[发明专利]无人机实现跟踪目标的控制方法和控制装置

说明书

本发明公开了无人机实现跟踪目标的控制方法和控制装置。所述控制方法包括：在旋翼无人机飞行过程中实时调整航向角，以使旋翼无人机对准追踪目标；根据当前时刻的飞行参数计算得到下一时刻的期望位置；确定在当前时刻旋翼无人机是否触发避障条件；若触发避障条件，则根据预定避障策略计算旋翼无人机的第一期望速度；根据第一期望速度调整旋翼无人机的速度控制器的参数，以使旋翼无人机到达期望位置。若未触发避障条件，则根据期望位置计算旋翼无人机的第二期望速度；根据第二期望速度调整旋翼无人机的速度控制器的参数，以使旋翼无人机到达期望位置。该控制方法既可以保证旋翼无人机稳定地跟踪目标，又可以及时躲避障碍物。

技术领域

本发明属于无人机应用技术领域，具体地讲，涉及一种无人机实现跟踪目标的控制方法、控制装置、计算机可读存储介质、计算机设备。

背景技术

随着无人机控制技术以及传感器技术的发展，无人机场已经被应用越来越多的领域，比如石油管道巡检，水利巡检，电力巡检，光伏，风电巡检，道路，智慧城市/园区，军事等领域。无人机场通常包含两个主要部分：(1)无人机场停机坪；(2)旋翼无人机。无人机场停机坪主要作用：(1)为旋翼无人机自动充放电池；(2)将旋翼无人机获取的前端视屏图像数据通过网络传输给后台云端；(3)遥测数据转发；(4)自动收纳以及放飞无人机。

由于无人机场旋翼无人机在进行无人值班任务时，如巡逻，搜救，监视，智慧巡检等任务时，一方面，后台技术人员通过视频回传观测到目标并通知旋翼无人机锁定目标后，需要旋翼飞行器自动跟踪目标，并要求保持目标在旋翼无人机挂载的云台相机画面中央，即云台相机的方位角保持在零度附近，俯仰角保持在负45度附近，这种跟踪方式可以使旋翼无人机在跟踪目标的跟踪，目标时刻处于图像中心，并且使得相机云台在俯仰和方位具备足够的裕度，不会造成目标的丢失，如果使用的相机云台具备抗目标丢失和重新搜索目标的功能，那么旋翼无人机目标跟踪系统鲁棒性将会更好。另一方面，在旋翼无人机跟踪目标进行飞行过程中，特别是在城市中，飞行环境复杂多样，需要旋翼无人机具备避障功能。

发明内容

(一)本发明所要解决的技术问题

本发明解决的技术问题是：如何实现无人机对目标的稳定跟踪以及在跟踪过程中及时躲避障碍物。

(二)本发明所采用的技术方案

一种无人机实现跟踪目标的控制方法，所述控制方法包括：

在旋翼无人机飞行过程中实时调整航向角，以使所述旋翼无人机对准追踪目标；

根据当前时刻的飞行参数计算得到下一时刻的期望位置；

确定在当前时刻所述旋翼无人机是否触发避障条件；

若触发避障条件，则根据预定避障策略计算所述旋翼无人机的第一期望速度；

根据所述第一期望速度调整所述旋翼无人机的速度控制器的参数，以使所述旋翼无人机到达期望位置。

优选地，所述控制方法还包括：

若未触发避障条件，则根据所述期望位置计算旋翼无人机的第二期望速度；

根据所述第二期望速度调整所述旋翼无人机的速度控制器的参数，以使所述旋翼无人机到达期望位置。

优选地，在旋翼无人机飞行过程中实时调整航向角的方法为：

获取旋翼无人机携带的云台相机反馈的方位角Ψ；

根据方位角ψ计算期望航向角速率r：

r＝k_p·Ψ，

根据期望航向角速率r调整航向角速率控制器的参数，以调整航向角，其中k_p为航向角速率控制器的比例增益。