阅读说明：本技术 垂直起降无人机的飞行控制方法、设备及垂直起降无人机 (Flight control method and device for vertical take-off and landing unmanned aerial vehicle and vertical take-off and landing unmanned aerial vehicle ) 是由 吕熙敏 徐威 林灿龙 于 2019-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明实施例提供了一种垂直起降无人机的飞行控制方法、设备及垂直起降无人机,其中,该方法包括：获取垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差；根据所述侧向速度误差或所述侧偏距误差,确定所述垂直起降无人机的目标姿态角；根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制。通过这种方式,可以提高垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的可靠性和控制性能。(The embodiment of the invention provides a flight control method and equipment of a vertical take-off and landing unmanned aerial vehicle and the vertical take-off and landing unmanned aerial vehicle, wherein the method comprises the following steps: acquiring a lateral speed error or a lateral offset error in the process of switching the vertical take-off and landing unmanned aerial vehicle from a rotor flight mode to a fixed wing flight mode; determining a target attitude angle of the vertical take-off and landing unmanned aerial vehicle according to the lateral speed error or the lateral offset error; and controlling the attitude of the VTOL UAV in the process of switching from a rotor flight mode to a fixed wing flight mode according to the target attitude angle. Through this kind of mode, can improve VTOL unmanned aerial vehicle and switch over reliability and the control performance to fixed wing flight mode in-process from rotor flight mode.)

垂直起降无人机的飞行控制方法、设备及垂直起降无人机

技术领域

本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种垂直起降无人机的飞行控制方法、设备及垂直起降无人机。

背景技术

垂直起降(Vertical Take-Off and Landing,VTOL)无人机是近年来发展迅速的一类新型航空器，其同时具备旋翼飞行器的垂直起降并能在空中悬停和低速飞行的能力，以及固定翼飞行器能以较低能耗高速飞行的能力，具有极强的行业应用价值。

垂直起降无人机的飞行过程中需要在旋翼飞行模式和固定翼飞行模式之间切换，目前垂直起降无人机在侧风环境下进行飞行模式切换时往往会产生较大的侧向速度误差从而产生较大的侧边距。因此，如何更有效地控制垂直起降无人机进行飞行模式切换具有十分重要的意义。

发明内容

本发明实施例提供了一种垂直起降无人机的飞行控制方法、设备及垂直起降无人机，提高了垂直起降无人机在飞行过程中从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的可靠性和控制性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种垂直起降无人机的飞行控制方法，包括：

获取所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差；

根据所述侧向速度误差或所述侧偏距误差，确定所述垂直起降无人机的目标姿态角；

根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制。

第二方面，本发明实施例提供了一种飞行控制设备，包括存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序指令；

所述处理器，用于调用所述程序指令，当所述程序指令被执行时，用于执行以下操作：

获取所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差；

根据所述侧向速度误差或所述侧偏距误差，确定所述垂直起降无人机的目标姿态角；

根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制。

第三方面，本发明实施例提供了一种垂直起降无人机，包括：

机身；

配置在机身上的动力系统，用于为所述垂直起降无人机提供移动的动力；

如上述第二方面所述的飞行控制设备。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的方法。

本发明实施例中，飞行控制设备可以根据获取到的所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差，确定所述垂直起降无人机的目标姿态角，并根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制，从而提高了垂直起降无人机在切换至固定翼飞行模式过程中的可靠性和控制性能。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种垂直起降无人机的构型图；

图2是本发明实施例提供的一种垂直起降无人机的侧向速度控制的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种垂直起降无人机的侧偏距控制的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种垂直起降无人机的姿态控制的示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种垂直起降无人机的姿态控制的示意图；

图6是本发明实施例提供的一种垂直起降无人机的飞行控制系统的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种垂直起降无人机的飞行控制方法的流程示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种垂直起降无人机的飞行控制方法的流程示意图；

图9是本发明实施例提供的一种飞行控制设备的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的一种切换飞行模式过程中的飞行航线的示意图。

具体实施方式

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地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例中提供的垂直起降无人机的飞行控制方法可以由一种垂直起降无人机的飞行控制系统执行。其中，所述垂直起降无人机的飞行控制系统包括飞行控制设备和垂直起降无人机，在某些实施例中，所述飞行控制设备可以安装在垂直起降无人机上，在某些实施例中，所述飞行控制设备可以在空间上独立于垂直起降无人机，在某些实施例中，所述飞行控制设备可以是垂直起降无人机的部件，即所述垂直起降无人机包括飞行控制设备。

