一种无人机坠落的判断方法、装置、无人机及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机坠落的判断方法、装置、无人机及存储介质。

背景技术

目前，无人机已经在很多领域得到了广泛的应用，无人机在飞行过程中，任何一个部件或环节的失常都有可能造成飞机失控并坠毁，从而造成对机体本身和机载设备的损害。

由于无人机发生坠落时无人机飞控的惯性传感器或加速度计失效，从而导致无法判断无人机的飞行姿态，所以无法有效判断无人机是否为坠落状态。

因此，如何有效判断无人机是否为坠落状态是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种无人机坠落的判断方法、装置、无人机及存储介质，能够有效判断无人机是否处于坠落状态。

第一方面，本发明实施例提供了一种无人机坠落的判断方法，包括：

确定所述无人机导航坐标系z轴方向的合力信息和重力信息；

根据所述合力信息和所述重力信息的比对结果，确定所述无人机是否处于坠落状态。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无人机坠落的判断装置，包括：

第一确定模块，用于确定所述无人机导航坐标系z轴方向的合力信息和重力信息；

第二确定模块，用于根据所述合力信息和所述重力信息的比对结果，确定所述无人机是否处于坠落状态。

第三方面，本发明实施例还提供了一种无人机，包括：一个或多个处理器、存储装置、独立电源以及分别与所述独立电源和所述处理器连接的采集装置；

所述独立电源用于单独为所述采集装置供电；

所述采集装置用于采集飞行高度和加速度；

所述存储装置，用于存储一个或多个程序；

所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器用于实现本发明任意实施例中所述的无人机坠落的判断方法。

第四方面，本发明实施例还提供了计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所提供的无人机坠落的判断方法。

本发明实施例提供了一种无人机坠落的判断方法、装置、无人机及存储介质，首先通过确定所述无人机导航坐标系z轴方向的合力信息和重力信息；然后根据所述合力信息和所述重力信息的比对结果，确定所述无人机是否处于坠落状态。利用上述技术方案，能够有效判断无人机是否处于坠落状态。

附图说明

图1为本发明实施例一所提供的一种无人机坠落的判断方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二所提供的一种无人机坠落的判断方法的流程示意图；

图3为本发明实施例二所提供的一种无人机坠落的判断方法中的示例流程图；

图4为本发明实施例三所提供的一种无人机坠落的判断装置的结构示意图；

图5为本发明实施例四所提供的一种无人机的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本发明实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

实施例一

图1为本发明实施例一所提供的一种无人机坠落的判断方法的流程示意图，该方法可适用于判断无人机是否处于坠落状态的情况，该方法可以由一种无人机坠落的判断装置来执行，其中该装置可由软件和/或硬件实现，并一般集成在无人机上，在本实施例中无人机可以为任意型号、任意大小的无人机。

如图1所示，本发明实施例一提供的一种无人机坠落的判断方法，包括如下步骤：

S110、确定所述无人机导航坐标系z轴方向的合力信息和重力信息。

在本实施例中，无人机导航坐标系可以为无人机导航系统中用于确定无人机位置坐标的全球地心坐标系，无人机导航坐标系可以包括x轴、y轴和z轴三个方向，即无人机所在位置点的坐标可以通过三维坐标表示。

在本实施例中，合力信息可以包括无人机导航坐标系z轴方向的合力以及z轴方向的合力加速度，合力可以理解为无人机的重力与无人机向上方向的牵引力的合力，即F

可选的，当合力信息包括合力加速度时，确定无人机导航坐标系z轴方向的合力信息可以为确定无人机导航坐标系z轴方向的合力加速度，在本实施例中，确定无人机导航坐标系z轴方向的合力加速度可以通过以下三种方式确定。

方式一、根据无人机当前的飞行高度计算合力加速度。

方式二、通过无人机上的加速度计获取合力加速度。

方式三、通过合力计算合力加速度。

以上三种方式可以根据实际情况任意选择，还可以通过其他任意方式获取合力加速度，此处不做具体限制。

具体的，确定所述无人机导航坐标系z轴方向的合力加速度，包括：获取所述无人机上气压计采集的飞行高度；对所述飞行高度进行二次积分得到所述合力加速度。

其中，飞行高度可以为无人机当前位置相对于地面的高度，合力加速度的确定方式可以包括：对无人机在当前位置处对应的飞行高度进行积分运算得到合力方向的速度，进一步对合力方向的速度进行积分运算得到合力方向的加速度即合力加速度。

