法构图)，或甚至由多个线条划分的栅格区域(例如九宫格构图、4×4栅格构图)，并在例如在特定线条交会的点处作为相机瞄准的目标物的预设构图位置。在控制无人机在第二时段行进S300中，例如通过控制无人机的轨迹或云台的俯仰来执行这种构图规则。

具体地，在本公开的示例性实施例中，例如，所述构图规则包括无人机的机头方向基本上指向所述目标物，并且所述控制无人机在第二时段行进还包括：基于无人机的状态信息，通过采用所述构图规则，调节无人机在所关联的预设轨迹、或所关联的预设轨迹的组合上的位置，并且进一步地调节无人机携载的影像获取装置的拍摄横向和俯仰角度，以使得所述目标物处于预设的构图位置中。从而能够在无需额外的外置控制装置及相关手动控制操作的情况下，实现以简便的方式准确快速地将目标物按照预设构图规则置入所需构图位置，从而能够最高效率完成无人机的拍摄动作。例如，将待拍摄的远景置于所述影像获取装置采集的取景窗口内的大约1/3处的位置。

由于在抛飞之前用手承托无人机，而在抛飞后的瞬间撤去对无人机的约束，此过程无人机在完全与手脱离后，容易由于在动力装置14尚未提供升力、或尚未来得及响应辨识出无人机的抛飞动作，而导致在一段有限时段内的无人机单独地受重力加速度作用，对抛飞时刻的高度有所影响，导致在抛飞后的所述有限时段内实际轨迹与对应的预定轨迹在高度上有差异，从而导致轨迹不完全相符。从而有必要在抛飞过程中对实际轨迹的高度进行调节以尽早符合所需的预定轨迹。

具体地，例如，所述控制无人机在第二时段行进还包括对无人机的高度加以调节，包括：响应于判定无人机尚未被抛飞的情形，基于采集的所述无人机的位置，控制无人机的动力装置运行于怠速状态；和响应于判定无人机已被抛飞的情形，判定所述无人机处于第二时间内，且采用开环控制策略，控制无人机的动力装置从怠速状态迅速提高输出动力，使得无人机的高度在预定的第二时间阈值内基本上达到所关联的预设轨迹、或所关联的预设轨迹的组合上的对应位置处的高度。由于采用开环控制策略，可设置较之单纯闭环控制更小的第二时间阈值。为在保证高度调节的快速的同时兼顾准确性和收敛性，可在对无人机的高度加以调节的末尾加入闭环控制策略。

类似地，在水平方向上，例如，由于通常预设轨迹是有路径长度限制的，从而需要对经过路径的累计行程进行判断以便于无人机沿着预设轨迹行进至接近于预设的终止点时，进行行程的准确判断。另外，也有可能在抛飞后的一端时间内存在着实际轨迹与对应的预定轨迹在水平行程上有差异，从而导致轨迹不完全相符。从而有必要在抛飞过程中对无人机经历的实际轨迹的水平行程进行判断以利于进行调节以尽早符合所需的预定轨迹。

具体地，作为示例，所述控制无人机在第二时段行进还包括例如：基于所采集的状态信息，判断无人机处于所关联的预设轨迹中的位置。

并且，进一步地，所述控制无人机在第二时段行进还例如包括，响应于所述判断无人机处于所关联的预设轨迹中的位置的判断结果，对无人机进行变速操作，例如，在即将达到终止点之前预先对无人机减速，更具体地例如匀速减速或变速减速、或先加速后减速，使得无人机在预设轨迹的终止点处终止行程。进一步地，作为示例，所述预先对无人机进行变速操作例如，采用闭环控制策略，控制所述无人机在预设轨迹的终止点处终止行程并且保持悬停。并且，例如，所述闭环控制策略至少包括以下各项之一：PID控制，或PD控制。