在一些实施例中，所述垂直起降无人机包括复合式、倾转旋翼、旋转机翼、尾座式等无人机，其中，一种典型的复合式垂直起降固定翼无人机构型如图1所示，图1是本发明实施例提供的一种垂直起降无人机的构型图。如图1所示，该构型包含一套多旋翼动力系统11以及一套固定翼动力12。在悬停时只有旋翼动力系统11工作；当需要转换为固定翼飞行模式时，固定翼动力系统12开启，垂直起降无人机加速前飞；在前飞速度达到预设速度范围时，固定翼动力系统12接管垂直起降无人机，旋翼动力系统11关闭。

在一个实施例中，所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换到固定翼飞行模式时，主要是让垂直起降无人机获得足够的飞行速度，在这个过程中垂直起降无人机会大体沿着机头方向飞行一段距离，从而平滑切换到固定翼飞行模式。

在一个实施例中，当所述垂直起降无人机加速至预设速度范围，且所述垂直起降无人机的飞行高度误差小于预设误差值时，则可以确定所述垂直起降无人机成功切换至固定翼飞行模式。

例如，假设预设速度范围为7m/s-8m/s的范围内，所述垂直起降无人机当前速度为3m/s，如果所述垂直起降无人机在切换至固定翼飞行模式的过程中，加速至7m/s-8m/s的范围内，且垂直起降无人机的飞行高度误差小于预设误差值0.5m，则可以确定所述垂直起降无人机成功从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式。

在一个实施例中，当所述垂直起降无人机的旋翼电机的推力在预设时间范围内小于预设推力值，且所述垂直起降无人机的飞行高度误差小于预设误差值时，则可以确定所述垂直起降无人机成功切换至固定翼飞行模式。

例如，假设预设推力值5牛顿，如果所述垂直起降无人机在预设时间范围1分钟内小于预设推力值5牛顿，且所述垂直起降无人机的飞行高度误差小于预设误差值0.5m时，则可以确定所述垂直起降无人机成功从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式。

本发明实施例中提供的所述垂直起降无人机的飞行控制系统中飞行控制设备可以在所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换到固定翼飞行模式的过程中，获取所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差，并根据所述侧向速度误差或所述侧偏距误差，确定所述垂直起降无人机的目标姿态角，从而根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制。在某些实施例中，所述目标姿态角可以包括但不限于目标横滚角、目标偏航角中的一个或多个。示例的，目标姿态角为目标横滚角。通过这种实施方式，可以减小所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中侧边距或侧向速度的误差，降低了所述垂直起降无人机目标航线与实际航线之间的误差，提高了所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的可靠性和控制性能。

在一个实施例中，所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的过程中，所述飞行控制设备可以根据所述垂直起降无人机的侧向速度误差，计算出所述垂直起降无人机的目标姿态角，并根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制。在某些实施例中，所述侧向速度误差可以是所述垂直起降无人机的期望侧向速度与实际侧向速度的差值。在某些实施例中，期望侧向速度为0。

在一个实施例中，所述飞行控制设备可以根据所述目标姿态角和实际姿态角，确定所述垂直起降无人机的姿态角误差，并在所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的过程中，根据所述姿态角误差对所述垂直起降无人机的姿态进行控制。

具体可以图2为例，图2是本发明实施例提供的一种垂直起降无人机的侧向速度控制的示意图，如图2所示，飞行控制设备可以获取所述垂直起降无人机23的实际侧向速度，根据所述实际侧向速度和期望侧向速度计算得到侧向速度误差，并将侧向速度误差发送给侧向控制器21，以使侧向控制器21计算得到所述垂直起降无人机的目标横滚角。飞行控制设备可以获取垂直起降无人机的实际横滚角，并根据所述目标横滚角和实际横滚角，确定出横滚角误差。将所述横滚角误差发送给姿态控制器22，以使姿态控制器22根据所述横滚角误差对所述垂直起降无人机23的姿态进行控制。

通过对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制的这种实施方式，可以降低实际侧向速度和期望侧向速度之间的误差，提高了所述垂直起降无人机在侧风环境下切换至固定翼飞行模式时的侧向速度控制精度。

