无人机返航方法、设备、无人机和存储介质
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返航方法、设备、无人机和存储介质。
背景技术
随着商用无人机越来越多地渗透到人们的日常生活和各行各业的工作中，其安全性变得越来越重要。无人机自动返航技术是保证无人机安全性非常重要的一部分。无人机自动返航是指：无人机自动地、不需要人为干预地选择一条路径返回预先设定好的返航位置(Home点)。
相关技术中，一般采用如下方案进行自动返航：无人机垂直上升到预先设定的高度；然后再沿一条水平直线前进到返航点的正上方；最后垂直下降到返航目的地的地面。上述方案中，由于无人机的垂直下降速度较慢，从高空下降这一过程所需要耗费的时间和电量都比较多，因此自动返航过程所需要耗费的时间和电量较多。由于无人机的续航时间一般较短，因此大大增加了在自动返航过程中出现电量过低导致无人机从空中坠落的风险。
发明内容
本发明提供一种无人机返航方法、设备、无人机和存储介质，缩减了返航的时间，减少了无人机的电池电量的损耗。
第一方面，本发明提供一种无人机返航方法，包括：
控制无人机垂直上升至第一预设位置；
控制所述无人机从所述第一预设位置沿水平方向飞行至第二预设位置，所述第二预设位置是根据所述第一预设位置的位置信息、第三预设位置的位置信息和倾斜飞行角度确定的；
控制所述无人机从所述第二预设位置沿所述倾斜飞行角度的方向飞行至所述第三预设位置，所述第三预设位置处于预设返航位置上方；
控制所述无人机从所述第三预设位置沿垂直方向降落至所述预设返航位置。
第二方面，本发明提供一种无人机控制设备，包括：存储器、处理器；
其中，所述存储器用于存储指令；
所述处理器用于运行所述指令以实现：
控制无人机垂直上升至第一预设位置；
控制所述无人机从所述第一预设位置沿水平方向飞行至第二预设位置，所述第二预设位置是根据所述第一预设位置的位置信息、第三预设位置的位置信息和倾斜飞行角度确定的；
控制所述无人机从所述第二预设位置沿所述倾斜飞行角度的方向飞行至所述第三预设位置，所述第三预设位置处于预设返航位置上方；
控制所述无人机从所述第三预设位置沿垂直方向降落至所述预设返航位置。
第三方面，本发明提供一种无人机，包括：
机身；
配置在机身上的动力系统，用于为所述无人机提供移动的动力；
如第二方面中任一项所述的无人机控制设备。
第四方面，本发明提供一种存储介质，包括：可读存储介质和计算机程序，所述计算机程序用于实现上述第一方面任一实施方式提供的无人机返航方法。
本发明提供一种无人机返航方法、设备、无人机和存储介质。通过控制无人机在返航时先沿直线飞行然后沿倾斜飞行角度的方向进行斜飞，进而缩减了返航的时间，减少了无人机的电池电量的损耗，更进一步可以降低无人机在返航时由于电量不足而导致的各种风险，提升了无人机自动返航的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的无人机返航方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的无人机返航示意图；
图3为本发明另一实施例提供的无人机返航示意图
图4为本发明另一实施例提供的无人机返航方法的流程图；
图5为本发明一实施例提供的无人机控制设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先对本发明所涉及的应用场景进行介绍：
本发明实施例提供的无人机返航方法，应用于无人机返航场景中，以缩减返航的时间，减少无人机的电池电量的损耗。其中，该方法可以由无人机控制设备执行，该无人机控制设备可以是集成在无人机中；或与无人机分离，本发明实施例对此并不限定。
本发明实施例中的无人机例如为多旋翼无人机。示例的，可以是四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机；本发明实施例中的无人机还可以是垂直起降无人机或固定翼无人机。
本发明实施例提供的方法可由无人机控制设备如该无人机控制设备的处理器执行相应的软件代码实现，也可由该无人机控制设备在执行相应的软件代码的同时，通过和服务器进行数据交互来实现，如服务器执行部分操作，来控制无人机控制设备执行该无人机返航方法。