控制无人机在第二时段行进还包括：在达到终止点后，所述无人机返回所述第二时段的起始段的位置或预设的终止位置。

在本公开的示例性实施例中，在抛飞过程中，控制无人机在第二时段行进S300还例如需要控制无人机的动力装置以对自身的姿态进行稳定，以确保无人机所搭载的承载体12及其上的负载13获得姿态稳定的基础。例如，所述控制无人机在第二时段行进还包括对无人机进行自稳，包括：在通过所述判断无人机处于所关联的预设轨迹中的位置以判断无人机尚未达到所关联的预设轨迹的终止点时，基于所采集的状态信息，通过姿态算法得出无人机的俯仰轴和横滚轴在当前状态下分别相比于所述第一时段的末段的姿态值的差值，且响应地调节无人机的俯仰轴和横滚轴至各自预定的角度范围；和继而通过控制无人机的动力装置使得无人机呈与地平面维持平行的自稳状态。

在实际应用中，这种无人机的抛飞是不同于诸如利用外置的控制装置进行手动精确控制的特殊应用模式，从而有必要使得无人机在不需要抛飞时被锁定，且在需要抛飞时被激活。具体地，作为示例，例如，所述方法还包括采集无人机在抛飞过程的状态信息之前的对无人机的动作进行触发，例如，实时监测无人机的触发信号，并且响应于所检测到的无人机的触发信号，控制无人机启动并且开始所述对无人机的动作进行触发。

作为具体的实施方式，所述触发信号例如包括以下的至少一种，例如一次或多次拍打无人机机体、一次或多次点击与无人机成信号连通的控制装置的电源键或控制键、在所述控制装置的触摸屏或触摸板上绘出预定的图案轨迹、对用户执行人体特征识别以与存储的用户特征比对(例如，包括但不限于人脸识别、声纹识别、指纹识别、虹膜识别、巩膜识别等)、和它们的组合。

并且，在无人机需要执行抛飞时，一旦抛飞前的姿态角不正确，例如，机体俯仰得以特定角度朝向地面，则容易导致抛飞的故障或失败。从而需要对姿态角的检测和判断姿态角检测值是否合格。具体地，所述状态信息包括所述无人机的姿态角，且所述辨识无人机的抛飞动作还包括对于无人机的姿态角的判断，包括：判断无人机的姿态角是否在适于安全解锁的姿态角阈值范围内；和响应于超出姿态角阈值范围的姿态角，发出警报信号且返回对无人机的动作进行触发。

至此已结合附图详细描述了根据本公开实施例用于控制无人机的抛飞的方法的技术方案。

通过上述的用于控制无人机抛飞的方法，实现了在对场地无特定要求情况下的抛飞，且能够通过辨识出无人机的抛飞动作来控制无人机的行进及其轨迹，简化了无人机的控制系统，无需额外的与无人机通信的控制装置，且简化了操作，在抛飞期间和之后无需任何手动输入指令和后续跟踪控制即可实现对无人机的控制流程。

以下将结合图6所述来详细描述根据本公开的实施例的用于控制无人机的抛飞的装置的功能构造。图6示出根据本公开实施例，一种用于控制无人机的装置的框图。

根据本公开的总体构思，在本公开实施例的又一方面，如图6所示，提供一种用于控制无人机的装置，其中，所述的装置包括以下模块：采集模块100，被配置成用以采集无人机在抛飞过程的状态信息，所述抛飞过程至少包括无人机处于尚未抛飞受持续的或间歇的约束的第一时段，和无人机处于已被抛飞的持续不受约束的第二时段；判定模块200，被配置成用以基于状态信息辨识无人机的抛飞动作；和指令模块300，被配置成用以基于辨识出的所述抛飞动作，控制无人机在第二时段行进。

基于上述实施例，作为示例，例如在判定了无人机已被抛飞之后，采集无人机的抛飞过程信息，诸如位移、速度、加速度、在开始抛飞至脱离人手的过程中加速度随着位移的积分值、在开始抛飞至脱离人手的过程中无人机的压力随时间变化的曲线；继而，基于这些抛飞过程信息，与基于存储于无人机的机载控制装置15内的存储器中的“抛飞过程信息VS抛飞动作类型”的对应查找表中进行检索以关联得到匹配的抛飞动作类型，从而完成抛飞动作识别。

识别出的抛飞动作可以是单一类型的抛飞动作类型，也可以是复合的抛飞动作类型(即至少两个抛飞动作类型的叠加)。作为替代的实施例，在识别出至少两个抛飞动作类型时，例如，基于每个抛飞动作类型的运动参数的量值，例如初速度、加速度随位移的积分值等的大小，作为单个抛飞动作类型的显著程度，由此判断出体现得较为显著的抛飞动作类型，并且可以至少部分地选择性地省略其它较低显著程度的抛飞动作类型。