可以理解的是，本实施例中可以通过无人机上的气压计采集无人机在当前位置处的飞行高度，还可以通过其他任意方式获取飞行高度，此处不做具体限制。示例性的，可以通过无人机上的定位系统获取飞行高度，还可以从无人机对应的应用程序上获取飞行高度。

具体的，确定所述无人机导航坐标系z轴方向的合力加速度，包括：将所述无人机上加速度计采集的加速度确定为所述合力加速度。

其中，加速度计可以为无人机飞控的惯性传感器中的加速度计，加速度计可以实时采集无人机当前时刻在z轴方向的加速度即合力加速度。

加速度计的工作原理为加速度计中的敏感元件将测点的加速度信号转换为相应的电信号，进入前置放大电路，经过信号调理电路改善信号的信噪比，再进行模数转换得到数字信号。

需要说明的是，本实施例中的气压计和加速度计可以为独立供电的元件，独立供电的作用在于避免当无人机处于坠落状态时无人机的传感器由于失效导致传感器无法采集重力信息与合力信息。若无人机的合力信息与重力信息由其他方式或元件采集，则需确保该元件为独立供电的元件。

在本实施例中，重力信息可以包括无人机的重力和无人机的重力加速度，通过无人机的重力加速度计算无人机重力的公式为G＝mg，即根据重力加速度可以计算无人机的重力或根据无人机的重力可以计算重力加速度。

进一步的，重力加速度的确定方式可以包括多种，在本实施例中，确定重力加速度，包括：根据无人机当前位置的纬度信息确定无人机在当前位置处的重力加速度。

需要说明的是，合力信息与重力信息每时每刻都会发生变化，无人机也可以实时确定合力信息以及重力信息。本实施例中确定的合力信息可以包括无人机在当前时刻的合力以及无人机在当前时刻的合力加速度；本实施例中确定的重力信息可以为无人机当前时刻对应位置坐标处的重力以及重力加速度。

可以理解的是，无人机在确定无人机导航坐标系z轴方向的合力信息和重力信息之后，还可以将合力信息与重力信息同步发送至无人机的微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)，MCU可以根据合力信息和重力信息进一步确定无人机是否处于坠落状态。其中，可以通过多种方式将合力信息与重力信息同步发送至MCU，示例性的，可以通过通信协议将合力信息与重力信息同步发送至MCU，通信协议可以为串行外设接口协议(SerialPeripheral Interface，SPI)。

S120、根据所述合力信息和所述重力信息的比对结果，确定所述无人机是否处于坠落状态。

在本实施例中，可以根据无人机的合力信息与无人机的重力信息是否相等确定无人机是否处于坠落状态。

进一步的，根据所述合力信息和所述重力信息的比对结果，确定所述无人机是否处于坠落状态，包括：在比对结果为所述合力信息与所述重力信息相等时，确定所述无人机处于坠落状态；在比对结果为所述合力信息与所述重力信息不相等时，确定所述无人机不处于坠落状态。

在本实施例中，根据合力信息和重力信息的比对结果，确定无人机是否处于坠落状态可以通过以下两种方式确定。

方式一、根据无人机在当前时刻的合力与无人机在当前时刻的重力的对比结果确定无人机是否处于坠落状态。

方式二、根据无人机在当前时刻的合力加速度与无人机在当前时刻的重力加速度的对比结果确定无人机是否处于坠落状态。

具体的，方式一中根据无人机在当前时刻的合力与无人机在当前时刻的重力的对比结果确定无人机是否处于坠落状态包括：

若无人机在当前时刻的合力与无人机在当前时刻的重力相等，则确定所述无人机处于坠落状态；

若无人机在当前时刻的合力与无人机在当前时刻的重力不相等，则确定所述无人机未处于坠落状态。

可以理解的是，可以根据无人机在当前时刻的合力与无人机在当前时刻的重力确定无人机在当前时刻的牵引力，计算公式为F

其中，若无人机在当前时刻的合力与无人机在当前时刻的重力相等，则表示无人机在当前时刻的牵引力为0，则可以确定此刻无人机处于坠落状态；若无人机在当前时刻的合力不等于无人机在当前时刻的重力，即包括无人机当前时刻的牵引力大于无人机当前时刻的重力或无人机当前时刻的牵引力小于无人机当前时刻的重力，则可以确定此刻无人机不处于坠落状态。具体的，若无人机当前时刻的牵引力大于无人机当前时刻的重力，则可以表示无人机正在向上飞行即无人机上升；若无人机当前时刻的牵引力大于无人机当前时刻的重力，则可以表示无人机正在向下飞行机即无人机下降。

