CN110621960A

CN110621960A - 飞行器的高度估计

Info

Publication number: CN110621960A
Application number: CN201780090644.6A
Authority: CN
Inventors: 张富; 王铭钰
Original assignee: Shenzhen Dajiang Innovations Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Zhuoyu Technology Co ltd
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2019-12-27
Anticipated expiration: 2037-08-25
Also published as: WO2019037100A1; US11512953B2; CN110621960B; US20200109944A1

Abstract

将诸如无人飞行器(UAV)之类的移动物体的高度作为来自一组传感器(300‑1，300‑2，300‑3，300‑4，300‑5)的基于压力的信号的函数来进行估计，其中该组传感器被安装在该物体上以使这些传感器具有不同的主感测定向(N)。该函数可以是加权平均，并且函数中的权重可以根据诸如交通工具相对于视风的定向、感测信号的稳定性以及传感器故障之类的因素而变化。

Description

飞行器的高度估计

技术领域

本发明涉及无人飞行器的操作，并且具体地涉及高度估计(altitudeestimation)。

背景技术

无人飞行器(UAV)，也被通俗地称为“无人机”，在体育事件和娱乐事件、自然地标和人造地标、公园和其他特征及结构上方的天空中正变得日益常见。实际上，商用UAV的使用范围正在快速地增长，不仅包括娱乐用途，也包括诸如用于摄影和摄像、科学、执法和许多其他的用途之类的专业用途。

用户通常能够通过在控制器上操作功率控制和/或方向控制来手动控制UAV的地面上方的高度，但是在一些情况下希望UAV能够自动地确定高度。即使对于手动操作，用户也可能希望在数量上知道高度，特别是其UAV的地面上方的高度。例如，用于保持地面上方的设定高度的能力对于在机载相机的视场中或出于其他位置保持的原因把物体保持在适当尺寸可能是重要的。作为另一示例，UAV可以被专门用于确定某个物体的高度。作为又一示例，高度的显示或自动限制对于保证UAV不超过地面上方的最大法定高度(例如，在受控的领空中)可能是重要的。出于更基本的目的(即，为了自动地防止粗心或没有经验的用户使UAV碰撞在地面上)，地面上方的高度确定也可以被并入在一些UAV中。类似地，如果UAV并入了地形图，则高度确定可以被用于保证恒定高度的地形跟踪。简言之，存在人们可能想要使UAV能够估计其相对于某个参考高度的高度的许多原因。

用于确定UAV的参考之上的高度的一种普遍方式是使UAV包括某种形式的压力传感器。在相对于某个参考压力的固定校准或可更新校准之后，UAV上的或其控制器中的电路然后可以比较实际测量的压力和参考压力，并根据压力差来计算高度。然而，即使当UAV在无风的情况下悬停在恒定高度处时，UAV周围的压力场通常也不是恒定的。例如，推进器下洗(downwash)可能导致快速变化的感测压力。该问题在其他飞行背景中加重，在其他飞行背景中，UAV上的视风(apparent wind)不仅包括推进器下洗，也包括不仅由气象风引起而且还由UAV自身的运动引起的所有三个方向上的空气的潜在波动速度分量。感测压力中的这种变化随后转变为高度的确定中的误差。

用于降低这些误差的一些已知的尝试涉及通过应用仔细设计的算法(其试图在不同的相对UAV空速下补偿所假设的误差)来预校准单个机载气压计(包括压力传感器)。要注意，由于UAV速度(即使是竖直的，特别是在下降时)通常与风速大致相同，因此视风变化可能是相对强烈的。经校准的数据随后被存储在UAV的机载电子设备中。当UAV处于实际飞行时，该常规方法估计UAV的空速并且通过插补校准数据来计算气压计误差的量。将原始的气压计读数减去误差估计来产生经校正的高度测量以供另外的处理。

该已知方法的准确度依赖于包括空速估计和校准过程本身在内的若干个因素。然而，校准误差和带噪声的空速测量通常导致不可接受的或在最好的情况下也是不期望的高度估计误差，特别是对于民用UAV。

因此，即使是在存在不恒定的且通常带噪声的压力场中，使UAV能够更准确地确定高度也是有利的。

附图说明

图1示出了UAV及其控制器的示例。

图2A至图2C以简化形式示出了普通压力传感器的基本结构以及一种安装技术。

图3A至图3G示出了相对于压力传感器上的气流的定向的影响。

图4示出了相对于表观气流(apparent air flow)的主体周围的压力分布。

图5示出了围绕柱体具有不同的角度定向的四个传感器的压力分布曲线。

图6至图8示出了用于多个压力传感器的不同安装设备。

图9是示出了可以被包括在UAV的实施例中的操作步骤的流程图。

图10示出了在高度估计和飞行控制中涉及的UAV和控制器中的硬件组件和软件组件的示例。

具体实施方式

采用广义的术语，本发明的实施例基于来自多个传感器的信号的经加权的贡献提供了用于诸如UVA之类的移动物体的高度估计，其中多个传感器被安装以使得减少由物体周围的感测压力场的差异产生的误差，该差异例如是由于不同的表观空速而引起的。

在下面的描述中，传感器主要是压力传感器，但是这仅仅是作为普通示例。在显式地提及的变化或者对于专业的UAV设计者将是明显的变化的情况下，传感器也能够输出任何类型的基于压力的数据，根据该基于压力的数据能够确定高度值；例如，气压测高计直接输出高度值。

“高度”(在一些背景中被称为“海拔”)可以以不同的方式来定义。例如，在诸如GPS之类的各种基于卫星的系统中使用在与大地水准面(geoid)垂直的方向上计算的绝对竖直距离。基于气体(例如，空气)压力差的高度测量(有时被称为“压力高度”)有时参考平均海平面压力(AMSL-“平均海平面上方的高度”)。另一些系统相对于参考高度或“零水平面”处(例如，在局部地面位置处)的局部环境压力来计算高度，在这种情况下，“高度”是地平面上方的高度(HAGL)。下面描述的实施例可以在基于相对于某个选定的参考的压力差的测量的“高度”的任何定义的情况下进行操作。为了简化而不是限制，并且因为HAGL通常具有最多的实际用途，因此在下面将高度采用为HAGL。例如，可以通过改变参考压力和假设的零水平面高度来对AMSL或任意其他零水平面参考高度作出调整，并且该调整将在UAV设计者的技术内。