在一个实施例中，所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的过程中，所述飞行控制设备可以根据所述垂直起降无人机的侧偏距误差，计算出所述垂直起降无人机的目标姿态角，并根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制。在某些实施例中，所述侧偏距误差可以为所述垂直起降无人机的目标航线与实际航线之间的距离。

在一个实施例中，所述飞行控制设备可以根据所述目标姿态角和实际姿态角，确定所述垂直起降无人机的姿态角误差，并在所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的过程中，根据所述姿态角误差对所述垂直起降无人机的姿态进行控制。

具体可以图3为例，图3是本发明实施例提供的一种垂直起降无人机的侧偏距控制的示意图，如图3所示，飞行控制设备可以获取所述垂直起降无人机33的实际航线，根据所述实际航线和目标航线计算得到侧偏距误差，并将侧偏距误差发送给侧向控制器31，以使侧向控制器31计算得到所述垂直起降无人机的目标横滚角。其中，根据实际航线和目标航线计算得到侧偏距误差包括：根据实际航线中无人机在当前时刻的位置和目标航线计算得到侧偏距误差。飞行控制设备可以获取垂直起降无人机的实际横滚角，并根据所述目标横滚角和实际横滚角，确定出横滚角误差。将所述横滚角误差发送给姿态控制器32，以使姿态控制器32根据所述横滚角误差对所述垂直起降无人机33的姿态进行控制。

通过对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制的这种实施方式，可以提高所述垂直起降无人机在侧风环境下切换至固定翼飞行模式时的侧向位置精度，降低了所述垂直无人机在切换至固定翼飞行模式过程中实际航线与目标航线的误差。

在一个实施例中，飞行控制设备可以根据所述垂直起降无人机的升力系数、阻力系数以及所述垂直起降无人机的旋翼电机的动压分配策略，确定出预设的俯仰角优化规则。在垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时，所述飞行控制设备可以利用预设的俯仰角优化规则，根据所述垂直起降无人机的飞行速度、固定翼动力系统的油门值以及旋翼动力系统的油门值确定出目标俯仰角。所述飞行控制设备可以根据所述目标俯仰角以及所述垂直起降无人机的实际俯仰角，确定出俯仰角误差，并根据所述俯仰角误差对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的姿态进行控制。

具体可以图4为例进行说明，图4是本发明实施例提供的一种垂直起降无人机的姿态控制的示意图，如图4所示，飞行控制设备可以获取所述垂直起降无人机43的飞行速度、固定翼动力系统的油门值以及旋翼动力系统的油门值，并根据所述飞行速度、固定翼动力系统的油门值以及旋翼动力系统的油门值，通过俯仰角离线优化模块41中预设的俯仰角优化规则确定出目标俯仰角，以及根据所述目标俯仰角和所述垂直起降无人机43的实际俯仰角计算得到俯仰角误差，并将俯仰角误差发送给姿态控制器42，以使姿态控制器42根据所述俯仰角误差对所述垂直起降无人机33的姿态进行控制。

无人机在不同的俯仰角下进行加速时受到的阻力不同，例如，当无人机的机翼展平时，收到的阻力最小，加速最快。通过这种目标俯仰角与实际俯仰角的误差来对垂直起降无人机的姿态进行控制的实施方式，可以控制无人机以目标俯仰角飞行，以在最短的时间内加速到预设速度范围，实现从旋翼飞行模式到固定翼飞行模式的切换。

在一个实施例中，在所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的过程中，由于固定翼前拉电机安装误差，会给所述垂直起降无人机带来额外的抬头(即仰视角)或低头(俯视角)力矩，从而影响所述垂直起降无人机俯仰角的控制精度。在从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的过程中，旋转的旋翼螺旋桨(即旋翼动力系统)在气流的影响下会产生额外的俯仰力矩，此部分俯仰力矩同样会对所述垂直起降无人机的俯仰角控制精度产生影响。

针对上述问题，本发明实施例在根据所述实际俯仰角和所述垂直起降无人机的目标俯仰角，对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的姿态进行控制时，可以根据所述垂直起降无人机的飞行速度、固定翼动力系统的油门值以及旋翼动力系统的油门值，确定出所述垂直起降无人机的补偿力矩，并根据所述俯仰力矩以及所述补偿力矩，对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的姿态进行控制。在某些实施例中，所述俯仰力矩是根据所述俯仰角误差确定得到的。