下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1是本发明提供的无人机返航方法一实施例的流程示意图。如图1、图2所示，本实施例提供的方法，包括：
步骤101、控制无人机垂直上升至第一预设位置。
具体的，在无人机进行返航时，控制无人机从返航的起始位置(该起始位置即为无人机开始自动返航时的位置)垂直上升至第一预设位置，该第一预设位置的高度可以根据无人机返航过程中经过区域的环境确定，即基于无人机的飞行安全考虑预先设定该第一预设位置所处的高度。
步骤102、控制无人机从第一预设位置沿水平方向飞行至第二预设位置，第二预设位置是根据第一预设位置的位置信息、第三预设位置的位置信息和倾斜飞行角度确定的。
具体的，在控制无人机从第一预设位置沿水平方向飞行至第二预设位置之前，需要确定第二预设位置，具体可以根据第一预设位置的位置信息、第三预设位置的位置信息以及倾斜飞行角度确定，其中第三预设位置处于预设返航位置上方的一定高度处，该高度可以基于安全考虑预先设定。倾斜飞行角度可以根据无人机的速度参数确定，例如根据最大返航速度确定，该最大返航速度包括最大返航水平速度和最大返航垂直速度两个分量。
步骤103、控制无人机从第二预设位置沿倾斜飞行角度的方向飞行至第三预设位置，第三预设位置处于预设返航位置上方。
步骤104、控制无人机从第三预设位置沿垂直方向降落至预设返航位置。
具体的，控制无人机从第二预设位置沿倾斜飞行角度的方向飞行至第三预设位置，并从第三预设位置沿垂直方向降落至预设返航位置。
本实施例的方法，通过无人机在返航时先沿直线飞行然后沿倾斜飞行角度的方向进行斜飞，进而缩减了返航的时间，减少了无人机的电池电量的损耗，更进一步可以降低无人机在返航时由于电量不足而导致的各种风险，提升了无人机自动返航的安全性。
在上述实施例的基础上，进一步的，步骤102之前还可以进行如下操作：
获取所述无人机的最大返航水平速度和最大返航垂直速度；
根据所述无人机的最大返航水平速度和最大返航垂直速度，确定所述倾斜飞行角度。
在本发明的一种实现方式中，将所述最大返航垂直速度除以所述最大返航水平速度的反正切函数值，作为所述倾斜飞行角度。
具体的，假设无人机的最大返航水平速度为v1，最大返航垂直速度为v2，倾斜飞行角度α为arctan(v2/v1)。
在上述实施例的基础上，进一步的，本发明实施例的方法中还包括如下步骤：
根据所述无人机返航的起始位置和第一预设高度，确定所述第一预设位置的位置信息；
根据所述预设返航位置和第二预设高度确定所述第三预设位置的位置信息。
具体的，如图3所示，无人机从开始自动返航时的位置，即返航的起始位置(图3中的A点)垂直上升至第一预设位置(图3中的B点)，该第一预设位置的位置信息通过返航的起始位置以及第一预设高度确定，其中第一预设高度根据无人机返航过程中经过区域的实际环境决定，即基于无人机飞行安全考虑决定的。在一种实施例中，该第一预设高度是用户通过控制终端的用户界面进行设定的。
如图2所述，无人机从第一预设位置(图2中的B点)沿水平方向飞行至第二预设位置(图2中的C点)，并从第二预设位置沿倾斜飞行角度的方向飞行至第三预设位置(图2中的D点)，最后从所述第三预设位置沿垂直方向降落至所述预设返航位置(图2中E点)。
其中，在从第二预设位置沿倾斜飞行角度的方向飞行至第三预设位置之前可以先确定出第三预设位置的位置信息，该第三预设位置处于预设返航位置上方，该第三预设位置的位置信息可以由预设返航位置以及第二预设高度确定，其中第二预设高度根据无人机沿垂直方法降落过程中经过区域的实际环境决定，即基于无人机飞行安全考虑决定的，例如该第二预设高度可以为50m。在一种实施例中，该第二预设高度是用户通过控制终端的用户界面进行设定的。
在上述实施例的基础上，进一步的，本发明实施例的方法中还包括如下步骤：
根据所述第三预设位置的位置信息，确定所述第三预设位置上方与所述第一预设位置处于相同高度的第四预设位置；
根据所述第四预设位置与所述第三预设位置之间的高度差，以及所述倾斜飞行角度，确定所述第二预设位置与所述第四预设位置之间的距离；
根据所述第二预设位置与所述第四预设位置之间的距离，以及所述第四预设位置的位置信息，确定所述第二预设位置，所述第二预设位置的高度与所述第四预设位置的高度相同。