在无人机电机启动之后，用户例如手持无人机并做功以赋予无人机初速，并且继而以特定的动作往外抛出，无人机的控制装置识别出该动作(例如通过识别该动作产生的IMU行程而实现)，由此生成特定命令使无人机以与动作相关联的轨迹往外飞出。无人机进入预定轨迹时同时进行例如视频录制，完成与各种特定轨迹相关联的的特定视场和视角的拍摄。由此，简化了无人机系统的结构、实现了高效的无人机的启航过程及其控制操作。

在进一步的实施例中，作为示例，所述指令模块300被配置成用以控制无人机在第二时段行进，包括：在基于状态信息辨识无人机的抛飞动作之后，将所述无人机的抛飞动作类型中的每个与无人机的预设轨迹相关联；以及使无人机以所述预设轨迹行进。

通过将所识别的抛飞动作类型与预设的运动轨迹相匹配，可以在无需外置的额外控制装置的情况下即简单地确定无人机即将运行经过的轨迹，不仅简化了系统结构，也提升了操作的自动化水平，便于通过简单地选择手动抛飞动作即可选择所需的无人机轨迹、和相应的无人机拍摄轨迹。

在本公开的示例性实施例中，所述无人机的抛飞动作类型中的每个所关联的预设轨迹和/或预设拍摄参数各自不同。

在本公开的示例性实施例中，参见图6所示，首先执行所述采集模块100连续地执行信息采集，或以足够小的时间间隔进行采样。所采集的无人机在抛飞过程中的所述状态信息例如包括以下至少一项：速度；加速度；位置；姿态角；位移，包括无人机相对于指定参照物的距离；无人机的压力变化曲线。

作为示例，如图6所示，基于所述采集模块100获得的状态信息执行抛飞判定。例如，利用惯性测量单元(IMU)来识别出所需指令执行的抛飞之后的动作。首先，基于状态信息，判定无人机是否已被抛飞。

在本公开的示例性实施例中，例如，所述判定模块200包括确定模块201和辨识模块202，所述确定模块201被配置成基于状态信息，在所述第一时段判定无人机是否已被抛飞；所述辨识模块202被配置成用以基于状态信息，在所述第二时段辨识无人机的抛飞动作；并且当所述确定模块201判定无人机已被抛飞时，所述抛飞过程从第一时段变为第二时段，并且所述辨识模块202开始辨识无人机的抛飞动作。

在本公开的示例性实施例中，所述确定模块201判定无人机是否已被抛飞包括以下至少一项。作为示例，判定无人机处于已脱离持续的约束，包括以下至少一项：所述确定模块201可以配置成响应于无人机处于加速度变为基本上重力加速度，且速度为零值或速度不具备竖直向下分量的非零值的情形，判定无人机处于已脱离持续的约束的状态；所述确定模块201也可以配置成响应于无人机的压力变化曲线下降为零的情形，判定无人机处于已脱离持续的约束的状态；和所述确定模块201还可以配置成响应于无人机相对于指定参照物之间的距离大于第一距离阈值的情形，判定无人机处于已脱离持续的约束的状态。

并且，特别是，对于利用压力变化曲线的上述方式，所述确定模块201判定无人机的压力变化曲线下降为零包括：判定无人机的压力变化曲线逐渐趋近于并基本上贴合预设的抛飞过程压力曲线、直至压力变为零值；或判定无人机的压力变化曲线在一定时刻后基本上呈单调下降至零。

通过以上示例性实施例，可以有效地判定出无人机脱离人手的时刻。并且，虽然只需以上所述示例性方法之一，即可有效判定是否无人机已脱离人手；但为准确性起见，还可以选择性地同时采用至少两种上述示例性方法的叠加来进行对于脱离人手的双重或多重校验。

然而，在实践中，例如无人机由于用户无意地遇到颠簸或手滑等情况使得瞬时不接触无人机但无人机仍在手中、或用户有意地在手中小幅度抛起又抓回无人机，从而存在着无人机短暂脱离人手但却实质上并未被抛飞的“伪抛飞”情形。为避免这种“伪抛飞”被识别为抛飞，继续由确定模块201进行基于状态信息判定无人机是否已被抛飞。

