[发明专利]一种无人机动态控制方法、系统、设备及存储介质

说明书

本发明涉及一种无人机动态控制方法，通过构建坐标系，建立飞行轨迹与电子围栏边界的函数关系，获得飞行轨迹与电子围栏的交点，基于无人机当前速度确定无人机的安全距离，并在无人机与交点的距离小于安全距离时，控制无人机减速，本发明的有益效果是：将制动响应距离与无人机速度建立起关系，提高安全性，且可以通过连续采集信号实现无人机的实时动态控制，确保无人机不会离开电子围栏区域。

技术领域

本发明涉及无人机飞行控制技术领域，尤其涉及一种无人机动态控制方法系统、设备及存储介质。

背景技术

无人机电子围栏是指用户为了执行特定范围内的任务而划定建立的功能区，无人机必须在该区域内部执行任务，不得飞出。如植保机进行田间喷药、测绘机进行区域测绘等等应用，都需要无人机在一块特定区域内来回飞行。所以，针对电子围栏，也必须设计飞控使得无人机不得冲出该围栏。

在无人机飞控系统中植入电子围栏后，无人机会通过定位系统自动识别与电子围栏的相对地理位置，从而在电子围栏的区域中飞行。电子围栏是静态固定的，而飞机是飞行运动的。如何保证运动的飞机在电子围栏内飞行存在两个关键点：一是精准判断飞机相对于静态电子围栏的位置，即飞机实时到围栏边界的距离；二是接近围栏边缘时需有效减速至悬停，防止冲出围栏。

针对以上两个关键点，通常做法是利用组合导航确定飞机相对于围栏的位置、利用位置控制器实现接近禁飞区边缘时减速至悬停。这种做法简单干脆，但在实际飞行中较难操作，因为仅考虑飞机的位置是不完善的，比如飞机位置接近围栏某边缘但速度方向背离该边缘，此时不应介入控制器减速；反之，即使飞机没有靠近围栏边缘，但飞机实时速度很大同时朝向某边缘，这时应充分考虑预见飞机以当前速度飞行的未来位置与状态，在飞行过程中应及时施加动态干预减速，否则未来极有可能来不及减速而冲出围栏。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于无人机的当前位置，预测无人机未来是否有离开电子围栏的倾向，从而对无人机进行实时动态控制的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无人机动态控制方法，包括，

步骤A：构建与地面平行的平面坐标系，获取电子围栏的边界点坐标和连接关系，以及处于电子围栏内的无人机坐标；

步骤B：计算以当前速度飞行时间后无人机将达到的位置，基于当前坐标和时间后的坐标建立当前时刻无人机的飞行轨迹函数，其中，为大常数；

步骤C：根据电子围栏各边界线的端点坐标，建立每个边界线的坐标范围及线性函数；

步骤D：计算飞行轨迹与边界线的交点，并获得无人机与交点的距离；

步骤E：基于无人机当前速度确定无人机安全距离，在无人机与交点的距离小于安全距离时，控制无人机减速，使无人机在电子围栏边缘刹停。

优选的，步骤A中先建立北东地NED三维坐标系，获取无人机的空间位置坐标，以及当前速度，并将无人机的空间位置和当前速度投影到水平面内，无人机坐标为 ，当前速度为 。

优选的，所述电子围栏由n个边界点 顺序连接并首尾闭合得到，获取每个边界点 的坐标 及顺序i，在NE坐标系中确定电子围栏区域。

优选的，所述计算以当前速度飞行 时间后无人机将达到的位置 的方法为，

的选取需要确保点在电子围栏外。

优选的，步骤C中基于电子围栏边界点的坐标和顺序能够确定每个边界线的两个端点位置，每个边界线的函数均为线性方程，通过端点坐标能够计算出每个边界线的函数并给予端点坐标限定函数范围，然后与飞行轨迹的函数进行求解，在边界线的坐标范围内存在共同解时，飞行轨迹与该边界线存在交点 ，并获取无人机与交点的距离，如果与多个边界线存在交点，则获取交点距离的最小值。

优选的，所述无人机与电子围栏交点的最小距离为：