具体可以图5为例进行说明，图5是本发明实施例提供的另一种垂直起降无人机的姿态控制的示意图，如图5所示，飞行控制设备可以获取所述垂直起降无人机53的飞行速度、固定翼动力系统的油门值以及旋翼动力系统的油门值，并根据所述飞行速度、固定翼动力系统的油门值以及旋翼动力系统的油门值，通过俯仰角前馈补偿模块51中查找控制表的方式以获得所述补偿力矩；在某些实施例中，所述控制表包含所述飞行速度、所述油门值信息以及所述补偿力矩之间的对应关系。飞行控制设备可以根据所述目标俯仰角和所述垂直起降无人机53的实际俯仰角计算得到俯仰角误差，并将俯仰角误差发送给姿态控制器52，以使姿态控制器52根据所述俯仰角误差生成俯仰力矩，从而根据所述俯仰力矩和所述补偿力矩对所述垂直起降无人机53的姿态进行控制。

通过这种实施方式，在从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的俯仰角前馈补偿算法中，计算并补偿了电机安装误差及旋转的旋翼产生的额外力矩，从而提高了所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中俯仰角的控制精度，以及提高了所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的性能。

下面结合附图6对本发明实施例提供的垂直起降无人机的飞行控制系统进行示意性说明。

请参见图6，图6是本发明实施例提供的一种垂直起降无人机的飞行控制系统的结构示意图，图6为主视图方向的结构示意图。所述垂直起降无人机的飞行控制系统包括：飞行控制设备61、垂直起降无人机62。所述垂直起降无人机62包括动力系统621，所述动力系统621用于为垂直起降无人机62提供移动的动力。在一些实施例中，飞行控制设备61设置在垂直起降无人机62中，可以通过有线通信连接方式与垂直起降无人机中的其他设备(如动力系统621)建立通信连接。在其他实施例中，垂直起降无人机62和飞行控制设备61彼此独立，例如飞行控制设备61设置在云端服务器中，通过无线通信连接方式与垂直起降无人机62建立通信连接。在某些实施例中，所述飞行控制设备61可以为飞行控制器。所述垂直起降无人机62具有旋翼飞行模式和固定翼飞行模式。

本发明实施例中，所述飞行控制设备61获取垂直起降无人机62从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差，并根据所述侧向速度误差或所述侧偏距误差，确定所述垂直起降无人机62的目标姿态角，以及根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机62从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制。

下面结合附图7-附图10对本发明实施例提供的垂直起降无人机的飞行控制方法进行示意性说明。

具体请参见图7，图7是本发明实施例提供的一种垂直起降无人机的飞行控制方法的流程示意图，所述方法可以由飞行控制设备执行，其中，飞行控制设备的具体解释如前所述。具体地，本发明实施例的所述方法包括如下步骤。

S701：获取垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差。

本发明实施例中，飞行控制设备可以获取垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差。

在某些实施例中，当环境风的风向与所述垂直起降无人机的机头方向有较大夹角时，所述垂直起降无人机在切换飞行模式时的航线方向可能无法与目标航线方向保持一致。为使得无人机在切换飞行模式时沿着目标航线飞行，可以根据侧向速度误差(即期望侧向速度与实际侧向速度的差值)或侧偏距误差(目标航线与实际航线的距离)计算并控制所述无人机的目标姿态角，从而实现对无人机姿态的实时控制。通过这种实施方式，可以在侧向风环境下，即环境风的风向与所述无人机的机头方向有较大夹角时，降低无人机的侧向速度或者侧偏距误差，控制无人机按照目标航线飞行。在某些实施例中，目标航线方向与所述垂直起降无人机在切换飞行模式的起始时刻的机头方向一致。