现代的商用UAV和娱乐UAV采用多种形状和形式。图1示出了UAV的一个示例的主要结构特征。图1中示出的UAV 100包括中心体或核心体(hub)110，该中心体或核心体110通常还包括容纳用于控制UAV的电路的壳体。各个电机120被定位在诸如框架、臂、支柱之类的多个支撑结构115上，每个电机120驱动至少一个推进设备。如图1中所示，推进设备是最常见的类型的推进器125，然而已经提出了使用导管风扇设备或其他备选方案的一些UAV。

虽然下面在图1中所示的普通“四轴飞行器(quad-copter)”配置的背景中描述了实施例，但是所描述的一般技术没有预先假定这种配置；而是，用于使下面描述的技术适于具有更多或更少的推进器的UAV所需的任何修改对于专业的设计者将是明显的。这甚至包括单桨式UAV，即直升机。实际上，移动物体甚至无需被推进，而且还可以是诸如滑翔机、气球、或者甚至是从飞行器上掉落的探测器、跳伞运动中使用的精密高度计之类的UAV。

也大致提供了某种形式的起落架或类似的支撑结构。在图1中，它们是支腿130，但是一些UAV具有横梁、箱框结构等，以使用户更容易地握持和收回UAV。例如，图6示出了带有一对起落横梁的而不是支腿的UAV。

娱乐UAV和商用UAV的一种普通的用途是空中摄影和/或摄像。这种UAV因此包括带有用于改变视角的致动器的至少一个相机140，该相机140可以在万向节上是固定的或可移动的。

在图1中所示的实施例中，包括压力感测组件190-1、190-2、190-3和190-4(其中的两个是不可见的)，每个支腿130上一个压力感测组件。如下面所讨论的，这些压力感测组件的数量和放置可以变化，并且可以不仅包括压力传感器，而且还可以包括一些类型的孔、任何电路和/或电线等，其中这些孔将相应的压力传感器暴露于该孔处的气压，并且该电路和/或电线连同压力传感器本身一起被包括以调节来自压力传感器的输出信号，以便传输给处理电路。在下面，为了方便，压力传感器和孔分别被统称为300和510。

虽然存在完全自主的UAV，特别是在高级用途中，但是大多数商用UAV和娱乐UAV由操作控制器200的用户进行控制。UAV因此通常包括无线通信系统，例如带有内部或外部天线150的射频发送器或收发器。

为了使UAV飞行并且操作其各种特征，控制器通常包括一个或多个用户可操作的设备，例如，操纵杆222、224，有时是不仅用于打开和关闭控制器而且还用于选择其他特征的各种按钮242、244，并且有时是附加的I/O设备，例如轨迹板226。天线250可以被内置在控制器中或在外部延伸，以向UAV发送射频信号或从UAV接收射频信号。虽然一些简单的UAV不能使用户观看由相机140捕获的实时图像，但是许多UAV能够这样做。在这种情况下，控制器200通常包括显示屏270，用户能够在该显示屏270上观看从UAV下传的图像，包括视频。控制器还可以包括显示UAV的当前HAGL的显示字段271。与许多其他普通设备一样，显示屏270本身可以是触摸屏，使其也能够作为输入设备使用。

本发明的实施例不需要用于压力传感器300的任何特定的结构或技术。然而，因为其小尺寸、稳健性、准确度以及易于安装，一种被称为MEMS(“微机电系统”的缩写)的技术是特别有利的。在图2A至图2C中以简化形式部分地示出了MEMS压力传感器，以示出这种传感器如何被构造以及如何操作，而且也示出了可以如何以特定的定向安装这种传感器。

图2A示出了这种传感器300的典型的外部结构，包括壳体305和传感器开口310。设备主要在x_d-y_d平面上延伸，使得与开口310垂直的方向主要在z_d方向上。图2B是这种MEMS压力传感器的简化的截面图。在外部壳体305之内的通常是内部壳体410。传感器元件420被安装在密封的支撑结构425的顶部，使得参考压力p_ref下的气体被包含在传感器元件420和内部壳体410之间。除了各种电气键合焊盘和(许多情况下的)基底之外，传感器元件420通常还包括一对相对的类似悬臂的金属插脚(metallic prong)，该对金属插脚朝向彼此延伸，能够弯曲，并且形成惠斯通电桥中的电阻性元件。为了保护传感器元件、密封设备并且仍然发送压力变化，可以包括诸如橡胶450之类的弹性材料来形成暴露于环境压力并且通过腔体440与传感器元件420分开的表面。同样，在图2B中所示的结构是简化的，并且MEMS压力传感器的不同制造商可以有差别地构造其传感器。然而，这些传感器的共同点在于，随着环境压力相对于p_ref改变，传感器元件420的电阻性插脚响应性地弯曲，并且弯曲的程度将改变其电阻，该电阻使用惠斯通电桥来测量并且可以被转换成压力信号。在图2B中，橡胶元件450被示为略微向外弯曲，从而指示环境压力小于所优选的。在图示中，弯曲的方向在z_d方向上。

在图2C中，压力传感器300被示为被安装在结构500的内部，但是将压力传感器直接安装在该结构的外表面也是可以的。该结构可以具有任何几何结构，例如，具有圆形的、椭圆形的或任何其他对称的、非对称的(例如，与翼面的形状一样)或甚至是不规则的截面。尽管这可以是共同的选择，但是没有必要使所有不同的传感器被定位在其内或其上的结构具有相同的几何形状。而且，如果压力传感器被安装在该结构之内，则其中或其上安装有压力传感器的内部区域或腔室可以但是无需具有与外表面相同的截面几何结构。在压力传感器被安装在结构内部的实施例中，在该结构中提供孔510，使得直接在孔510处的环境压力p_a也是由传感器300感测到的压力。孔510因此应该足够大以允许内部压力足够快地平衡，从而避免高度测量时的不可接受的滞后，但是应该足够小以保持结构完整性并且防止如雨水和尘土之类的东西进入。

在许多情况下，孔510将是圆形的、椭圆形的或矩形的，但是它可以具有任何其他的形状。仅仅作为示例，假设孔510是圆形的。如图3A所示，孔510的边界可以大致位于x_a-y_a平面中(假设所示的x_a-y_a-z_a坐标系统)，但是更复杂的边界形状也是可能的。在图3B中，标记为N的箭头示出了相对于孔510的边界的平面垂直的方向，即，正交于x_a轴和y_a轴两者的方向。正交于传感器元件420的表面的方向(如图2B中所示的z_d)不一定与法线方向N(平行于如图3A中所示的z_a)相同。

图3B至图3F示出了压力如何根据法线方向N相对于表观气流方向的定向改变。参考图3B，假设不存在任何气流。在这种情况下，在孔处的压力被示为p_a。诸如温度之类的所有其他因素都是相同的，并且假设孔足够大以允许孔的内部和外部的立即快速的压力平衡，压力传感器300在这种情况下感测到的压力应该等于环境压力p_a。