在本公开的示例性实施例中，例如，当所述确定模块201已判定无人机处于已脱离持续的约束的状态时，响应于无人机处于已脱离持续的约束的状态维持大于等于第一时间阈值的情形，所述确定模块201进而认定无人机已脱离人手且并未被抓回，从而实质上进入抛飞状态。之后，从确定模块201切换的工作切换为辨识模块202的工作以辨识无人机的抛飞动作。

作为示例，所述辨识模块202辨识无人机的抛飞动作包括：通过检测所述第一时段的末段至所述第二时段的起始段中的速度、加速度和位移中的至少一项，所述辨识模块202辨识无人机的预先限定的多个抛飞动作类型中的至少一项。

关于预设的抛飞动作类型，可以选择为若干基本类型。例如，如图3(b)至3(d)所示，预先限定的多个所述抛飞动作类型至少包括：平置放飞，线性抛飞，和环绕抛飞。如图所示，平置放飞是指在平托无人机的状态放飞；线性抛飞是指以大致朝单一方向远离抛出点的放飞；环绕放飞是指以大致特定点(例如抛出点)为中心向外螺旋的方式抛出无人机。

并且，作为示例，所述辨识模块202辨识无人机的预先限定的多个抛飞动作类型中的至少一项通过以下方式中的至少一项来辨识所述抛飞动作类型：通过检测所述第一时段的末段中的加速度的方向和/或速度的方向，辨识所述抛飞动作类型；或通过检测所述第二时段的起始段中的速度的方向，辨识所述抛飞动作类型。

在本公开的示例性实施例中，由于如上所述的三种示例性的抛飞动作的基本类型的速度和/或加速度矢量在是否非零、以及各自的具体运行形式方面差异很大，从而所述辨识模块202可以基于此原理来辨识出所述抛飞动作类型。

具体地，所述辨识模块202辨识所述抛飞动作类型包括以下至少一项。例如，如图3(b)所示，响应于无人机保持零速度的情形，所述抛飞动作被辨识为平置放飞。作为示例，如图3(c)和图3(d)所示，响应于无人机在所述第一时段的末段中的加速度的方向与在所述第二时段的起始段中的速度的方向的夹角小于预定角度阈值，则所述抛飞动作被辨识为线性抛飞；对照地，响应于无人机在所述第一时段的末段中的加速度的方向与在所述第二时段的起始段中的速度的方向的夹角大于预定角度阈值，则所述抛飞动作被辨识为环绕抛飞。

作为一种替代的实施例，例如，也可响应于无人机在所述第二时段的起始段中的速度包括从无人机的位置背离无人机在所述第一时段的末段的位置的速度矢量、并且所述速度矢量沿水平方向和竖直方向中的至少一个方向(即，存在着速度在水平方向上的分量或在竖直方向上的分量)的情形，所述抛飞动作被辨识为线性抛飞；另外，响应于无人机在所述第二时段的起始段中的速度包括从无人机的位置朝向无人机在所述第一时段的末段的位置的第一速度矢量和与所述第一速度矢量成角度的(例如，垂直的)第二速度矢量、并且所述第一速度矢量沿水平方向和竖直方向中的至少一个方向(例如，所述第一速度矢量是指向所述固定点的径向速度分量，且所述第二速度矢量是与所述径向速度分量相切的法向速度分量)的情形，所述抛飞动作被辨识为环绕抛飞；此外，响应于无人机在所述第二时段的起始段中的速度包括从无人机的位置背离无人机在所述第一时段的末段的位置的第一速度矢量和与所述第一速度矢量成角度的(例如，垂直的)第二速度矢量、并且所述第一速度矢量沿水平方向和竖直方向中的至少一个方向(例如，所述第一速度矢量是背离所述固定点的径向速度分量，且所述第二速度矢量是与所述径向速度分量相切的法向速度分量)的情形，所述抛飞动作被辨识为是一种曲线运动，实质上可视为环绕抛飞与线性抛飞的合成，且无人机的速度在无人机的位置与无人机在所述第一时段的末段的位置之间的连线的方向上的分量背离无人机在所述第一时段的末段的位置。