具体可以图10为例进行说明，图10是本发明实施例提供的一种切换飞行模式过程中的飞行航线的示意图，如图10所示为所述无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的过程中的一种飞行航线的示意图。假设无人机从A点开始从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式，无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的目标航线为AB航线，无人机在A点时机头的方向为从A到B的方向，环境风V1的风向与AB航线(即机头的方向)的夹角为90o，满足较大夹角。由于环境风V1的影响无人机在从A点开始从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的航线方向实际为从A到C的方向，实际航线为AC航线。因此，无人机在从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的航线出现了偏差，并可以确定AB航线与AC航线之间的距离为侧偏距误差，如当无人机飞至D点时，侧偏距误差为AB航线上的E点与AC航线上的D点之间的距离d；以及确定期望侧向速度与实际侧向速度的差值为侧向速度误差，如期望侧向速度为0，实际侧向速度为V2，则可以确定侧向速度误差为V2。因此，为使得无人机在从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时尽可能地沿着AB航线飞行，可以根据侧向速度误差V2或侧偏距误差(如d)计算并控制所述无人机的目标姿态角(如横滚角)，以使无人机尽可能地靠近AB航线飞行，减小AB航线与AC航线之间的侧偏距误差，控制无人机按照目标航线飞行。

可见，通过这种实施方式可以避免垂直起降无人机在从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中航线偏离导致垂直起降无人机无法执行在指定位置点采集图像等任务，从而可以提高垂直起降无人机执行任务的有效性。

需要说明的是，目标航线可以是如图10所示的一条线段，也可以是由A点起始的一条射线。即，对目标航线的结束点位置可以不做限制。

在某些实施例中，所述侧向速度误差为所述垂直起降无人机的期望侧向速度和实际侧向速度的差值，所述侧偏距误差为所述垂直起降无人机的目标航线与实际航线之间的距离。在某些实施例中，所述目标航线时为所述垂直起降无人机预先设置好的航线，用于控制所述垂直起降无人机按照所述目标航线飞行；在某些实施例中，所述实际航线为所述垂直起降无人机在外界环境等影响下实际飞行的航线。

在一个实施例中，所述飞行控制设备在获取所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差之前，可以获取飞行模式切换指令；在某些实施例中，所述飞行模式切换指令用于指示所述垂直起降无人机的飞行模式从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式。在某些实施例中，所述飞行模式切换指令可以是控制终端(如遥控器、地面站设备等)发送给飞行控制设备的；在其他实施例中，所述飞行模式切换指令还可以是所述垂直起降无人机根据自动飞行的航线规划策略自动生成，本发明实施例不做具体限定。

S702：根据所述侧向速度误差或所述侧偏距误差，确定所述垂直起降无人机的目标姿态角。

本发明实施例中，飞行控制设备可以根据所述侧向速度误差或所述侧偏距误差，确定所述垂直起降无人机的目标姿态角。

在一个实施例中，可以预先建立所述垂直起降无人机的姿态角与侧向速度误差或侧偏距误差之间的对应关系，因此飞行控制设备可以根据所述侧向速度误差或所述侧偏距误差，确定所述垂直起降无人机的目标姿态角。通过确定目标姿态角调整所述垂直起降无人机的姿态，从而降低所述垂直起降无人机的侧向速度误差或所述侧偏距误差，提高对侧向速度误差或所述侧偏距误差的控制精度。

S703：根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制。

本发明实施例中，飞行控制设备可以根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制。

在一个实施例中，飞行控制设备在根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制时，可以根据所述目标姿态角和实际姿态角，确定所述垂直起降无人机的姿态角误差，并在所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的过程中，根据所述姿态角误差对所述垂直起降无人机的姿态进行控制。通过这种实施方式，有助于降低所述垂直起降无人机的侧向速度误差或所述侧偏距误差，提高对侧向速度误差或所述侧偏距误差的控制精度。

在一个实施例中，所述飞行控制设备可以获取所述垂直起降无人机的飞行速度，并获取所述垂直起降无人机的油门信息，所述油门信息包括固定翼动力系统的油门值以及旋翼动力系统的油门值，以及根据所述飞行速度和所述油门信息，控制所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式。通过飞行速度和油门信息可以对所述垂直起降无人机的俯仰角进行控制，从而提高了所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中对俯仰角的控制精度，减少了从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的时间。

本发明实施例中，飞行控制设备根据获取到的所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差，确定所述垂直起降无人机的目标姿态角，并根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制，从而提高了垂直起降无人机在切换至固定翼飞行模式过程中的可靠性和控制性能。

具体请参见图8，图8是本发明实施例提供的另一种垂直起降无人机的飞行控制方法的流程示意图，所述方法可以由飞行控制设备执行，其中，飞行控制设备的具体解释如前所述。具体地，本发明实施例的所述方法包括如下步骤。