然而，假设UAV运动和风的结合使得表观气流550与法线方向N正相对。在图3C中示出了这种情形，其中在孔处感测到的压力是p_N。在图3D中，气流与孔开口平行，使得感测压力是p_p。在图3E中，表观气流的方向即不垂直也不平行，而是在所有三个方向上都具有正分量，从而在孔开口处产生感测压力p₃。最后，在图3F中，孔510处的气流是动荡的，从而产生压力p_t。

其他因素是相同的，压力p_N通常将大于压力p₃和压力p_p。虽然在大多数情况下小于p_N，但是动荡压力p_t通常将快速地且不可预测地波动。而且，图3C至图3E中穿过孔的流线(steamline)看上去是平行的，但这仅是理想化的图示-在实际实施例中，在任何孔附近，流线可能是平行的、汇聚的(例如，在可能出现伯努利效应的弯曲表面上)、发散的、螺旋的或部分地或基本上混乱的(例如，在紊流的区域中)。因此，即使实际的HAGL是恒定的，但是对UAV的HAGL的估计也可能根据不同的孔510处的表观气流而明显地变化。即使是直接产生高度值的传感器也仍使其值基于感测压力，使得对基于定向的压力差的这种讨论同样适用于这些传感器。

法线方向N可以被用于定义孔的“定向”，并且由此定义作为整体的压力感测设备的定向。任何其他的方向可以被用于定义压力感测设备的定向，但是该方向应该优选地针对不同的压力传感器设备被一致地定义。例如，代替UAV结构中的孔，压力传感器300和环境空气之间的管可以被用于向传感器传送环境压力，在这种情况下，管延伸到外部空气中的方向可以定义定向、或者管的开口可以是用于定义定向的孔。

在本发明的实施例中，多个压力传感器以不同的定向被安装在UAV上。来自不同传感器的感测压力值随后优选地被加权和被平均，以产生随后可以在高度计算中使用的复合压力信号p_comp。为了对此进行说明，图3G示出了以由角度θ定义的0°、90°、180°和270°处的定向安装在结构560中的四个压力感测设备，并且这四个压力感测设备各自的孔压力是p_θ0、p_θ90、p_θ180和p_θ270。如图所示，并且仅作为示例，结构560是柱形的，并且θ＝0°处的传感器被直接定向在进入的气流550中。然而，回想到，即使没有风，并且即使在悬停时，由于推进器下洗以及其他因素，UAV的不同部分周围的实际气流通常将比所示的气流更复杂。尽管如此，图3G示出了在本发明的实施例中使用的多个压力测量的一般原理。

其他因素相同，压力p_θ0可能将是四个压力之中最高的，并且高于压力p_θ90和压力p_θ270，其中仍然可能存在具有更密集的流线的层流。根据UAV相对于周围气流的速度，被定向在位置＝180°处的压力传感器可能位于紊流的区域中，即，位于已经存在边界层分离的区域中。在任何情况下，由不同传感器感测的压力可能是不同的，并且这种关系可以随着UAV的速度相对于环境气流的改变、推进器功率等而改变。

图4示出了由柱体周围的表观进气流(air inflow)引起的压力分布的一个示例-所示的图形根据相对于入流方向的角位置θ(以度为单位)示出了无量纲的压力系数Cp，该压力系数对应于与已知的正确值的偏差的测量。所示的压力分布图形定性地表示以特征速度移动的UAV的柱形支撑结构周围通常将出现的分布，但是即使是不受其他结构影响的理想柱体的实际分布在实践中也将根据表面性质(例如，平整度)、气流速度等发生变化。

如人们所预期的，在θ＝0处，即，在直接面对气流的点处，找到最高压力。压力最小值出现在伯努利效应将最大的区域中的θ＝90和θ＝180处或附近。在柱体的“背风”侧，在大致以θ＝90为中心的区域中，压力介于最大值和最小值之间。

现在参见图5并且考虑以90度的定向间隔安装在柱形结构之中或之上的四个压力传感器300-1、300-2、300-3和300-4。令传感器300-1的定向位于角位置α＝0°处。当表观进气流也来自方向α＝0°时，即，平行于传感器300-1的法线方向但与之相对，则柱体周围的压力分布将大致在图4中由也被标记为300-1(带有“正方形”点)的曲线所示。当进气流相对于传感器的位置而改变时，压力分布也改变。作为示例，图5中所示的四个压力分布模式与进气流方向在范围α＝[0°，360°]上变化时由各个传感器300-1、300-2、300-3、300-4感测到的压力相对应。因此，图5示出了以与进气流方向的改变相对应的90度增量移位的图4的压力分布曲线。

为了简化，图5中所示的曲线仅是针对理想化的环境中的传感器来获得的。例如，传感器以90°的间隔来定位，安装结构是图4中的基本上柱形的，传感器的定向基本上位于相同的平面中或者是相对于某个轴线(例如，UAV的竖直轴线)的相互旋转，并且表观气流基本上在相同的方向上且具有相同速度。本发明的实施例不依赖于任何这种假设。例如，如在别处所提及的，相对间隔可以不是90°，并且支撑结构中的一个或多个支撑结构可以不是柱形的，并且传感器定向可以相对于彼此处于任意选定的方向上。而且，实际情形中的表观气流通常将比简单的单向流更复杂，特别是考虑到UAV可能在所有的三个x-y-z方向(参见图1)上移动、偏航，并且还从若干个推进器生成下洗。

尽管如此，图5不仅用于示出感测压力可以如何取决于传感器的定向的角度和表观气流角度，而且还用于示出诸如典型的UAV之类的设备和诸如直升机和飞机之类的一些其他航空设备的结构之间的一种必然产生的差异：典型的UAV通常可以在飞行时围绕竖直轴线旋转，即，偏航多达360°且包括360°；因此，即使人们也可以按照相机的安装方向选择在功能上定义“正向”，但是至少从航空动力学的角度来看，其可能不具有任何预定的“机头”和“机尾”。然而，人们可以依赖于与压力传感器在飞机和直升机(包括皮托-静压管设备)上的安装有关的特定的固定假设，例如，特定传感器通常可以相对于表观气流被定向在给定方向上，这些假设在UAV的情况下通常不适用。因此，与诸如直升机和飞机之类的交通工具上的传感器的情况相比，即使是在例行飞行期间，UAV传感器所暴露于的气压场也可能是更具变数的。