本发明实施例一提供的一种无人机坠落的判断方法，首先确定所述无人机导航坐标系z轴方向的合力信息和重力信息；然后根据所述合力信息和所述重力信息的比对结果，确定所述无人机是否处于坠落状态。上述方法利用合力信息和重力信息的对比结果，能够有效判断无人机是否处于坠落状态。此外，通过独立电源系统为加速度计供电，使无人机损坏且自身传感器失效时仍能做出判断坠落策略。

实施例二

图2为本发明实施例二所提供的一种无人机坠落的判断方法的流程示意图，本实施例二在上述各实施例的基础上进行优化。在本实施例中，将确定所述无人机导航坐标系z轴方向的合力信息和重力信息，进一步具体化为：将所述无人机上加速度计采集的加速度确定为所述牵引加速度；根据无人机当前位置的纬度信息确定无人机当前的重力加速度。进一步地，本实施例还将根据所述合力信息和所述重力信息的比对结果，确定所述无人机是否处于坠落状态，进一步具体化为：若所述无人机的牵引加速度与所述无人机的重力加速度相等，则确定所述无人机处于坠落状态；若所述无人机的牵引加速度与所述无人机的重力加速度不相等，则确定所述无人机不处于坠落状态。本实施例尚未详尽的内容请参考实施例一。

如图2所示，本发明实施例二提供的一种无人机坠落的判断，包括如下步骤：

S210、将所述无人机上加速度计采集的加速度确定为所述合力加速度。

可选的，可以通过无人机飞控中的惯性传感器中的加速度计实时采集无人机的加速度，将该加速度作为合力加速度。

其中，加速度计可以为独立供电的加速度计，即该加速度计有独立的供电系统。

S220、根据无人机当前位置的纬度信息确定无人机当前的重力加速度。

具体的，可以通过重力加速度与纬度信息的对应关系计算重力加速度，计算公式如下：

g＝9.7803×(1+0.0053024sin

其中，ψ表示无人机当前位置的纬度信息，g表示无人机在当前位置处的重力加速度。

由上述公式可知，无人机的重力加速度是由无人机当前位置的纬度信息决定的，无人机在不同位置处都对应不同的重力加速度。

S230、判断所述无人机的合力加速度与所述无人机的重力加速度是否相等。

S240、若所述无人机的合力加速度与所述无人机的重力加速度相等，则确定所述无人机处于坠落状态，并触发安全防护动作。

在本步骤中，根据公式ma＝mg-F

其中，确定无人机处于坠落状态后，可以发送防护指令至无人机的主控制器触发安全防护动作，安全防护动作可以根据无人机属性确定，此处不做具体限制。示例性的，若无人机上安装有降落伞，则安全防护动作为打开无人机上安装的降落伞。S250、若所述无人机的合力加速度与所述无人机的重力加速度不相等，则确定所述无人机未处于坠落状态。

在本步骤中，根据公式ma＝mg-F

进一步的，当F

本发明实施例二提供的一种无人机坠落的判断方法，具体化了确定无人机合力信息与重力信息的方式以及根据合力信息和重力信息的比对结果确定无人机是否处于坠落状态。该方法利用独立供电的加速度计采集无人机的合力加速度，能够避免无人机处于坠落过程中无法为加速度计供电造成加速度计无法准确采集无人机加速度的情况。因此，可通过独立系统供电加速度计，使无人机损坏时自身传感器失效时仍能做出判断策略。此外，通过无人机的合力加速度和重力加速的对比能够有效确定无人机是否处于坠落状态。

本发明实施例在上述各实施例的技术方案的基础上，提供了一种具体的实施方式。

图3为本发明实施例二所提供的一种无人机坠落的判断方法中的示例流程图，如图3所示，示例性的一种无人机坠落的判断方法的过程包括如下过程：通过全球定位系统(Global Positioning System，GPS)获取无人机当前位置的纬度信息；根据纬度信息计算无人机在当前位置的重力加速度；通过无人机的加速度计获取飞机每一时刻的合力加速度；将重力加速度与合力加速度进行比对；判断重力加速度是否等于合力加速度，若相等，则确定无人机未处于坠落状态；若不相等，则确定无人机处于坠落状态，并触发安全防护动作。

