[发明专利]无人机、无人机的测距滤波方法及基于该方法的测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，无人机、无人机的测距滤波方法及基于该方法的测距方法。

背景技术

无人机要实现低空尤其是近地面的自主飞行，除了要知道无人机当前的海拔高度外，还需知道无人机相对于地面的高度。无人机的海拔高度信息一般通过气压计、GPS等测量得到，无人机相对于地面高度，可以使用声呐测距、激光测距、微波雷达测距、以及机器视觉测量方法等方式得到。

激光测距方案容易受到光线的影响且价格成本较高。机器视觉的测距方案算法较为复杂且也容易受到光线的影响。而声呐测距不受光线影响，可全天候使用，且价格成本低廉，系统复杂性低。现有应用声呐测距环境与在无人机上使用的环境截然不同，例如安装在移动的机器人上，或者安装在固定的空间内等等，在此类环境下声呐测传感器测得的数据本身就较为准确，不需要进行复杂的滤波操作。

而无人机环境与其他环境有截然不同的特点，例如：无人机螺旋桨高速转动引起的机身高频振动；螺旋桨转动引起的气流扰动；无人机在飞行过程中的姿态快速反复倾斜变化；螺旋桨在高速转动过程中引起的电源不稳定；无人机对地测距时，地面环境较为复杂等。这些复杂的情况都会给无人机机载声呐测距引入较为严重噪声，甚至会使得测距失败，因此必须针对无人机本身的特点设计适合无人机环境应用的测距滤波算法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种无人机的测距滤波方法，该方法能够滤除无人机环境下声呐传感器的测量噪声，滤波效果好，且无相位延时，提高了声呐传感器数据测量的准确性和稳定性。

本发明的另一个目的在于提供一种无人机。

本发明的第三个目的在于提出一种基于无人机的测距滤波方法的测距方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种无人机的测距滤波方法，包括以下步骤：S1：确定无人机的初始距离缓存队列和初始移动速度缓存队列，包括：S11：对利用声呐测距方法在预设时间内测量的连续的N个距离进行求导，以得到所述无人机的N-1个移动速度；S12：求取所述N-1个移动速度的方差；S13：判断所述方差是否小于或等于第一预设值；S14：如果是，则将所述N个距离组成初始距离缓存队列，并将所述N-1个移动速度组成初始移动速度缓存队列；S2：根据初始距离缓存队列和初始速度对当前测量的距离进行滤波，以得到所述无人机的实际飞行距离，包括：S21：将所述初始距离缓存队列中第一个测量得到的距离移出队列，并根据剩余的N-1个距离和当前测量的距离执行所述S11至S12；S22：判断当前求取的方差是否小于或等于第二预设值；S23：如果是，则用所述当前测量的距离替换所述初始距离缓存队列中第一个测量得到的距离，以更新所述初始距离缓存队列，并将所述当前测量的距离作为所述无人机的实际飞行距离。

根据本发明实施例的无人机的测距滤波方法，首先确定声呐传感器测量的初始距离，对初始距离求导，得到无人机当前的移动速度，并且对连续的移动速度求方差，通过判断方差大小确定当前测量的距离是否有效，若当前测量的距离满足条件，则认为当前测量的距离有效，且更新初始距离数据；若当前测量的距离不满足条件，则预测一个距离作为新的当前测量的距离，且不更新初始距离数据。本方法能够滤除无人机环境下声呐传感器的测量噪声，滤波效果好，且无相位延时，提高了声呐传感器数据测量的准确性和稳定性。

另外，根据本发明上述实施例的无人机的测距滤波方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，在所述步骤S22之后，还包括：S24：如果所述当前求取的方差大于第二预设值，则将所述初始距离缓存队列中第N个测量得到的距离移出队列，并根据剩余的N-1个距离和当前测量的距离执行所述S11和S12，并判断得到的速度方差是否小于或等于第二预设值；S25：如果得到的速度方差小于或等于第二预设值，则用所述当前测量的距离替换所述初始距离缓存队列中第N个测量得到的距离，以更新所述初始距离缓存队列，并将所述当前测量的距离作为所述无人机的实际飞行距离。

在一些示例中，在所述S24之后，还包括：S26：如果得到的速度方差大于所述第二预设值，则将所述当前测量的距离加入新的缓存队列中，并在所述新的缓存队列达到N个距离时，对所述新的缓存队列求导，并求得对应N-1个移动速度的方差，如果所述新的缓存队列对应的N-1个移动速度的方差小于或等于所述第二预设值，则用所述新的缓存队列替换所述初始距离缓存队列，并将所述当前测量的距离作为所述无人机的实际飞行距离。