为了减少不同压力传感器之间太相关的可能性，压力传感器优选地被定向为围绕UAV基本上在角度上是等间隔的，这也将允许一致的处理而不考虑UAV正在移动的方向。例如，如果多于一个压力传感器在与另一个压力传感器基本上相同的方向上定向，则它们的可能相对相似的值可能向加权平均p_comp做出比它们应该做出的贡献更多的贡献。换言之，给出n个压力传感器，它们被优选地安装使得它们的法线方向相对于UAV的中心竖直轴线间隔开360/n度。然而，这不是对本发明的实施例的绝对要求，并且在安装压力传感器以便于适当测量时，设计者可以考虑诸如非对称构造之类的因素。

图6是UAV的底部的简化视图，在该UVA中，四个压力传感器300-1、300-2、300-3、300-4被安装在带有孔510的类似横梁的起落架130中，并且因此感测定向N1、N2、N3、N4间隔开90°。在图7中所示的UAV中，四个压力传感器被安装在UAV的中心体110之内，在其定向方向上同样有90°的间隔。

如图8所示，不一定将所有的压力传感器安装在相同的UAV结构中。在该示例中，四个传感器同样被安装在起落架中，但是第五传感器300-5被安装在具有“轴外的”定向(即，不与x-y-z轴中的任何一个平行)的中心体110中。对于具有主运动方向(即，“前向”)的一些UAV来说，这可能是有利的；例如，前向方向可以是相机被定向的方向，其中“后向”方向相反。在这种情况下，人们可以假设UAV在前向方向上将比在其他方向上更频繁地移动，并且相应地安装压力传感器。在其他实施例中，可能的是，在主体或臂或其他地方中安装具有向上的分量和向下的分量(在z方向上)的定向的压力传感器，例如，以更好地考虑由UAV的竖直运动和/或水平运动引起的压差。

还可能的是，将压力传感器中的一个或多个压力传感器安装在延伸器(例如，延伸离开UAV的其余部分的杆)上，例如，使得即使压力传感器在推进器上方也将处于具有更少紊流的范围中，或者使得压力传感器位于压力值可以被假设为较不依赖于UAV的移动方向的位置中。在推进机构被遮蔽(例如，带有导管风扇推进)的实施例中，传感器也可以同样地被安装在护罩中的一个或多个护罩上并且围绕该一个或多个护罩被间隔开。

当将传感器300安装在诸如起落架支腿(参见图1和图8)或水平起落横梁的竖直支撑件之类的结构上时，孔510优选地被定位在UAV上，以便降低来自推进器的不希望的干扰和/或保护传感器免受物理损坏。例如，可以将传感器放置在起落架的总长度的大致1/3至2/3处：根据传感器上方的UAV结构的几何结构，将传感器放置得太高可能导致它们遭受太多的推进器下洗，然而，将传感器放置得太低可能导致在起飞和着陆期间被例如外来物体(例如，地上水、植被等)损坏或影响等。适当的定位可以由UAV设计者或制造商通过测试来确定。

现在假设n个压力感测设备(无论以何种方式被定向)被内置在UAV中。然后可以将复合感测压力值p_comp计算为由不同传感器感测到的压力的加权平均：

其中虽然用于加权平均的常见选择是k＝1，但是可以选择任何其他k值，以在优选的情况下提供对p_comp的同时缩放；k因此充当用于加权和的缩放和归一化因子。

如果使用诸如气压测高计之类的传感器而不是使用压力传感器，则可以替代地计算它们各自的输出-高度值的加权平均，而无需在以后单独地计算高度。然而，即使在这种情况下，要注意，传感器输出数据也是基于压力的，因为压力传感器仍然是这些传感器的核心(heart)。

根据压力传感器的放置和定向，(例如，可能由直接飞进风中引起的)高于环境压力的读数可以至少部分地被移动UAV的顺风侧上的低于环境压力的读数“抵消”。图5示出了这种“抵消”的一个示例：如果UAV正在飞行使得表观气流的角度来自大约α＝200°，则传感器300-3具有大约+0.6的C_p，然而在该表观气流角度下定向与传感器300-3的定向相对的传感器300-1大约为-0.6。p_comp计算的一个另外的优点在于：例如，如果UAV的电路感测到压力传感器中的任何压力传感器的故障，或任何传感器的输出信号在预定的可接受的范围之外或与其他传感器的值相差超过阈值百分比或阈值量，则可以简单地通过将该传感器的权重设置为零并且使值n减1来有效地“忽视”该传感器。

在最简单的情况下，所有的权重可以被设置为1，例如，如果UAV的飞行方向或围绕z轴的角度定向可能不可预测地改变的话。然而，还可以基于UAV定向和飞行特性来动态地调整权重w_i。

不同飞行情况下的适当的权重可以通过由供应商进行的预飞行校准来确定或者在用户控制下的飞行校准过程期间来确定。例如，UAV可以以不同的定向和速度在已知的HAGL处飞行，并且实际的感测压力值可以被存储在UAV中。然后可以将权重分配给不同的压力值，以便产生正确的已知的HAGL。

还可能的是，将不同的多组权重存储在UAV中用于不同的飞行场景。例如，UAV相对于风移动得越慢，感测压力的差异就可能越小，使得更平等的权重可能是适当的。

然后可以将多组权重存储在UAV中并根据环境来应用它们。例如，在任何方向上具有最小的运动的悬停期间，引起感测压力与实际环境压力的偏差的主要因素将是推进器下洗，其可能是动荡的。如果压力传感器被定向为使得压力传感器近似相同地被暴露于下洗，例如，压力传感器被安装在基本上对称的UAV的等间隔的支腿上，则将没有理由使一个传感器的压力值比另一个传感器更多地加权，并且可以应用“悬停权重”(例如，全部相同)。如果在UAV中包括受下洗影响较小的传感器，例如，该传感器在UAV主体上或以其他方式被更好地遮蔽，则用于这些传感器的权重可以相对于那些已知被更直接地暴露于下洗的传感器的权重而增加。

在另一方面，如果UAV正在给定方向上快速飞行，则位于(例如，图3G中所示的)结构的“背风”侧上的压力传感器可能遭受明显的紊流，使得其压力值远不如其他传感器的压力值那样稳定和可靠，并且应该减小其权重。也可以根据哪一传感器最面向UVA行进的方向来调整权重，UVA的该行进方向可能变化，例如，这是因为用户已经命令UAV偏航以便使相机瞄准不同的方向同时UAV以其他方式保持相同的飞行路径；或者这仅仅是因为用户希望UAV飞行到别的地方。