具体的，如图2所示，第四预设位置为F点，根据F点与D点之间的高度差h，以及倾斜飞行角度α，确定C点与F点之间的距离L。根据距离F点的位置信息确定出第二预设位置，即C点。
在上述实施例的基础上，进一步的，步骤103具体可以采用如下方式实现：
根据所述无人机的最大返航水平速度和最大返航垂直速度，控制所述无人机从所述第二预设位置沿所述倾斜飞行角度的方向飞行至所述第三预设位置。
具体的，如图2所示，在从C点到D点的飞行过程中，控制无人机以最大返航速度沿倾斜飞行角度的方向飞行至第三预设位置(D点)。最大返航速度包括：最大返航水平速度和最大返航垂直速度，该最大返航水平速度和最大返航垂直速度的合速度方向为倾斜飞行角度的方向。无人机在倾斜飞行过程中合速度方向不变。
在上述实施例的基础上，进一步的，在步骤101之前还可以进行如下操作：
控制所述无人机机头向返航方向旋转，以使所述无人机机头指向所述返航方向。
具体的，如图3所示，无人机在垂直上升至第一预设位置之前，可以将无人机机头转向返航方向，即使得无人机机头指向返航方向，该返航方向与无人机从第一预设位置沿水平方向飞行至第二预设位置过程中所沿的水平方向的方向一致。
进一步的，如图4所示，本实施例的方法，包括：
步骤401、根据无人机返航的起始位置、预设返航位置，确定返航方向；
步骤402、根据无人机在起始位置处的机头角度信息以及返航方向，确定无人机机头的旋转角度；
步骤403、根据无人机机头的旋转角度，控制无人机机头向返航方向旋转，以使无人机机头指向返航方向。
具体的，根据无人机返航的起始位置以及预设返航位置，确定返航方向，即起始位置指向预设返航位置的连线的水平分量所在的方向为返航方向。
进一步根据无人机在起始位置处的机头角度信息以及返航方向，确定无人机机头的旋转角度，进而根据无人机机头的旋转角度，控制所述无人机机头向所述返航方向旋转，以使所述无人机机头指向返航方向。
步骤404、控制无人机垂直上升至第一预设位置；
步骤405、控制无人机从所述第一预设位置沿水平方向飞行至第二预设位置，第二预设位置是根据第一预设位置的位置信息、第三预设位置的位置信息和倾斜飞行角度确定的；
步骤406、控制无人机从第二预设位置沿倾斜飞行角度的方向飞行至第三预设位置，第三预设位置处于预设返航位置上方；
步骤407、控制无人机从第三预设位置沿垂直方向降落至预设返航位置。
其中，步骤404-步骤407具体可以参见步骤101-步骤104，此处不再赘述。
在上述实施例的基础上，进一步的，本实施例的方法还包括：
确定所述无人机是否满足返航条件；
当所述无人机满足返航条件时，执行控制所述无人机垂直上升至第一预设位置的步骤。
具体的，无人机在执行自动返航前需确定是否满足返航条件，若满足返航条件则开始执行自动返航过程，如步骤101或步骤403。
在本发明的一种实现方式中，所述无人机满足返航条件，包括以下一种或多种：
所述无人机的电池的剩余电量与所述无人机返航所需电量之差小于或等于预设电量阈值；
所述无人机与控制终端断开连接的时间大于时间阈值；
获取到所述控制终端发送的返航指令。
具体的，在满足低电量、断连、收到返航指令的任一种或多种组合的情况下可以认为无人机满足返航条件，则开始执行自动返航过程。
其中，低电量具体指的是无人机的电池的剩余电量与所述无人机返航所需电量之差小于或等于预设电量阈值，断连具体指的是无人机与控制终端断开连接的时间大于时间阈值。
其中，控制终端例如是控制无人机的遥控器或其他终端设备。
本实施例的方法，无人机在返航时先将机头旋转至返航方向，然后垂直上升至第一预设位置，进而从第一预设位置沿直线水平飞行至第二预设位置，并沿倾斜飞行角度的方向进行斜飞，进而缩减了返航的时间，减少了无人机的电池电量的损耗，更进一步可以降低无人机在返航时由于电量不足而导致的各种风险，提升了无人机自动返航的安全性。
图5为本发明一实施例提供的无人机控制设备的结构示意图。本实施例提供的控制设备，用于执行前述任一实施例提供的无人机返航方法。如图5所示，本实施例提供的无人机控制设备，可以包括：处理器501和存储器502；其中，存储器502用于存储指令。
处理器501用于运行指令以实现：
