一种无人机编队的补位方法及终端与流程

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种无人机编队的补位方法及终端。

背景技术：

编队无人机是利用多个携带灯光的无人机在空中展现图案或动画效果的集群控制，任意无人机是画面中的其中一个像素点，但在现场表演中常因丢失个别无人机，使整个表演画面不完整，影响观赏效果。

现有技术中，在编队表演的过程中对待补位的无人机进行补位操作，容易使待补位区域出现撞击事件，不仅降低了表演安全系数，还额外增加了无人机的检修成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种无人机编队的补位方法及终端，能够减少无人机补位时发生的撞击事件，提高无人机表演的安全性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种无人机编队的补位方法，包括步骤：

根据获取到的无人机舞步数据控制每一编队无人机的飞行航迹；

根据所述飞行航迹判断所述每一编队无人机是否进入安全补位区域，若是，则判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性，若是，则控制补位无人机进行补位操作，若否，则返回判断所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度是否具有一致性的步骤，直至所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度具有一致性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种无人机编队的补位终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

根据获取到的无人机舞步数据控制每一编队无人机的飞行航迹；

根据所述飞行航迹判断所述每一编队无人机是否进入安全补位区域，若是，则判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性，若是，则控制补位无人机进行补位操作，若否，则返回判断所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度是否具有一致性的步骤，直至所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度具有一致性。

本发明的有益效果在于：根据无人机舞步数据控制每一无人机的飞行航迹，如果每一无人机均进入安全补位区域，则可以判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性，若是，则进行补位操作，若否，则返回判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度是否具有一致性的步骤，直至所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度具有一致性；通过设置安全补位区域能够使补位操作远离人群，通过判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性，能够确保待补位位置周围预设范围内的无人机大致处于同一高度，避免待补位位置垂直方向上存在无人机而造成的撞击事件，从而有效降低了撞击事件发生的概率，提高无人机表演的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例的一种无人机编队的补位方法的流程图；

图2为本发明实施例的一种无人机编队的补位终端的示意图；

图3为本发明实施例的一种无人机编队的补位方法的具体步骤流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，本发明实施例提供了一种无人机编队的补位方法，包括步骤：

根据获取到的无人机舞步数据控制每一编队无人机的飞行航迹；

根据所述飞行航迹判断所述每一编队无人机是否进入安全补位区域，若是，则判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性，若是，则控制补位无人机进行补位操作，若否，则返回判断所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度是否具有一致性的步骤，直至所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度具有一致性。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：根据无人机舞步数据控制每一无人机的飞行航迹，如果每一无人机均进入安全补位区域，则可以判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性，若是，则进行补位操作，若否，则返回判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度是否具有一致性的步骤，直至所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度具有一致性；通过设置安全补位区域能够使补位操作远离人群，通过判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性，能够确保待补位位置周围预设范围内的无人机大致处于同一高度，避免待补位位置垂直方向上存在无人机而造成的撞击事件，从而有效降低了撞击事件发生的概率，提高无人机表演的安全性。

进一步地，所述根据获取到的无人机舞步数据控制每一编队无人机的飞行航迹之前，包括步骤：

对所述每一编队无人机和补位无人机进行时间同步。

由上述描述可知，在无人机编队飞行前，使每一编队无人机和补位无人机时间同步，能够准确地在飞行过程中反馈无人机的位置信息，从而实时获取无人机的具体位置，保证无人机与地面站的信息一致性。

进一步地，所述判断所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性包括：

计算所述编队无人机未起飞时的第一高度方差；

计算所述编队无人机飞行时的第二高度方差；

判断所述第二高度方差是否小于第一高度方差与预设系数的乘积，若是，则所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度具有一致性，若否，则所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度不具有一致性。

由上述描述可知，将第一高度方差和第二高度方差进行比较能够确定在准备补位时，待补位位置的无人机垂直方向上是否存在编队无人机，从而避免补位时发生的无人机碰撞事件，保证补位操作的安全性。