在一种替代的示例性实施例中，还例如，预先限定的多个所述抛飞动作类型包括以下至少一项：平置放飞，线性抛飞，和环绕抛飞；以及所述辨识模块202辨识无人机的预先限定的多个抛飞动作类型中的至少一项包括通过检测所述第一时段内的预设条件下的无人机的运动轨迹来直接地辨识所述抛飞动作类型。具体而言，例如，辨识所述抛飞动作类型包括以下至少一项：响应于所述第一时段内的预设条件下的无人机的运动轨迹为点的情形，所述抛飞动作被辨识为平置放飞；响应于所述第一时段内的预设条件下的无人机的运动轨迹为直线的情形，所述抛飞动作被辨识为线性抛飞；和响应于所述第一时段内的预设条件下的无人机的运动轨迹为曲线的情形，所述抛飞动作被辨识为环绕抛飞。所述初始运动轨迹的获取例如是通过无人机携载的惯性测量单元(IMU)、全球卫星导航系统(GNSS，包括例如GPS，GLONASS，Galileo，北斗等)来进行的。

在本公开的示例性实施例中，对应地，指令模块300被配置成指令对应于所辨识出的示例性抛飞动作的基本类型而匹配了各自相关联的预设轨迹。具体而言，所述预设轨迹包括：悬停位置，平移轨迹，和悬停位置几种基本类别。所述悬停位置是指，如图3(b)所示，响应于所述抛飞动作被辨识为平置放飞的情形，无人机的轨迹是受控制以悬停在第二时段的起始段的位置处。所述平移轨迹是指，如图3(c)所示，响应于所述抛飞动作被辨识为线性抛飞的情形，无人机的轨迹是受控制以执行从第二时段的起始段的位置处开始的平移运动。环绕轨迹是指，如图3(d)所示，响应于所述抛飞动作被辨识为环绕抛飞的情形，无人机的轨迹是受控制以执行以预先限定的特定位置(例如，无人机在第二时段的起始段的位置、或该时刻抛飞所述无人机的用户或设备的所在位置)为中心的螺旋状延伸(例如，相对于所述中心而呈逐渐向外扩展的曲线，例如渐开线)的环绕运动。

作为示例，所述线性抛飞类型的抛飞动作还可以被进一步细分，从而对应于进一步具备细化区别的不同抛飞轨迹。例如，在本公开的示例性实施例中，分别如图4(a)和图5(a)所示，所述线性抛飞还可通过进一步细分为包括以下至少一种子类型，即侧向抛飞和竖向抛飞。作为示例，当所述抛飞动作被所述辨识模块202辨识为线性抛飞时，所述辨识模块202辨识所述抛飞动作类型还包括：通过检测所述第一时段的末段中的加速度的方向和/或速度的方向、或所述第二时段的起始段中的速度的方向，辨识所述线性抛飞的子类型。

在本公开的示例性实施例中，由于如上线性抛飞的两种示例性子类型在各自的方向性方面差别很大，从而可以基于此原理来进一步执行辨识出所述抛飞动作类型。

在本公开的示例性实施例中，所述辨识模块202辨识所述线性抛飞的子类型包括以下至少一项。例如，如图4(a)所示，响应于无人机在所述第一时段的末段中包括水平方向上的加速度、或在所述第二时段的起始段中包括水平方向上的速度的情形，所述线性抛飞被辨识为侧向抛飞。另外，如图5(a)所示，响应于无人机在所述第一时段的末段中的加速度、或在所述第二时段的起始段中的速度基本上沿着竖直方向的情形，所述线性抛飞被辨识为竖向抛飞。更具体地，例如，可以预先设定一个作为加速度矢量的竖直分量与水平分量之间的加速度比例阈值，或一个作为速度矢量的竖直分量与水平分量之间的速度比例阈值，由此，当实际的加速度矢量的竖直分量与水平分量之间的加速度比例大于所述加速度比例阈值的情况下，判断为加速度的方向基本上沿着竖直方向；替代地或补充地，当实际的速度矢量的竖直分量与水平分量之间的速度比例大于所述速度比例阈值的情况下，判断为速度的方向基本上沿着竖直方向。