类似地，如果UAV处理系统感测到给定传感器的压力值波动得太大且太迅速，使得该传感器在统计上与相对不变的飞行条件的时间段期间该传感器自身的平均值偏差超过阈值，则其权重也可以被减小。这也可以被用于简化的时间平均的加权方案：每个传感器的压力值可以在采样间隔上以选定的采样速率来存储。然后，可以使用于每个传感器的权重成为RMS值、方差、标准差、最大值-最小值差或其已存储的采样值的其他统计度量的函数。因此，将使紊流的范围中的传感器的权重减小，然而，输出相对稳定的值的传感器将被更高地加权。要注意，这种动态的权重“调整”可以包括在高度确定时去除一个或多个传感器的输出。这可以通过以下操作来完成：通过对传感器中的一个或多个传感器断电来禁用这些传感器，或者将对应的权重设置为零。从考虑因素中“去除”哪些传感器也可以根据这些传感器相对于飞行路径的定向或相对于所假设或所推断的表观气流的定向而变化。

关于“推断”表观气流，要注意，图5示出了可以完成该推断的一种方式：在校准阶段，可以在已知高度处通过全360°的偏航来操纵UAV，同时该UAV在其他方面以基本上恒定的速度处于基本上直且水平的飞行。然后可以对不同传感器的输出值进行采样，以建立表示感测到的相对压力与偏航(与相对表观气流相对应)角度的曲线的数据，该曲线的类型与图5中所示的类型相似。如果实际高度在校准期间是已知的，则可以针对一组表观气流角度中的每个表观气流角度来计算一组权重，其中该组权重当在上文的加权平均公式中使用时，针对每个角度产生正确的高度。稍后，在实际操作中，可以将感测压力值与不同的压力与气流角度曲线进行比较，以估计实际气流角度，并且因此指示要应用哪组权重。

这无需精确到有用。例如，如果传感器300-2(参见图5)的实际感测压力值大于300-3和300-4的实际感测压力值，但是从300-4感测到的值介于之间，则系统可以推断出UAV正在以使得表观气流角度α最可能位于大约50＜α＜120的范围内的角度定向飞行，并且可以选择针对该范围确定的一组权重。

作为通过测量来自四个传感器中的每个传感器的感测压力值来进行校准的结果，假设获得了压力与角度模式，例如，图5中所示的模式。(同样，实际模式可能不是那么均匀的，因为图5表示简化的说明性示例。)在图5中，复合图形可以被视为具有四个基本上相似的部分并且展现出约为C_p＝-0.65的基本上恒定的C_p，其中这四个部分大致上与不同传感器面向“顺风”所在的角度范围相对应。在每个这样的范围上，“逆风”传感器的C_p值比“顺风”传感器的值大大约90％，另外两个“横风”传感器的值比“顺风”传感器低同样多的量。例如，对于α＝90°，传感器300-2的值约为1.0(比传感器300-4的值高1.6)，然而，由传感器300-1和传感器300-3感测到的值位于约-2.5处(比传感器300-4的值低1.85)。

UAV的处理系统，例如，其飞行控制组件(参见图10)，然后能够通过确定哪个传感器的值位于最大感测值和两个其他感测值之间来确定UAV正在飞入模式“图形”的哪个部分中。例如，如果所编译的模式如图5，并且传感器300-4的压力值高于传感器300-2的压力值，传感器300-2的压力值高于传感器300-1和传感器300-3两者的压力值，则系统可以断定应该应用与大约240＜α＜320的角度范围相对应的权重。

然后可以选择权重，使得每个角度范围上的感测值的加权平均(可能具有恒定的偏置)产生与校准期间已知的高度尽可能接近的高度值。对于其他数量和其他配置的传感器，在实际校准情况下，压力与角度模式通常将更复杂，可能针对更多的角度范围具有不同的更多组的权重。在这些情况下也可以遵循上文描述的用于在校准期间确定产生准确度可接受的高度值的权重的类似过程，并且因此还在实际飞行情况期间提高准确性。

要注意，权重无需被应用于传感器压力输出值以便于之后的高度的计算，而是可以替代地被应用于与每个传感器压力输出值相对应的高度值。换言之，系统可以基于每个传感器的输出值来计算高度值，并且然后可以替代地对不同的高度值加权和求平均。

简言之，实施例可以被配置用于飞行时压力传感器值的自适应加权。在起飞时，权重因此可以被设置为相等，但是在飞行期间随着飞行特性的改变而改变。不同的算法可以被用来计算权重，这可以基于校准或飞行时调整。

因此，可以针对各种飞行环境来确定权重，包括根据作为整体的UAV的速度和定向来确定权重。要注意，这也可以包括针对上升和下降(z轴速度)的校准-特别是下降通常将与最大横向速度一样快。可以采用任何已知的方式来测量UAV速度，例如，使用惯性传感器、GPS信号，或者甚至是大致地作为被应用于不同的推进系统的相对功率的经校准的函数。

然后，可以使用复合压力值以任何已知的方式来计算HAGL。例如，在用户通常操作娱乐UAV和商用UAV的典型的绝对高度处，并且假设流体静力学条件，则空气的已知的气压公式可以被精简为：

h＝h0+c*ln(p₀/p_sensed)

其中，h0是零水平面高度(在这里的大多数情况下为地面，使得h0＝0)，h是h₀之上的高度，p₀是零水平面压力，p_sensed是感测压力，并且c是根据g、M、R和T计算的常数，其中，g是重力常数，M是空气的摩尔质量，R是干燥空气的气体常数，并且T是以开尔文为单位的标准温度。如果包括在UAV中的传感器直接提供高度值，则当然无需单独地评估任何压力到高度公式。

由于HAGL是感测压力和零水平面压力p₀之间的压力差的函数，因此也需要确定零水平面压力。(压力传感器本身的内部参考压力p_ref通常由制造商设置。)可以使用任何已知的校准方法来确定这种零水平面压力。例如，在UAV位于地平面的情况下，当UAV通电时但是在推进器处于运动之前，UAV本身可以自动地感测当前压力；或者用户可以执行由制造商指定的任何校准过程，该过程可能涉及经由控制器200发送要把当前感测的压力用作零水平面压力的信号。然而，与现有技术不同，根据本发明的实施例的UAV不仅可以基于一个压力传感器(这是一种选项)来确定零水平面压力，而且还可以通过在将所有权重设置为相等的情况计算静止时的p_comp来确定零水平面压力。