S801：获取垂直起降无人机的飞行速度。

本发明实施例中，飞行控制设备可以获取垂直起降无人机的飞行速度。所述飞行速度可以是垂直起降无人机相对于空气的速度，即空速。垂直起降无人机的空速可以由安装在无人机上的空速计获得。

S802：获取所述垂直起降无人机的油门信息，所述油门信息包括固定翼动力系统的油门值以及旋翼动力系统的油门值。

本发明实施例中，飞行控制设备可以获取所述垂直起降无人机的油门信息，所述油门信息包括固定翼动力系统的油门值以及旋翼动力系统的油门值。所述油门信息可以用百分比表示，也可以用小数、分数、整数表示，本发明实施例不做具体限定，例如旋翼动力系统的油门值为100％时，即代表旋翼电机的动力达到最大；又如，旋翼动力系统的油门值为10时，即代表旋翼电机的动力达到最大；又如，旋翼动力系统的油门值为0时，即代表旋翼电机的动力达到最小。

S803：根据所述飞行速度和所述油门信息，控制所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式。

本发明实施例中，飞行控制设备可以根据所述飞行速度和所述油门信息，控制所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式。

在一个实施例中，所述飞行控制设备在根据所述飞行速度和所述油门信息，控制所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时，可以根据所述飞行速度、所述油门值信息，确定所述垂直起降无人机的目标俯仰角，并根据所述无人机的实际俯仰角和所述目标俯仰角，并对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的姿态进行控制。

在某些实施例中，所述目标俯仰角是利用预设的俯仰角优化规则，根据所述飞行速度、固定翼动力系统的油门值以及旋翼动力系统的油门值确定得到的。在某些实施例中，所述预设的俯仰角优化规则是根据所述垂直起降无人机的升力系数、阻力系数以及所述垂直起降无人机的旋翼电机的动压分配策略确定得到的。

在一个实施例中，所述飞行控制设备在根据所述实际俯仰角和所述目标俯仰角，对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的姿态进行控制时，可以确定所述实际俯仰角与所述目标俯仰角之差为所述垂直起降无人机的俯仰角误差，并根据所述俯仰角误差，确定所述垂直起降无人机的俯仰力矩，从而根据所述俯仰力矩，对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的姿态进行控制。通过这种实施方式，可以控制无人机以目标俯仰角飞行，以在最短的时间内加速到预设速度范围，实现从旋翼飞行模式到固定翼飞行模式的切换。

在一个实施例中，所述飞行控制设备可以根据所述飞行速度、所述油门值信息，确定所述垂直起降无人机的补偿力矩，所述补偿力矩用于补偿固定翼动力系统的安装误差产生的额外俯仰力矩以及旋翼螺动力系统在气流影响下产生的额外俯仰力矩；以及根据所述俯仰力矩以及所述补偿力矩，对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的姿态进行控制。在某些实施例中，所述俯仰力矩包括固定翼动力系统提供的俯仰力矩以及旋翼动力系统提供的俯仰力矩。

在一个实施例中，所述飞行控制设备在根据所述飞行速度、所述油门值信息，确定所述垂直起降无人机的补偿力矩时，可以根据所述飞行速度、所述油门值信息，通过查找控制表的方式以获得所述补偿力矩，所述控制表包含所述飞行速度、所述油门值信息以及所述补偿力矩之间的对应关系。通过这种实施方式，可以提高对所述垂直起降无人机的俯仰力矩的控制精度，从而降低所述垂直起降无人机在高度方向的误差。

本发明实施例中，飞行控制设备可以获取垂直起降无人机的飞行速度，并获取所述垂直起降无人机的油门信息，从而根据所述飞行速度和所述油门信息，控制所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式。通过这种实施方式，可以减少从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的切换时间，提高了对垂直起降无人机的姿态控制精度。

请参见图9，图9是本发明实施例提供的一种飞行控制设备的结构示意图。具体的，所述飞行控制设备包括：存储器901、处理器902。

在一种实施例中，所述飞行控制设备还包括数据接口903，所述数据接口903，用于传递飞行控制设备和其他设备之间的数据信息。

所述存储器901可以包括易失性存储器(volatile memory)；存储器901也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)；存储器901还可以包括上述种类的存储器的组合。所述处理器902可以是中央处理器(central processing unit，CPU)。所述处理器902还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specificintegrated circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或其任意组合。

