[发明专利]一种基于传感器状态评估结果的无人直升机高度保持方法

说明书

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种通过多传感器状态评估实现无人直升机高度自动保持的控制方法。所述的传感器包括高精度距离传感器、嵌入式惯性测量组件和嵌入式气压高度计。三个传感器同时采集数据，并评估三种数据的有效性，根据评估结果选择控制模式。针对现有无人机高度保持自动控制方法的不足，本发明通过多种传感器数据有效性的检测评估，即利用了多传感器的数据修正，实现了高度保持控制的精确性，又在传感器发生故障时，自动切换到降级模式或手动模式，保证了无人直升机的安全性。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种通过多传感器状态评估实现无人直升机高度自动保持的控制方法。

背景技术

无人直升机低空低速探测地面或浅层地表的物体，需要一种精确，安全，自主的高度保持方法。现有主要高度控制方案是利用嵌入式气压高度计或者高精度距离传感器敏感高度，与预设高度做差，结果作为PID控制器的输入，控制器的输出直接连接作动器，控制电机调节直升机总距角，实现无人直升机升降。嵌入式气压高度计体积小、重量轻、功耗小、易于安装和测量，但是测量精度差，受天气影响较大；高精度距离传感器，如激光测距仪，测量精度高适合低空低速精确测量，但是受载体姿态影响较大，且机构复杂，可靠性相对较低，单独作为高度控制的测量传感器不利于飞行安全。

发明内容

本发明的技术问题为：针对现有高度自动控制方案的不足，提出一种无人直升机高度保持控制方法，结合嵌入式气压高度计和高精度距离传感器两种测量传感器的优点，根据传感器状态评估结果自动切换控制状态，实现精确安全自主飞行。

本发明的技术方案：一种基于传感器状态评估结果的无人直升机高度保持方法，其特征为：所述的传感器包括高精度距离传感器、嵌入式惯性测量组件和嵌入式气压高度计。三个传感器同时采集数据，并评估三种数据的有效性，根据评估结果选择控制模式。

优选地，当高精度距离传感器和嵌入式惯性测量组件数据有效时，利用高精度距离传感器敏感到的距离信息和嵌入式惯性测量组件输出的姿态信息，计算出当前的地形高度，与预设的地形高度做差，结果作为PID控制器的输入，控制器的输出直接连接作动器，控制电机调节直升机总距角，实现无人直升机的升降。

优选地，当高精度距离传感器和嵌入式惯性测量组件二者至少有一个数据失效时，同时嵌入式气压高度计数据有效时，利用嵌入式气压高度计敏感到的气压高度和预设的气压高度做差，结果作为PID控制器的输入，控制器的输出直接连接作动器，控制电机调节直升机总距角，实现无人直升机的升降。

优选地，当高精度距离传感器和嵌入式惯性测量组件二者至少有一个数据失效时，同时嵌入式气压高度计数据也失效时，利用遥控器操作杆的杆位直接远程控制电机作动调节直升机总距角，实现无人直升机的升降。

本发明的有益效果：针对现有无人机高度保持自动控制方法的不足，本发明通过多种传感器数据有效性的检测评估，即利用了多传感器的数据修正，实现了高度保持控制的精确性，又在传感器发生故障时，自动切换到降级模式或手动模式，保证了无人直升机的安全性。

附图说明

图1为基于传感器状态评估结果的无人直升机高度保持方法硬件模块交联图；

图2为基于传感器状态评估结果的无人直升机高度保持方法工作流程。

具体实施方式

一种基于传感器状态评估结果的无人机高度保持方法使用了高精度距离传感器、嵌入式惯性测量组件和嵌入式气压高度计，三种测量传感器。其步骤主要分为两步：

步骤一：传感器数据有效性评估。

本次采集数据和上次采集的数据差异超出门限阈值被定义为失效数据，反之为正常数据。连续输出10个失效数据，该传感器状态被设置为故障。当传感器状态为故障时，如果连续输出10个正常数据，该传感器状态被重新设置为正常。三个传感器的数据同步检测评估。