作为确定静止时的零压力值p₀的备选方案或除此之外，UAV中的电路也可以在将电力应用于推进器之后的预定秒数之内计算p_comp。这将允许UAV在存在推进器下洗的情况下确定零水平面压力。为了避免地面效应影响推进器下洗，这种飞行时的零水平面压力的确定可以被设置为在为推进器供电之后立即发生，或者在可以基于已知的上升特性假设UAV离地面足够远以避免任何地面效应的时间之后发生。可能的是，包括多于一个的零水平面压力的测量，例如，静止时的测量、紧接在推进器激活之后的测量，以及用于消除任何地面效应的假设时间之后的测量。然后，UAV可以使用不同的值来自动地确定高度“缓冲区”，其中在该高度“缓冲区”之下UAV自动地减小竖直速度。

在以上讨论中，暗示了p_comp的计算和p₀的确定在UAV中发生。这是一种可能。作为备选方案，UAV可以将感测压力值发送回给控制器200，控制器200的处理电路可以替代地执行这些计算中的任一者或两者。还可能的是，控制器向UAV发送例如从控制器中的更高精度的压力传感器导出的p₀，或由用户输入例如从本地来源(例如，本地空中交通控制或气象站)获得的值。

图9是示出了一个实施例的主要操作步骤的流程图。在校准阶段(800)中，可以在已知的HAGL处操纵UAV，该HAGL可以固定在零水平面处(805)。然后感测机载传感器的输出值，例如，以编译压力与气流角度模式。然后，可以将输出值转换成对应的高度值(810)，可以根据该高度值来计算权重或多组权重(815)。然后可以例如经由无线或有线上传来将这些权重或权重组传递给UAV，或者例如在UAV制造商执行校准的情况下可以将这些权重或权重组预存储在UAV的存储组件中。

在UAV飞行阶段(900)期间，UAV被激活，即被启动(905)；例如，UAV可以被上电或被上电到足以起飞。在飞行时，UAV处理电路可以输入由机载传感器生成的值(910)，并且可以基于可以使用其他机载硬件和软件确定的当前飞行特性(915)来选择(920)在计算加权平均(925)时要使用哪些权重，其中该加权平均然后被用于计算高度估计(930)。如上文所提及的，可以考虑的飞行特性的示例是：偏航定向、速度、估计的表观气流角度等。在一些实施例中，计算出的高度值被传递给UAV的飞行控制系统，例如，以实现位置保持的高度分量，或者确保UAV不超过最大HAGL。在其他实施例中，UAV可以被简单配置为向控制器200发送其当前高度，例如，仅用于向用户显示。

如上文所说明的，图9所示的步骤中的若干步骤是可选的。例如，在一个实施例中，用于不同传感器的权重可以被预先设置为是相等的，实际上是简单地对传感器值求平均而没有加权。在这种实施例中，将根本无需计算高度值或权重(810、815)，或无需基于飞行特性做出加权建议(915)。相反，所需的仅有的校准(如果有的话)将是将UAV中的初始值设置为与已知的零水平面参考高度相匹配。

图10示出了通常在UAV及其控制器中出现的硬件组件和软件组件。仅仅为了清楚，没有示出或描述一些常规的组件，例如电池、无线电收发器、相机控制和图像处理模块、用于感测压力信号以及其他信号等的A/D转换和缩放电路、以及其他电路和软件。

一个或多个处理器1110位于UAV 100内包括的电路的核心处，该处理器1110可以是已知的或定制的CPU，并且在一些系统中与诸如微处理器、协同处理器、PFGA等高速专用器件相关联。定义UAV内的各种软件模块的数据和代码被存储在诸如存储器1115之类的一个或多个设备中，该存储器1115可以是易失性的(包括高速存储器设备)或非易失性的(例如，永久性储存器设备)或二者。随着诸如SSD和NVRAM等技术的盛行，目前“存储器”和“存储设备”之间的界线越来越模糊。本发明没有预先假定任何特定的存储器或存储技术，只要使足够的量可用以满足UAV的操作需求即可。包括电机控制电路1120以控制电机1125的操作，该电机1125控制推进器(或其他推进设备)125的电力并驱动推进器125。

可以包括硬件、固件和/或可执行代码的飞行控制电路1300将飞行命令应用于电机控制电路1120，使其可以确定并应用对应的电机功率。根据用户命令和内部飞行控制信号二者，飞行控制电路依照已经被设计在UAV中的任何飞行控制例程和策略进行操作。UAV还可以包括导航电路1400，例如，GPS、惯性或其他位置传感器，该导航电路1400带有用于将位置、速度和/或加速度信号处理成适合于飞行控制的形式的附带和已知的软件例程。

包括模块1610，以从诸如控制器200之类的外部来源接收p₀，或者输入来自压力感测模块1620(其将包括压力传感器及其支持和信号转换电路)的感测压力信号中的至少一个，并且通过计算p₀直接地或经由复合压力计算模块1630来校准UAV压力感测系统。

来自不同压力传感器的感测压力值被应用于压力计算模块1630，如果感测压力值尚未被存储作为模块1630的一部分，则压力计算模块1630可以从模块1640输入用于不同压力信号的权重并计算p_comp。权重模块1640可以被单独实现，或者简单地被实现为存储器1115内的空间。如果不同的多组权重被实现，则它们可以被存储作为权重模块1640的一部分。然后可以将计算出的p_comp值连同值p₀一起应用于高度计算模块1650，高度计算模块1650使用任何已知的公式(例如，气压公式)计算例如HAGL(或其他选定的被定义的高度)。

然后可以将计算出的HAGL传递给飞行控制模块1300，飞行控制模块1300然后可以在其飞行控制例程中包括该计算出的值，从而例如保持固定的HAGL以便悬停或水平飞行。作为飞行控制例程的一部分，UAV可以被配置为从控制器输入用户输入的目标HAGL，使得飞行控制电路命令将UAV上升(或下降)至目标HAGL。在为用户显示当前HAGL(显示字段271)的实施方式中，高度计算模块1650也可以使得当前计算出的HAGL被发送回给控制器以便显示。

当前HAGL的计算可以根据任意选定的时间表来完成，例如，以固定的时间间隔或在电机控制发生任何改变时或基本上连续地，使得当前HAGL值每当在飞行控制电路需要时都可用于该飞行控制电路。

控制器200将类似地包括一个或多个处理器2110和一个或多个易失性的和/或非易失性的存储器和/或采用任何选定的技术或技术的混合的存储组件2115。I/O接口2200可以接收由用户提供的输入并且把它们转变成用于处理的适当的信号。例如，可以使用公知的电路和方法将操纵杆的移动转换成对应的左右、前后、上下或其他命令。