进一步地，所述判断所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性包括：

计算所述编队无人机未起飞时的第一高度方差a1：

式中，x1表示除了补位无人机外的编队无人机的高度，u1表示除了补位无人机外的编队无人机的高度平均值，n1表示除了补位无人机外的编队无人机总数；

计算所述编队无人机飞行时的第二高度方差a2：

式中，x2表示所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群中的编队无人机的高度，u2表示所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群的高度平均值，n2表示所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群中的编队无人机总数，所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群中排除所述补位无人机和待补位无人机；

判断a2<a1*(1+x)是否成立，若是，则所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度具有一致性，若否，则所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度不具有一致性，式中，x表示预设系数。

由上述描述可知，计算第一高度方差能够得到当无人机几乎处于同一高度时的高度方差值，计算第二高度方差能够得到待补位无人机周围预设范围内的编队无人机是否处在同一水平高度上，在计算第一高度方差和第二高度方差时，仅使用编队无人机中的无人机进行计算，不将补位无人机和待补位无人机统计在内，因此能够保证的数值计算的准确性。

进一步地，所述待补位无人机为发生故障的无人机；

所述根据所述飞行航迹判断所述每一编队无人机是否进入安全补位区域之前，包括步骤：

接受所述待补位无人机发送的故障信息，根据所述故障信息降落所述待补位无人机，将所述待补位无人机移出无人机编队，并将所述待补位无人机的编号发送至所述补位无人机。

由上述描述可知，将故障的补位无人机移出无人机编队中，以便在计算第二高度方差时不计入已发生故障的无人机，从而保证的数值计算的准确性，将待补位无人机的编号发送至补位无人机，能够使补位无人机在补位后按预定的飞行航迹飞行。

请参照图2，本发明实施例提供了一种无人机编队的补位终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

根据获取到的无人机舞步数据控制每一编队无人机的飞行航迹；

根据所述飞行航迹判断所述每一编队无人机是否进入安全补位区域，若是，则判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性，若是，则控制补位无人机进行补位操作，若否，则返回判断所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度是否具有一致性的步骤，直至所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度具有一致性。

由上述描述可知，根据无人机舞步数据控制每一无人机的飞行航迹，如果每一无人机均进入安全补位区域，则可以判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性，若是，则进行补位操作，若否，则返回判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度是否具有一致性的步骤，直至所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度具有一致性；通过设置安全补位区域能够使补位操作远离人群，通过判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性，能够确保待补位位置周围预设范围内的无人机大致处于同一高度，避免待补位位置垂直方向上存在无人机而造成的撞击事件，从而有效降低了撞击事件发生的概率，提高无人机表演的安全性。

进一步地，所述根据获取到的无人机舞步数据控制每一编队无人机的飞行航迹之前，包括步骤：

对所述每一编队无人机和补位无人机进行时间同步。

由上述描述可知，在无人机编队飞行前，使每一编队无人机和补位无人机时间同步，能够准确地在飞行过程中反馈无人机的位置信息，从而实时获取无人机的具体位置，保证无人机与地面站的信息一致性。

进一步地，所述判断所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性包括：

计算所述编队无人机未起飞时的第一高度方差；

计算所述编队无人机飞行时的第二高度方差；

判断所述第二高度方差是否小于第一高度方差与预设系数的乘积，若是，则所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度具有一致性，若否，则所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度不具有一致性。

由上述描述可知，将第一高度方差和第二高度方差进行比较能够确定在准备补位时，待补位位置的无人机垂直方向上是否存在编队无人机，从而避免补位时发生的无人机碰撞事件，保证补位操作的安全性。

进一步地，所述判断所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性包括：

计算所述编队无人机未起飞时的第一高度方差a1：

式中，x1表示除了补位无人机外的编队无人机的高度，u1表示除了补位无人机外的编队无人机的高度平均值，n1表示除了补位无人机外的编队无人机总数；

计算所述编队无人机飞行时的第二高度方差a2：

式中，x2表示所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群中的编队无人机的高度，u2表示所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群的高度平均值，n2表示所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群中的编队无人机总数，所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群中排除所述补位无人机和待补位无人机；

判断a2<a1*(1+x)是否成立，若是，则所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度具有一致性，若否，则所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度不具有一致性，式中，x表示预设系数。