控制无人机垂直上升至第一预设位置；
控制所述无人机从所述第一预设位置沿水平方向飞行至第二预设位置，所述第二预设位置是根据所述第一预设位置的位置信息、第三预设位置的位置信息和倾斜飞行角度确定的；
控制所述无人机从所述第二预设位置沿所述倾斜飞行角度的方向飞行至所述第三预设位置，所述第三预设位置处于预设返航位置上方；
控制所述无人机从所述第三预设位置沿垂直方向降落至所述预设返航位置。
在一种可能的实现方式中，所述处理器还用于：
获取所述无人机的最大返航水平速度和最大返航垂直速度；
根据所述无人机的最大返航水平速度和最大返航垂直速度，确定所述倾斜飞行角度。
在一种可能的实现方式中，所述处理器具体用于：
将所述最大返航垂直速度除以所述最大返航水平速度的反正切函数值，作为所述倾斜飞行角度。
在一种可能的实现方式中，所述处理器还用于：
根据所述无人机返航的起始位置和第一预设高度，确定所述第一预设位置的位置信息；
根据所述预设返航位置和第二预设高度确定所述第三预设位置的位置信息。
在一种可能的实现方式中，所述处理器还用于：
根据所述第三预设位置的位置信息，确定所述第三预设位置上方与所述第一预设位置处于相同高度的第四预设位置；
根据所述第四预设位置与所述第三预设位置之间的高度差，以及所述倾斜飞行角度，确定所述第二预设位置与所述第四预设位置之间的距离；
根据所述第二预设位置与所述第四预设位置之间的距离，以及所述第四预设位置的位置信息，确定所述第二预设位置，所述第二预设位置的高度与所述第四预设位置的高度相同。
在一种可能的实现方式中，所述处理器具体用于：
根据所述无人机的最大返航水平速度和最大返航垂直速度，控制所述无人机从所述第二预设位置沿所述倾斜飞行角度的方向飞行至所述第三预设位置。
在一种可能的实现方式中，所述处理器还用于：
控制所述无人机机头向返航方向旋转，以使所述无人机机头指向所述返航方向。
在一种可能的实现方式中，处理器还用于：
根据所述无人机返航的起始位置、所述预设返航位置，确定所述返航方向；
根据所述无人机在所述起始位置处的机头角度信息以及所述返航方向，确定所述无人机机头的旋转角度。
在一种可能的实现方式中，所述处理器具体用于：
根据所述无人机机头的旋转角度，控制所述无人机机头向所述返航方向旋转，以使所述无人机机头指向返航方向。
在一种可能的实现方式中，所述处理器还用于：
确定所述无人机是否满足返航条件；
当所述无人机满足返航条件时，执行控制所述无人机垂直上升至第一预设位置的步骤。
在一种可能的实现方式中，所述无人机满足返航条件，包括以下一种或多种：
所述无人机的电池的剩余电量与所述无人机返航所需电量之差小于或等于预设电量阈值；
所述无人机与控制终端断开连接的时间大于时间阈值；
获取到所述控制终端发送的返航指令。
本实施例提供的无人机控制设备，用于执行前述任一实施例提供的无人机返航方法，技术原理和技术效果相似，此处不再赘述。
本发明实施例中还提供一种无人机，该无人机包括：机身；
配置在机身上的动力系统，用于为所述无人机提供移动的动力；
前述任一实施例中的无人机控制设备，其技术原理和技术效果相似，此处不再赘述。
进一步的，无人机可以为多旋翼无人机。示例的，可以是四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机；本发明实施例中的无人机还可以是垂直起降无人机或固定翼无人机。
本发明实施例中还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述方法实施例中对应的方法，其具体实施过程可以参见前述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
本发明实施例中还提供一种程序产品，该程序产品包括计算机程序(即执行指令)，该计算机程序存储在可读存储介质中。处理器可以从可读存储介质读取该计算机程序，处理器执行该计算机程序用于执行前述方法实施例中任一实施方式提供的无人机返航方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明实施例进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实施例技术方案的范围。