根据需要，控制器200还可以包括飞行控制电路和软件2300，用于将自动的和用户指示的飞行控制及其他信息转换成适于向UAV传输并适于由UAV解释的任何选定的形式。例如，与操纵杆222、224的物理移动相对应的信号可以被进行A/D转换(如果需要)、缩放以及格式化，并且可能与其他控制信号组合以便向UAV发送，其中该UAV自己的飞行控制电路1300进而可以解释发送的数据并将其转换成适当的电机命令。在从控制器向UAV发送零水平面压力的情况下，控制器还可以包括用于校准和计算p₀的模块2610。控制器还可以被设置有存储或计算权重的模块2640；例如，如果控制器被配置为使用户能够选择特定类型的飞行模式(例如，位置保持、水平飞行)，则控制器随后可以将对应的预定的或预校准的一组权重发送给UAV，以便UAV将该组权重加载到其自身的权重模块1640中。

虽然仅仅为了简化没有在附图中示出，但是UAV和控制器通常将包括用于处理I/O和存储器操作以及由相应的处理器执行的代码流的某种形式的软件和/或固件。该系统软件或固件通常针对UAV背景被定制，但是也可以基于常规的操作系统技术。

UAV 100和控制器200内的若干组件和模块由“软件”(即，被提交给处理器以便执行的计算机可执行代码，以及对获取执行该代码时使用的数据所需的存储器的参考引用)组成或包括该“软件”。这种可执行代码自身将被体现在相应的系统的存储设备1115、2115之内。而且，在附图中被单独示出的所有的硬件组件和软件组件(和/或固件组件)在实践中不一定是分离的；而是，这些组件中的任何一个或所有都可以在单个组件中实现。例如，高度计算模块1650可以并入和执行模块1610、1630和1640的所有功能中的任一或全部功能。

在典型的商用UAV和娱乐UAV的背景下设计用于估计高度的系统的其他的挑战中的一个挑战是在其尺寸和重量方面的限制。复杂的机械系统增加重量，并且精密的电路需要电力来运行，这两者都降低了电池寿命和飞行时间。上述实施例的优点在于，这些实施例可以利用稳健的、重量小的、功率低的组件和简单但可调整的计算例程来提高高度估计的准确性，使得即使在UAV是相对轻质(例如，小于2.0kg，小于1.5kg、或甚至小于1.0kg)的情况下，所述实施例也能很好地适用。

Claims

1.一种用于确定移动物体的高度的方法，包括：

从多个传感器获得基于压力的数据，每个传感器以各自的主定向方向被安装在所述移动物体上，所述传感器中的至少两个传感器的所述主定向方向是不同的；以及

基于来自所述多个传感器的所述基于压力的数据，计算所述移动物体的所述高度。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：根据相应的传感器的所述基于压力的数据的加权平均和参考值来计算所述高度。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

在所述加权平均中分配与所述传感器中的相应的传感器相对应的权重；以及

调整所述权重。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

确定所述移动物体的运动方向；以及

根据所确定的运动方向调整所述权重。

5.根据权利要求3所述的方法，还包括：

确定移动物体的速度；以及

根据所确定的速度调整所述权重。

6.根据权利要求所述的方法5，其中，所述所确定的速度包括竖直分量。

7.根据权利要求4所述的方法，还包括：

感测所述传感器中的至少一个传感器的故障，以及

将与被感测为发生故障的传感器相对应的权重设置为零，由此忽略来自所述被感测为发生故障的传感器的任何输入。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：确定来自所述传感器中的任一传感器的所述基于压力的数据与所述传感器中的其它传感器的所述基于压力的数据偏差大于差异阈值量，由此将大于所述差异阈值量的偏差感测为故障。

9.根据权利要求3所述的方法，还包括：

感测来自所述传感器中的至少一个传感器的所述基于压力的数据的波动超过阈值量，以及

将与所述传感器相对应的权重设置为零。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所有所述传感器的所述主定向方向基本上都垂直于竖直方向。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：相对于将所述传感器中的至少一个传感器暴露于环境压力的孔的外边界来定义相应传感器的所述主定向方向。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动物体是无人飞行器UAV。

13.根据权利要求1所述的方法，所述UAV具有多个推进设备，每个推进设备产生基本上平行于所述UAV的竖直轴线的推进气流。

14.根据权利要求13所述的方法，所述传感器被安装在所述UAV上，使得所述传感器的主定向方向在360度的角度上是基本上等间隔的。

15.根据权利要求13所述的方法，所述传感器被安装在所述UAV上，使得所述传感器中的至少一对传感器的所述主定向方向是彼此相对的。

16.根据权利要求13所述的方法，所述传感器被安装在所述UAV上，使得所述主定向方向中的至少一个主定向方向与所述竖直轴线是非正交的。

17.根据权利要求13所述的方法，所述传感器中的至少一个传感器被并入在所述UAV的起落支撑构件中。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：在相应的起落支撑构件的中心第三部分中竖直地定位每个所述传感器，由此既降低由所述推进设备的下洗对对应的压力相关数据的影响，又降低外来物体影响所述传感器的风险。

19.根据权利要求13所述的方法，所述传感器中的至少一个传感器被并入在所述UAV的主体中。

20.根据权利要求1所述的方法，所述传感器是压力传感器，并且所述基于压力的数据是来自所述压力传感器的压力指示。

21.根据权利要求1所述的方法，所述传感器是气压测高计，并且所述基于压力的数据是来自所述气压测高计的高度指示。

22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动物体是具有多个推进设备的无人飞行器UAV，每个推进设备在被激活时产生基本上平行于所述UAV的竖直轴线的推进气流，所述方法还包括：

为各个传感器的所述基于压力的数据分配权重；

根据所述各个传感器的经相应分配的权重加权的所述基于压力的数据的加权平均和参考值，计算所述高度；

基于在用所述推进设备的起飞功率激活之后的预定时间处感测到的所述基于压力的值，确定初始权重分配，所述初始权重分配也与假设的对应于所述参考值的高度相对应。

23.根据权利要求3所述的方法，其中，所述移动物体是具有多个推进设备的无人飞行器UAV，每个推进设备在被激活时产生基本上平行于所述UAV的竖直轴线的推进气流，所述方法还包括：