由上述描述可知，计算第一高度方差能够得到当无人机几乎处于同一高度时的高度方差值，计算第二高度方差能够得到待补位无人机周围预设范围内的编队无人机是否处在同一水平高度上，在计算第一高度方差和第二高度方差时，仅使用编队无人机中的无人机进行计算，不将补位无人机和待补位无人机统计在内，因此能够保证的数值计算的准确性。

进一步地，所述待补位无人机为发生故障的无人机；

所述根据所述飞行航迹判断所述每一编队无人机是否进入安全补位区域之前，包括步骤：

接受所述待补位无人机发送的故障信息，根据所述故障信息降落所述待补位无人机，将所述待补位无人机移出无人机编队，并将所述待补位无人机的编号发送至所述补位无人机。

由上述描述可知，将故障的补位无人机移出无人机编队中，以便在计算第二高度方差时不计入已发生故障的无人机，从而保证的数值计算的准确性，将待补位无人机的编号发送至补位无人机，能够使补位无人机在补位后按预定的飞行航迹飞行。

本发明上述一种无人机编队的补位方法及终端，适用于各种场景下无人机表演，能够有效减少无人机补位时发生撞击事件，以下通过具体实施方式进行说明：

实施例一

请参照图1，一种无人机编队的补位方法，包括步骤：

s1、根据获取到的无人机舞步数据控制每一编队无人机的飞行航迹；

其中，步骤s1之前，包括步骤：

对所述每一编队无人机和补位无人机进行时间同步；

具体的，在本实施例中，在编队无人机飞行前将所有编队无人机和补位无人机保持绝对时间同步，保持绝对时间同步可以通过ntp网络授时协议实现；

获取无人机舞步数据，舞步数据中包含航迹信息和编号信息，每一编队无人机都有对应的编号和航迹，飞行控制器根据每一编队无人机对应的航迹信息控制其飞行航迹；

s2、根据所述飞行航迹判断所述每一编队无人机是否进入安全补位区域，若是，则判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性，若是，则控制补位无人机进行补位操作，若否，则返回判断所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度是否具有一致性的步骤，直至所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度具有一致性；

其中，所述待补位无人机为发生故障的无人机；

所述根据所述飞行航迹判断所述每一编队无人机是否进入安全补位区域之前，包括步骤：

接受所述待补位无人机发送的故障信息，根据所述故障信息降落所述待补位无人机，将所述待补位无人机移出无人机编队，并将所述待补位无人机的编号发送至所述补位无人机；

具体的，在本实施例中，飞行控制器判断无人机发生如电量不足、磁力计故障、imu(inertialmeasurementunit，惯性测量单元)故障、气压计故障等故障状态时，将故障无人机的故障状态传送到地面站，地面站收到飞行控制器的故障信息后，对故障无人机做降落处理，并将故障无人机的状态标注为降落状态，从而将故障无人机移出编队无人机中，保证后续编队无人机高度方差计算的准确性；

进行补位操作前，地面站根据飞行航迹判断每一编队无人机是否进入安全补位区域，其中安全补位区域的安全高度为距地面5-50m的位置，无人机表演区域为距地面50-200m的位置，因此编队无人机进入5-50m的位置时，已进入安全补位区域，此时进行补位操作因远离人群所以能够减少撞击到人群的事件发生；

其中，判断所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性包括：

计算所述编队无人机未起飞时的第一高度方差；

计算所述编队无人机飞行时的第二高度方差；

判断所述第二高度方差是否小于第一高度方差与预设系数的乘积，若是，则所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度具有一致性，若否，则所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度不具有一致性；

具体的，在本实施例中，进入安全补位区域后，通过无人机中搭载的rtk定位在fix状态下获取到无人机的高度值，计算编队无人机未起飞时的第一高度方差a1，计算编队无人机飞行时的第二高度方差a2，判断a2是否小于a1*(1+x)；

若a2小于a1*(1+x)，进行补位操作；若a2大于或者等于a1*(1+x)，则重新计算a1和a2，返回上述判断a2是否小于a1*(1+x)的步骤，直至计算到的a2小于a1*(1+x)；

