[发明专利]一种灾情探测四旋翼无人机的控制方法

权利要求书

1.一种灾情探测四旋翼无人机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)控制四旋翼无人机飞往目标区域：

(1a)四旋翼无人机接收飞行控制设备通信模块向无人机通信模块发送的指令，起飞并悬停在指定高度；

(1b)四旋翼无人机利用位置信息获取模块获取其悬停的位置信息，并将该位置信息发送至飞行控制设备通信模块；

(1c)飞行控制设备数据处理模块通过四旋翼无人机的位置信息和目标区域的位置信息，确定无人机的飞行路线，并将飞行路线信息通过飞行控制设备通信模块发送至无人机通信模块；

(1d)超声波探测器获取四旋翼无人机距离障碍物的信息，并将这些距离信息发送至无人机数据处理模块；

(1e)无人机数据处理模块根据飞行路线信息，计算四旋翼无人机的飞行姿态数据，并根据飞行姿态数据和距离信息计算四旋翼无人机的飞行控制数据，同时将飞行控制数据发送给飞行控制数据解析器；

(1f)飞行控制数据解析器对飞行控制数据进行解析，并将解析结果发送至四旋翼控制器，实现四旋翼无人机对障碍物的规避，飞往目标区域；

(2)四旋翼无人机通过通信交互在目标区域采集有效数据：

(2a)四旋翼无人机传感器模块在目标区域采集数据，并通过无人机通信模块将采集到的数据发送给飞行控制设备通信模块和远程监控终端；

(2b)飞行控制设备利用显示模块显示采集到的数据，同时远程监控终端对数据进行监控；

(2c)飞行控制人员选择需要采集的数据类型，并在飞行控制设备中的移动终端指令创建模块创建相应指令，通过飞行控制设备通信模块发送给无人机通信模块；

(2d)四旋翼无人机按指令要求进行需求数据采集；

(2e)当四旋翼无人机数据处理模块检测到有需求数据未采集到时，通过无人机通信模块向飞行控制设备通信模块发送警告信息，飞行控制设备数据处理模块进行信息提取后触发警告模块，飞行控制人员在移动终端指令创建模块创建指令，调整四旋翼无人机的姿态及位置，采集缺失数据，结合之前采集的数据和已完成的需求数据，最终得到有效数据；

(3)四旋翼无人机在数据采集的同时自适应调整飞行高度：

(3a)四旋翼无人机数据处理模块通过传感器模块获取传感器信息，同时通过位置信息获取模块获取即时位置信息；

(3b)无人机数据处理模块利用传感器信息和即时位置信息，计算传感器数据与需求数据，即时位置数据与安全阈值差的绝对值，并根据该绝对值判断四旋翼无人机当前监测位置是否有效且安全；

(3c)四旋翼无人机根据无人机数据处理模块判断的结果，对其飞行高度进行自适应调整；

(4)四旋翼无人机在数据采集的同时判断监测任务完成进度和设备异常情况：

无人机数据处理模块对采集的数据进行分析，并根据分析结果判断四旋翼无人机是否完成监测任务，同时判断是否出现飞行器件受损、电量不足或传感器数据无效的异常情况；

(5)四旋翼无人机执行返航程序，并降落到指定的区域：

(5a)四旋翼无人机数据处理模块接收飞行控制设备发送的返航指令，或判断监测任务完成，或设备异常，通过无人机通信模块向飞行控制设备通信模块发送位置信息，飞行控制设备数据处理模块计算飞行路线和降落点，并通过飞行控制设备通信模块发送给无人机通信模块；

(5b)四旋翼无人机数据处理模块根据飞行路线信息，传感器模块和位置信息获取模块反馈的数据计算姿态，并产生控制数据发送给飞行控制数据解析器，四旋翼控制器工作，规避障碍物，飞往降落地点。

2.根据权利要求1所述的一种灾情探测四旋翼无人机的控制方法，其特征在于，步骤(1e)中所述的计算四旋翼无人机的飞行姿态数据，实现步骤为：

(1e1)无人机数据处理模块从传感器模块获取四旋翼无人机当前陀螺仪传感器和加速度计传感器数据，通过互补滤波算法对数据中的重力场和磁场的数据进行低通滤波，对从陀螺仪获取的低频噪声进行高通滤波，并使用四元数对互补滤波算法得到的数据进行数据融合并计算，得到四旋翼无人机当前的姿态信息；

(1e2)无人机数据处理模块将期望姿态角度与当前姿态角度的差值作为串行比例微分积分PID算法的输入量，运行算法得到四旋翼无人机的飞行姿态数据。