[发明专利]用于无人飞行器路径规划和控制的系统和方法

说明书

本文提供了用于经由图形用户界面来控制一个或多个可移动物体的系统、方法和设备。可以提供一种用于控制可移动物体的方法。该方法可以包括基于目标方向，估计所述可移动物体的参照点，以及所述可移动物体在所述参照点处的一个或多个运动特性；以及基于所述可移动物体在所述可移动物体的位置和所述参照点处的一个或多个运动特性，生成所述可移动物体的从所述位置到所述参照点的运动路径。

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2015年10月30日、题为“SYSTEMS AND METHODS FOR UAVINTERACTIVE INSTRUCTIONS AND CONTROL”的国际申请号PCT/CN2015/093459的优先权；特此通过引用而并入该申请的全部内容。

背景技术

在对于真实世界应用的一些监视、侦查和勘探任务中，可以控制携带着负载(例如，相机)的飞行器在不同方向上移动。飞行导航方法可基于全球定位系统(globalpositioning system，GPS)数据或相机视觉。然而，缺少易于使用的交互式控制与引导系统阻碍了飞行导航的实际应用的开发。目前，一个或多个操作者可能必须手动控制飞行器以使其在期望的方向上飞行和/或沿途避障。目前已知的飞行控制系统一般需要操作者具有一定水平的航空经验或手工技能来操作飞行器，并且提供有限的实时自动控制能力。缺乏易于使用的交互式控制与引导系统可能会降低飞行器在某些应用中的效用。

发明内容

存在对于直观且易于使用并且允许人通过与人类-系统界面的交互来管理和操作飞行器的飞行控制系统的需要。手动驾驶飞行器对用户的负担可以得到显著降低，从而允许用户更容易地专注于负载或任务操作，诸如从飞行器进行视觉监视和/或拍摄物体的航空影像。

存在对于改善飞行器在多种应用的不同条件下的自主飞行能力和鲁棒性的另一需要。所述应用可以包括实现飞行器在目标方向上的移动。所述条件可以包括室内和/或室外环境、具有或不具有GPS信号的地点或者GPS信号接收不良的地点、多种不同的地形、运动路径中的障碍物等。所述障碍物可能是静止的，或者是能够移动的。一个或多个障碍物可能沿着飞行器行进的方向和/或出现在飞行器行进的方向上。在一些情况下，障碍物可能是一组快速移动的物体，因此该组的大小和/或形状可能由于物体移动而无固定形状并且随着时间而改变。相应地，存在对于实时或近实时自动检测障碍物并且以受控方式调整飞行器的运动路径以避免碰撞的需要。

本文提供了具有至少解决上述需要的改善的飞行控制能力的系统、方法和设备。改善的跟踪能力可以合并到飞行器(诸如无人飞行器(UAV))中。改善的跟踪能力可以包括“一触即成(tap-and-go)”功能，因此用户可以点击显示于用户终端上的图像上点，以命令可移动物体朝着目标方向和/或在目标方向上自动移动。在一些情况下，可以在不需要手动飞行输入和/或由用户操作的情况下基于目标方向为可移动物体自动生成到达参照点的运动路径。该运动路径可以限定从可移动物体的位置到参照点的平滑曲线轨迹。可以基于可移动物体的一个或多个运动特性、功耗、可移动物体沿着运动路径进行机动的便利性、可移动物体的朝向和/或其他参数来优化该运动路径。

在一些情况下，改善的飞行控制能力可以支持对沿着运动路径的一个或多个障碍物的自动检测，以及运动路径的调整以躲避该一个或多个障碍物。当可移动物体在未知环境中或者在GPS信号接收不良或含有多个障碍物的环境中在目标方向上移动时，这样的能力可能是特别有用的。

例如，在本发明的一些方面中，提供一种用于控制可移动物体的方法。所述方法可以包括：基于目标方向，估计所述可移动物体的参照点，以及所述可移动物体在所述参照点处的一个或多个运动特性；以及基于所述可移动物体在所述可移动物体的位置和所述参照点处的一个或多个运动特性，生成所述可移动物体的从所述位置到所述参照点的运动路径。