[发明专利]基于波浪评估的多旋翼无人飞船水面起飞控制方法

说明书

本发明公开了一种基于波浪评估的多旋翼无人飞船水面起飞控制方法，步骤如下：S1、根据多旋翼无人飞船的状态估计波浪特征；S2、收到遥控端发送的起飞指令后，根据所估计的波浪特征信息，选择合适的开始起飞时刻；S3、以预定的起飞方式控制多旋翼无人飞船起飞。本发明在多旋翼无人飞船起飞之前利用本身搭载的传感器对多旋翼无人飞船附近水域的波浪特征进行评估，利用所得波浪特征指导开始起飞时刻的选取，一定程度上避免了因为开始起飞时刻选择不合理导致多旋翼无人飞船起飞失败的情况出现。

技术领域

本发明涉及无人机及无人船的技术领域，具体涉及一种基于波浪评估的多旋翼无人飞船水面起飞控制方法。

背景技术

我国有大量的近海区域、河道、湖泊、沼泽、水库、海港等水域需要进行水域信息的采集，例如水底地形、水位、水速等。目前水域信息的采集多为人工作业，在一些环境相对较差的水域，人工作业存在极大的安全隐患，严重时将不能到达甚至无法靠近指定区域，并且人工作业周期长、效率低，不适合长时、大面积作业。

相比之下，多旋翼无人飞船具有以下几个方面的优势：首先，多旋翼无人飞船体积小、灵活性高、受环境限制较小，可以非常方便地在各种水域里开展信息采集活动；其次，多旋翼无人飞船还具有多旋翼飞行器的优点，能够垂直起降且动作灵活，可以非常精准地到达指定位置，非常适合应用于人力不能到达甚至无法靠近指定区域的工况，实现精准投放回收。

常规多旋翼无人机只在空中执行航拍、测绘等任务，不需要在水面起降，因此关于多旋翼无人机水面起降的研究相对较少；而多旋翼无人飞船除了需要在空中执行任务外，还有在水中的应用，因此需要考虑从水面起飞的工况。而在一些比较恶劣的工况下，例如近海区域、港口等，水面会有较大的波浪，存在波浪波峰高于多旋翼无人飞船的情况，若开始起飞时机选择不合理，则容易出现螺旋桨击打到波浪、起飞角度过大等情况，从而导致起飞失败。因此在起飞之前，需要评估多旋翼无人飞船附近水域的波浪特征，从而指导开始起飞时刻的选取，尽量避免出现因为开始起飞时刻选择不合理导致多旋翼无人飞船起飞失败的情况。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中多旋翼无人飞船在恶劣工况下面临的起飞受波浪干扰的问题，提供一种基于波浪评估的多旋翼无人飞船水面起飞控制方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于波浪评估的多旋翼无人飞船水面起飞控制方法，用于控制多旋翼无人飞船，所述控制方法包括以下步骤：

S1、根据多旋翼无人飞船的状态估计波浪特征；

其中，所述多旋翼无人飞船状态包括：多旋翼无人飞船的竖向加速度、多旋翼无人飞船的竖向速度及多旋翼无人飞船的竖向位移；所述波浪特征包括：波浪的波峰、波浪的波谷及波浪波峰的均值；

S2、收到遥控端发送的起飞指令后，根据估计的波浪特征，选择合适的开始起飞时刻；

S3、以预定的起飞方式控制多旋翼无人飞船起飞。

进一步地，所述步骤S1中，根据多旋翼无人飞船的状态估计波浪特征的过程如下：

S101、获取多旋翼无人飞船沿机体坐标系三个坐标轴方向运动的加速度及多旋翼无人飞船绕机体坐标系三个坐标轴旋转的角速度；

其中，所述机体坐标系是与多旋翼无人飞船固定连接，没有相对运动的坐标系；机体坐标系的坐标原点为多旋翼无人飞船的重心，机体坐标系的X_b、Y_b、Z_b三轴分别指向多旋翼无人飞船的前、左、上三个方向，其中下标b为body的缩写，代表机体坐标系；