实施例三

图4为本发明实施例三所提供的一种无人机坠落的判断装置的结构示意图，该装置可适用于判断无人机是否处于坠落状态的情况，其中该装置可由软件和/或硬件实现，并一般集成在无人机上。

如图4所示，该装置包括：第一确定模块410以及第二确定模块420。

第一确定模块410，用于确定所述无人机导航坐标系z轴方向的合力信息和重力信息；

第二确定模块420，用于根据所述合力信息和所述重力信息的比对结果，确定所述无人机是否处于坠落状态。

在本实施例中，无人机坠落的判断装置首先通过第一确定模块410确定所述无人机导航坐标系z轴方向的合力信息和重力信息；然后通过第二确定模块420根据所述合力信息和所述重力信息的比对结果，确定所述无人机是否处于坠落状态。

本实施例提供了一种无人机坠落的判断装置，能够有效判断无人机是否处于坠落状态。

进一步的，所述合力信息包括合力加速度。

在上述优化的基础上，第一确定模块410包括合力信息确定单元以及重力信息确定单元。

合力信息确定单元，用于获取所述无人机上气压计采集的飞行高度；对所述飞行高度进行二次积分得到所述合力加速度。

合力信息确定单元，还用于将所述无人机上加速度计采集的加速度确定为所述合力加速度。

进一步的，重力信息确定单元用于：根据无人机当前位置的纬度信息确定无人机在当前位置处的重力加速度。

进一步的，第二确定模块420具体用于：在比对结果为所述合力信息与所述重力信息相等时，确定所述无人机处于坠落状态，并触发安全防护动作；

在比对结果为所述合力信息与所述重力信息不相等时，确定所述无人机不处于坠落状态。

上述无人机坠落的判断装置可执行本发明任意实施例所提供的无人机坠落的判断方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图5为本发明实施例四所提供的一种无人机的结构示意图。如图5所示，本发明实施例四提供的无人机包括：一个或多个处理器51和存储装置52、独立电源53以及分别与独立电源53和处理器51连接的采集装置54；独立电源53用于单独为采集装置54供电；采集装置54用于采集飞行高度和加速度；该无人机中的处理器51可以是一个或多个，图5中以一个处理器51为例；存储装置52用于存储一个或多个程序；所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器51执行，使得所述一个或多个处理器51实现如本发明实施例中任一项所述的无人机坠落的判断方法。

进一步的，采集装置54包括气压计和加速度计。

其中，气压计可以采集无人机的飞行高度，加速度计可以获取无人机的合力加速度。

所述无人机还可以包括：输入装置55和输出装置56。

无人机中的处理器51、存储装置52、独立电源53、采集装置54、输入装置55和输出装置56可以通过总线或其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

该无人机中的存储装置52作为一种计算机可读存储介质，可用于存储一个或多个程序，所述程序可以是软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例一或二所提供无人机坠落的判断方法对应的程序指令/模块(例如，附图4所示的无人机坠落的判断装置中的模块，包括：第一确定模块410以及第二确定模块420)。处理器51通过运行存储在存储装置52中的软件程序、指令以及模块，从而执行无人机的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的无人机坠落的判断方法。

存储装置52可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据无人机的使用所创建的数据等。此外，存储装置52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。在一些实例中，存储装置52可进一步包括相对于处理器51远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。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。

输入装置55可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与无人机的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置55可包括显示屏等显示设备。

并且，当上述无人机所包括一个或者多个程序被所述一个或者多个处理器51执行时，程序进行如下操作：

确定所述无人机导航坐标系z轴方向的合力信息和重力信息；

根据所述合力信息和所述重力信息的比对结果，确定所述无人机是否处于坠落状态

实施例五

本发明实施例五提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于执行无人机坠落的判断方法，该方法包括：

确定所述无人机导航坐标系z轴方向的合力信息和重力信息；

根据所述合力信息和所述重力信息的比对结果，确定所述无人机是否处于坠落状态。

可选的，该程序被处理器执行时还可以用于执行本发明任意实施例所提供的无人机坠落的判断方法。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可擦式可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式CD-ROM、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于：电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、无线电频率(Radio Frequency，RF)等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。