在本公开的更进一步的示例性实施例中，例如，如图4(b)至4(c)所示，所述侧向抛飞还可继续细分为包括至少两个次级子类型，即轻抛放飞和重抛放飞。作为示例，当所述线性抛飞被辨识为侧向抛飞时，所述辨识模块202辨识所述线性抛飞的子类型还包括：通过检测所述第二时段的起始段中的速度的方向和大小、和/或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值，辨识所述侧向抛飞的次级子类型。

具体地，在本公开的示例性实施例中，所述辨识模块202辨识所述侧向抛飞的次级子类型包括以下至少一项。如图4(b)所示，响应于无人机的速度基本上沿着水平方向，且速度的大小不超过第一速度阈值、或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值不超过第一积分阈值的情形，所述侧向抛飞被辨识为轻抛放飞。另外，作为示例，如图4(c)所示，响应于无人机的速度包括水平分量，且速度的大小大于等于第一速度阈值或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值大于等于第一积分阈值的情形，所述侧向抛飞被辨识为重抛放飞。在另外的又一实施例中，还响应于无人机的速度包括水平分量，且速度的水平分量的大小小于等于第一速度阈值或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值小于第一积分阈值的情形，所述侧向抛飞被辨识为沿水平方向的轻抛放飞与沿竖直方向的竖向放飞的合成由于对于轻抛和重抛而言，无人机在第二时段的起始段中的初速度量值有所区别，即无人机在第一时段的末段中的加速度沿位移的积分的量值有所区别，因而此处，通过限定第一速度阈值或第一积分阈值，能够在已辨识出无人机的侧向抛飞的情况下，来区分地辨识出无人机是受轻抛放飞还是重抛放飞。

在本公开的实施例中，对应地，当所述线性抛飞被辨识为侧向抛飞时，所述平移轨迹包括轻抛轨迹和重抛轨迹。轻抛轨迹是指，如图4(b)所示，响应于所述侧向抛飞被辨识为轻抛放飞的情形，无人机执行从第二时段的起始段的位置处开始的、水平位移量为第一预定距离的水平行进。重抛轨迹是指，如图4(c)所示，响应于所述侧向抛飞被辨识为重抛放飞的情形，无人机执行从第二时段的起始段的位置处开始的相对于水平方向倾斜成角度的、且水平位移量为比第一预定距离更大的第二预定距离的倾斜行进。此处，例如，不同的第一预定距离和第二预定距离，是作为侧向抛飞的预定轨迹的参数而预先存储于无人机的机载控制装置15内的存储器中的“抛飞动作类型VS预设轨迹”的对应查找表中。

在本公开的更进一步的示例性实施例中，例如，如图5(b)至5(c)所示，所述竖向抛飞还可继续细分为包括至少两个次级子类型，即轻推放飞和重推放飞。

作为示例，当所述线性抛飞被辨识为竖向抛飞时，所述辨识模块202辨识所述线性抛飞的子类型还包括：通过检测所述第二时段的起始段中的速度大小、和/或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值，辨识所述竖向抛飞的次级子类型。

具体地，在本公开的示例性实施例中，所述辨识模块202辨识所述竖向抛飞的次级子类型包括以下至少一项。如图5(b)所示，响应于无人机的速度的大小不超过第二速度阈值、或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值不超过第二积分阈值的情形，所述竖向抛飞被辨识为轻推放飞。另外，作为示例，如图5(c)所示，响应于无人机的速度的大小大于等于第二速度阈值或所述第一时段的末段中的加速度随着无人机的位移的积分值大于等于第二积分阈值的情形，所述竖向抛飞被辨识为重推放飞。

由于对于轻推和重推而言，无人机在第二时段的起始段中的竖直初速度量值有所区别，即无人机在第一时段的末段中的竖直加速度沿位移的积分的量值有所区别，因而此处，通过限定第二速度阈值或第二积分阈值，能够在已辨识出无人机的竖向抛飞的情况下，来区分地辨识出无人机是受轻推放飞还是重推放飞。

在本公开的实施例中，对应地，当所述线性抛飞被辨识为竖向抛飞时，所述平移轨迹包括轻推轨迹和重推轨迹。轻推轨迹是指，如图5(b)所示，响应于所述侧向抛飞被辨识为轻推放飞的情形，无人机执行从第二时段的起始段的位置处开始的、竖直位移量为第三预定距离的竖直行进。重推轨迹是指，如图5(c)所示，响应于所述侧向抛飞被辨识为重推放飞的情形，无人机执行从第二时段的起始段的位置处开始的、竖直位移量为比第三预定距离更大的第四预定距离的竖直行进。此处，例如，不同的第三预定距离和第四预定距离，是作为竖向抛飞的预定轨迹的参数而预先存储于无人机的机载控制装置15内的存储器中的“抛飞动作类型VS预设轨迹”的对应查找表中。