具体的，请参照图3，本实施例中无人机补位的具体步骤为：对所有无人机上电，对所有无人机进行时间同步；飞行控制器读取舞步数据并依据舞步数据控制编队无人机的飞行航迹，并在计算编队无人机在地面还未飞行时的高度方差a1，判断当前编队无人机是否进入部位高度，若是，则计算无人机在空中的高度方差a2，若否，则返回飞行控制器控制编队无人机的飞行航迹的步骤，直至编队无人机进入部位高度；判断a2是否小于a1*(1+x)，若是，则进行补位操作，若否则重新计算a2并判断a2是否小于a1*(1+x)，直至a2小于a1*(1+x)。

实施例二

本实施例与实施例一的不同在于，进一步限定了第一高度方差和第二高度方差的计算方法：

其中，所述判断所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性包括：

计算所述编队无人机未起飞时的第一高度方差a1：

式中，x1表示除了补位无人机外的编队无人机的高度，u1表示除了补位无人机外的编队无人机的高度平均值，n1表示除了补位无人机外的编队无人机总数；

计算所述编队无人机飞行时的第二高度方差a2：

式中，x2表示所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群中的编队无人机的高度，u2表示所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群的高度平均值，n2表示所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群中的编队无人机总数，所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群中排除所述补位无人机和待补位无人机；

判断a2<a1*(1+x)是否成立，若是，则所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度具有一致性，若否，则所述待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度不具有一致性，式中，x表示预设系数；

具体的，计算a1和a2时，只统计编队无人机的高度，因此在计算a1时补位无人机不计入统计范围，仅统计所有编队无人机的高度，在计算a2时补位无人机和故障的无人机均不计入统计范围，仅统计待补位无人机周围预设范围的编队无人机群的每一编队无人机的高度；

其中，x根据无人机表演的场景进行调整，x的取值范围为0-100％，本实施例中x优选为5％、10％、20％、30％、40％、50％，若a2小于a1*(1+x)，则补位无人机预存所有编队无人机群的舞步数据，地面站将降落状态的无人机确定为待补位无人机，并将待补位无人机的编号发送给补位无人机，补位无人机按待补位无人机的编号对应的航迹信息飞行，进行补位操作；若a2大于或者等于a1*(1+x)，则重新计算a1和a2，返回上述判断a2是否小于a1*(1+x)的步骤，直至计算到的a2小于a1*(1+x)；

具体的，在计算空中状态下的第二高度方差a2时，n只需10个/20个/30个/50个，且是统计待补位无人机附近的编队无人机群，具体是地面站将待补位无人机标注为降落状态时，地面站获取待补位无人机对应编号所在的附近10个/20个/30个/50个编队无人机群去计算高度方差a2。该实施例有利于减小计算量，尤其在编队无人机群中无人机数量庞大时，其所计算的高度方差更能体现待补位区域无人机群高度的一致性，有效降低补位操作发生撞击事件。

实施例三

请参照图2，一种无人机编队的补位终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例一或实施例二中的无人机编队的补位方法的各个步骤。

综上所述，本发明提供的一种无人机编队的补位方法及终端，根据无人机舞步数据控制每一无人机的飞行航迹，为使补位操作远离人群，如果每一无人机均进入安全补位区域，则可以判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群每一编队无人机所处的高度是否具有一致性，若是，则进行补位操作，若否，则返回判断待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度是否具有一致性的步骤，直至待补位无人机周围预设范围内的编队无人机群所处的高度具有一致性；其中，在通过比较在未飞行时测得的第一高度方差和在飞行中测得的第二高度方差能够判断待补位周围预设范围内的编队无人机所处的高度是否具有一致性，确保进行补位时待补位位置周围预设范围内的无人机大致处于同一高度，避免待补位位置垂直方向上存在无人机而造成的撞击事件；并且在计算第二高度方差时，只需要统计待补位无人机周围预设范围内的编队无人机的高度，更能体现待补位区域无人机群的高度一致性并减少计算量，从而有效降低了撞击事件发生的概率，提高无人机表演的安全性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。