通过以下步骤关于高度校准所述UAV：

在已知的高度处操作所述UAV；

根据来自所述多个传感器的所述基于压力的数据，计算独立的高度值；

确定多组权重，每一组权重与所述UAV的预定飞行特性的经校准的状态相对应；

确定所述UAV的飞行特性的当前状态；

通过选择具有与所述当前状态相对应的经校准的状态的一组权重来在飞行时调整所述权重。

24.一种无人飞行器UAV，包括：

多个推进设备，每个推进设备在被激活时产生基本上平行于所述UAV的竖直轴线的推进气流；

多个传感器，每个传感器生成基于压力的数据并且以各自的主定向方向被安装在所述UAV上，所述传感器中的至少两个传感器的所述主定向方向是不同的，每个传感器；以及

高度计算组件，被提供用于基于来自所述多个传感器的所述基于压力的数据来计算所述UAV的所述高度。

25.根据权利要求24所述的UAV，还包括：存储多个按传感器的权重的存储组件，所述高度计算模块还被提供用于根据各个传感器的所述基于压力的数据的经所述按传感器的权重加权的平均和参考值来计算所述高度。

26.根据权利要求25所述的UAV，其中，所述高度计算模块被提供用于在所述UAV的飞行期间调整所述按传感器的权重。

27.根据权利要求26所述的UAV，还包括导航组件，所述导航组件被提供用于确定所述UAV的运动方向；所述高度计算模块被提供用于根据所确定的运动方向来调整所述权重。

28.根据权利要求26所述的UAV，还包括导航组件，所述导航组件被提供用于确定所述UAV的速度；所述高度计算模块被提供用于根据所确定的速度来调整所述权重。

29.根据权利要求28所述的UAV，其中，所述所确定的速度包括竖直分量。

30.根据权利要求27所述的UAV，还包括处理系统，所述处理系统被提供用于感测所述传感器中的至少一个传感器的故障，并且用于将与被感测为发生故障的传感器相对应的权重设置为零，由此忽略来自所述被感测为发生故障的传感器的任何输入。

31.根据权利要求24所述的UAV，其中，所有所述传感器的多个传感器主定向方向基本上都垂直于竖直方向。

32.根据权利要求24所述的UAV，其中，所述传感器中的至少一个传感器的所述主定向方向是相对于将相应的传感器暴露于环境压力的孔的外边界的。

33.根据权利要求24所述的UAV，其中，所述传感器被安装在所述UAV上，使得所述传感器的主定向方向在360度的角度上是基本上等间隔的。

34.根据权利要求24所述的UAV，所述传感器被安装在所述UAV上，使得所述传感器中的至少一对传感器的所述主定向方向是彼此相对的。

35.根据权利要求24所述的UAV，所述传感器被安装在所述UAV上，使得所述主定向方向中的至少一个主定向方向与所述竖直轴线是非正交的。

36.根据权利要求24所述的UAV，所述传感器中的至少一个传感器被并入在所述UAV的起落支撑构件中。

37.根据权利要求36所述的UAV，其中，每个所述传感器被竖直地定位在相应的起落支撑构件的中心第三部分中，由此既降低由所述推进设备的下洗对对应的压力相关数据的影响，又降低外来物体影响所述传感器的风险。

38.根据权利要求24所述的UAV，所述传感器中的至少一个传感器被并入在所述UAV的主体中。

39.根据权利要求24所述的UAV，所述传感器是压力传感器并且所述基于压力的数据是来自所述压力传感器的压力指示。

40.根据权利要求24所述的UAV，所述传感器是气压测高计，并且所述基于压力的数据是来自所述气压测高计的高度指示。

41.一种用于确定移动物体的高度的系统，包括：

多个传感器，每个传感器生成各自的基于压力的数据，并且每个传感器以各自的主定向方向被安装在所述移动物体上，所述传感器中的至少两个传感器的所述主定向方向是不同的；以及

高度计算模块，被提供用于基于来自所述多个传感器的所述基于压力的数据来计算所述移动物体的所述高度。

42.根据权利要求41所述的系统，还包括：控制多个推进设备的功率的电机控制电路，每个推进设备在被激活时产生基本上平行于所述移动物体的竖直轴线的推进气流。

43.根据权利要求41所述的系统，还包括：存储多个按传感器的权重的存储组件，所述高度计算模块还被提供用于根据各个传感器的所述基于压力的数据的经所述按传感器的权重加权的平均和参考值来计算所述高度。

44.根据权利要求43所述的系统，其中，所述高度计算模块被提供用于在所述移动物体的飞行期间调整所述按传感器的权重。

45.根据权利要求43所述的系统，还包括导航组件，所述导航组件被提供用于确定所述移动物体的运动方向；所述高度计算模块被提供用于根据所确定的运动方向来调整所述权重。

46.根据权利要求43所述的系统，还包括导航组件，所述导航组件被提供用于确定所述移动物体的速度；所述高度计算模块被提供用于根据所确定的速度来调整所述权重。

47.根据权利要求46所述的系统，其中，所述所确定的速度包括竖直分量。

48.根据权利要求45所述的系统，还包括处理系统，所述处理系统被提供用于感测所述传感器中的至少一个传感器的故障，并且用于将与被感测为发生故障的传感器相对应的权重设置为零，由此忽略来自所述被感测为发生故障的传感器的任何输入。

49.根据权利要求41所述的系统，其中，所有所述传感器的多个传感器主定向方向基本上都垂直于竖直方向。

50.根据权利要求41所述的系统，其中，所述传感器中的至少一个传感器的所述主定向方向是相对于将相应的传感器暴露于环境压力的孔的外边界的。

51.根据权利要求41所述的系统，其中，所述传感器被安装在所述移动物体上，使得所述传感器的主定向方向在360度的角度上是基本上等间隔的。

52.根据权利要求41所述的系统，所述传感器被安装在所述移动物体上，使得所述传感器中的至少一对传感器的所述主定向方向是彼此相对的。

53.根据权利要求41所述的系统，所述传感器被安装在所述移动物体上，使得所述主定向方向中的至少一个主定向方向与所述竖直轴线是非正交的。

54.根据权利要求41所述的系统，所述传感器中的至少一个传感器被并入在所述移动物体的起落支撑构件中。

55.根据权利要求54所述的系统，每个所述传感器被竖直地定位在相应的起落支撑构件的中心第三部分中，由此既降低由所述推进设备的下洗对对应的压力相关数据的影响，又降低外来物体影响所述传感器的风险。

56.根据权利要求41所述的系统，所述传感器中的至少一个传感器被并入在所述移动物体的主体中。

57.根据权利要求41所述的系统，所述传感器是压力传感器，并且所述基于压力的数据是来自所述压力传感器的压力指示。

58.根据权利要求41所述的系统，所述传感器是气压测高计，并且所述基于压力的数据是来自所述气压测高计的高度指示。

59.根据权利要求41所述的系统，其中，所述移动物体是无人飞行器UAV。