在本公开的示例性实施例中，例如，所述指令模块300使无人机以所述预设轨迹行进包括：响应于辨识出一个单一抛飞动作的情形，所述指令模块300控制无人机遵循所关联的预设轨迹而行进；和/或响应于辨识出至少两个单一抛飞动作的情形，所述指令模块300控制无人机遵循所关联的至少两个预设轨迹的组合而行进。作为示例，将从预先存储于无人机的机载控制装置15内的存储器中的“抛飞动作类型VS预设轨迹”查找到无人机抛飞时所涉及的一个或更多个单一抛飞动作类型分别对应的预设轨迹；并且在辨识出至少两个单一抛飞动作类型的情况下，上述指令模块300指令无人机执行所述预设轨迹的组合。

并且，在本公开的示例性实施例中，例如，在使无人机以所述预设轨迹行进的同时，也使无人机携载的影像获取装置以所述预设拍摄参数拍摄，例如，可以采用预设的拍摄参数来拍摄目标物所处的环境全景。作为示例，所述无人机的抛飞动作类型中的每个与预设拍摄参数相关联；以及所述指令模块300使无人机携载的影像获取装置以所述预设拍摄参数拍摄。具体地，例如，当无人机被绕抛出点(例如用户在执行抛飞时刻的手的最终位置)为中心以环绕轨迹抛飞时，无人机的承载体12(例如云台)与其搭载的负载13(例如相机)协同工作以锁定操作对象(例如待拍摄的目标物)。具体地，例如，所述预设拍摄参数包括预设的构图规则，所述构图规则用于确保在无人机与所关联的预设轨迹行进时，目标物处于预设的构图位置中。例如，构图规则为将相机采集的视场划分为由一条或更多条线条划分的至少两个子区域(例如，二分法、四分法构图)，或甚至由多个线条划分的栅格区域(例如九宫格构图、4×4栅格构图)，并在例如在特定线条交会的点处作为相机瞄准的目标物的预设构图位置。所述指令模块300例如通过指令无人机遵循轨迹或云台调节俯仰来执行这种构图规则。

具体地，在本公开的示例性实施例中，例如，所述构图规则包括无人机的机头方向基本上指向所述目标物，并且所述指令模块300还被配置成用以：基于无人机的状态信息，通过采用所述构图规则，调节无人机在所关联的预设轨迹、或所关联的预设轨迹的组合上的位置，并且进一步地调节无人机携载的影像获取装置的拍摄横向和俯仰角度，以使得所述目标物处于预设的构图位置中。从而能够在无需额外的外置控制装置及相关手动控制操作的情况下，实现以简便的方式准确快速地将目标物按照预设构图规则置入所需构图位置，从而能够最高效率完成无人机的拍摄动作。例如，将待拍摄的远景置于所述影像获取装置采集的取景窗口内的大约1/3处的位置。

例如，所述指令模块300还包括高度调节模块，所述高度调节模块被配置成用以：响应于判定无人机尚未被抛飞的情形，基于采集的所述无人机的位置，控制无人机的动力装置运行于怠速状态；和响应于已判定无人机已被抛飞的情形，判定所述无人机处于第二时间内，且采用开环控制策略，控制无人机的动力装置从怠速状态迅速提高输出动力，使得无人机的高度在预定的第二时间阈值内基本上达到所关联的预设轨迹、或所关联的预设轨迹的组合上的对应位置处的高度。由于采用开环控制策略，可设置较之单纯闭环控制更小的第二时间阈值。为在保证高度调节的快速的同时兼顾准确性和收敛性，可在对无人机的高度加以调节的末尾加入闭环控制策略。