所述存储器901用于存储程序指令，所述处理器902可以调用存储器901中存储的程序指令，用于执行如下步骤：

获取垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差；

根据所述侧向速度误差或所述侧偏距误差，确定所述垂直起降无人机的目标姿态角；

根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制。

进一步地，所述侧向速度误差为所述垂直起降无人机的期望侧向速度和实际侧向速度的差值，所述侧偏距误差为所述垂直起降无人机的目标航线与实际航线之间的距离。

进一步地，所述处理器902根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态时，具体用于：

根据所述目标姿态角和实际姿态角，确定所述垂直起降无人机的姿态角误差；

在所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式的过程中，根据所述姿态角误差对所述垂直起降无人机的姿态进行控制。

进一步地，所述处理器902还用于：

获取所述垂直起降无人机的飞行速度；

获取所述垂直起降无人机的油门信息，所述油门信息包括固定翼动力系统的油门值以及旋翼动力系统的油门值；

根据所述飞行速度和所述油门信息，控制所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式。

进一步地，所述所述处理器902根据所述飞行速度和所述油门信息，控制所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时，具体用于：

根据所述飞行速度、所述油门值信息，确定所述垂直起降无人机的目标俯仰角；

根据所述无人机的实际俯仰角和所述目标俯仰角，对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的姿态进行控制。

进一步地，所述目标俯仰角是利用预设的俯仰角优化规则，根据所述飞行速度、固定翼动力系统的油门值以及旋翼动力系统的油门值确定得到的。

进一步地，所述预设的俯仰角优化规则是根据所述垂直起降无人机的升力系数、阻力系数以及所述垂直起降无人机的旋翼电机的动压分配策略确定得到的。

进一步地，所述处理器902根据所述实际俯仰角和所述目标俯仰角，对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的姿态进行控制时，具体用于：

确定所述实际俯仰角与所述目标俯仰角之差为所述垂直起降无人机的俯仰角误差；

根据所述俯仰角误差，确定所述垂直起降无人机的俯仰力矩；

根据所述俯仰力矩，对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的姿态进行控制。

进一步地，所述处理器902还用于：

根据所述飞行速度、所述油门值信息，确定所述垂直起降无人机的补偿力矩，所述补偿力矩用于补偿固定翼动力系统的安装误差产生的额外俯仰力矩以及旋翼螺动力系统在气流影响下产生的额外俯仰力矩；

根据所述俯仰力矩以及所述补偿力矩，对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式时的姿态进行控制。

进一步地，所述俯仰力矩包括固定翼动力系统提供的俯仰力矩以及旋翼动力系统提供的俯仰力矩。

进一步地，所述处理器902根据所述飞行速度、所述油门值信息，确定所述垂直起降无人机的补偿力矩时，具体用于：

根据所述飞行速度、所述油门值信息，通过查找控制表的方式以获得所述补偿力矩，所述控制表包含所述飞行速度、所述油门值信息以及所述补偿力矩之间的对应关系。

本发明实施例中，飞行控制设备根据获取到的所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差，确定所述垂直起降无人机的目标姿态角，并根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制，从而提高了垂直起降无人机在切换至固定翼飞行模式过程中的可靠性和控制性能。

本发明实施例还提供了一种垂直起降无人机，所述垂直起降无人机具有旋翼飞行模式和固定翼飞行模式，所述垂直起降无人机包括：机身；配置在机身上的动力系统，用于为垂直起降无人机提供移动的动力；以及上述飞行控制设备。

本发明实施例中，垂直起降无人机根据获取到的所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的侧向速度误差或侧偏距误差，确定所述垂直起降无人机的目标姿态角，并根据所述目标姿态角对所述垂直起降无人机从旋翼飞行模式切换至固定翼飞行模式过程中的姿态进行控制，从而提高了垂直起降无人机在切换至固定翼飞行模式过程中的可靠性和控制性能。

本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明图7或图8所对应实施例中描述的方法，也可实现图9所述本发明所对应实施例的设备，在此不再赘述。

所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的设备的内部存储单元，例如设备的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述设备的外部存储设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述计算机可读存储介质还可以既包括所述设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

以上所揭露的仅为本发明部分实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。