另外，作为示例，所述指令模块300还包括行程判断模块，所述行程判断模块被配置成用以：基于所采集的状态信息，判断无人机处于所关联的预设轨迹中的位置。

并且，进一步地，所述指令模块300还包括变速模块，所述变速模块被配置成用以：响应于判断无人机处于所关联的预设轨迹中的位置的判断结果，预先对无人机进行变速操作，例如，在即将达到终止点之前减速，使得无人机在预设轨迹的终止点处终止行程。进一步地，作为示例，所述变速模块预先对无人机进行变速操作包括：采用闭环控制策略，控制所述无人机在预设轨迹的终止点处终止行程并且保持悬停。并且，例如，所述闭环控制策略至少包括以下各项之一：PID控制，或PD控制。

所述指令模块300控制无人机在第二时段行进还包括：在达到终止点后，所述无人机返回所述第二时段的起始段的位置或预设的终止位置。

在本公开的示例性实施例中，例如，所述指令模块300还包括自稳模块，所述自稳模块被配置成用以：在通过所述判断无人机处于所关联的预设轨迹中的位置已判断无人机尚未达到所关联的预设轨迹的终止点时，基于所采集的状态信息，通过姿态算法得出无人机的俯仰轴和横滚轴在当前状态下分别相比于所述第一时段的末段的姿态值的差值，且响应地调节无人机的俯仰轴和横滚轴至各自预定的角度范围；和继而通过控制无人机的动力装置使得无人机呈与地平面维持平行的自稳状态。

此外，作为示例，例如，所述装置还包括触发模块，所述触发模块被配置成用以：实时监测无人机的触发信号，以及响应于所检测到的无人机的触发信号，控制无人机启动所述采集模块100并且开始采集无人机在抛飞过程的状态信息。

作为具体的实施方式，所述触发信号例如包括以下的至少一种，例如一次或多次拍打无人机机体、一次或多次点击与无人机成信号连通的控制装置的电源键或控制键、在所述控制装置的触摸屏或触摸板上绘出预定的图案轨迹、对用户执行人体特征识别以与存储的用户特征比对(例如，包括但不限于人脸识别、声纹识别、指纹识别、虹膜识别、巩膜识别等)、和它们的组合。

并且，在无人机需要执行抛飞时，具体地，所述判定模块200还包括姿态角判断模块，所述状态信息包括所述无人机的姿态角，且所述姿态角判断模块被配置成用以：判断无人机的姿态角是否在适于安全解锁的姿态角阈值范围内；和响应于超出姿态角阈值范围的姿态角，发出警报信号且返回启动所述触发模块。

通过上述的用于控制无人机抛飞的装置，实现了前述的用于控制无人机抛飞的方法的优点，在此不再赘述。

根据本公开的总体构思，在本公开实施例的再一方面，还提供一种无人机机载的控制装置，例如如图1所示的控制装置15，如图7所示，包括：存储器，被配置用于存储可执行指令；处理器，被配置用于执行存储器中所存储的可执行指令，以执行前述的用于控制无人机的方法。

需要注意的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，例如至少前述采集无人机在抛飞过程的状态信息S100、辨识无人机的抛飞动作S200(包括在所述第一时段判定无人机是否已被抛飞S201和在所述第二时间辨识无人机的抛飞动作S202)、和控制无人机在第二时段行进S300，是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质例如为磁碟、光盘、硬盘驱动器、闪存体、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

此外，在本文中被描述为通过方法的各步骤来实现的功能，也可以通过专用硬件、通用硬件与软件的结合等方式来实现。例如，被描述为通过专用硬件(例如，现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等)来实现的功能，可以由通用硬件(例如，中央处理单元(CPU)、微处理器(μP)、数字信号处理器(DSP))与软件的结合的方式来实现，反之亦然。此外，例如描述为通过WiFi芯片、蓝牙模块、NFC芯片/线圈等实现的功能，也可以由通用处理器(例如，CPU、DSP等)结合模数转换电路、放大电路、天线等硬件以及蓝牙、NFC、WiFi相关处理软件来实现，反之亦然。

根据本公开的总体构思，在本公开实施例的又再一方面提供了一种无人机系统，包括：无人机机体11；动力装置14，安装在无人机机体11上；以及前述控制装置15。

根据本公开的实施例，所述动力装置包括以下至少一项：电机、电调、或螺旋桨。

此外，根据本公开的实施例，所述无人机系统还包括机载的影像获取装置。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或更多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。