CN111610796A - 一种无人机飞行控制方法、终端、平台及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机飞行控制方法、终端、平台及存储介质,方法包括:获取期望姿态输入量,确定姿态的控制状态,所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪;根据期望姿态输入量,确定滚转和俯仰的第一控制律;根据获取的当前航向角度,确定航向通道的第二控制律;根据所述第一控制律和所述第二控制律,对无人机进行姿态跟踪。本发明能够实时对无人机进行姿态跟踪,能够在复杂环境条件下让无人机保持姿态稳定,可广泛应用于无人机技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域,尤其是一种无人机飞行控制方法、终端、平台及存储介质。
背景技术
目前市场上无人机开始广泛应用,无人机具有体积小、重量轻、费用低、操作灵活、安全性高的特点,广泛应用于航拍、检测、资源勘查等领域。
随着无人机的应用领域不断拓展,在海拔3500米以上低温、强风、微气象地区也有了应用需求,在这些复杂环境条件下,如何保证无人机的姿态稳定是急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种能够在复杂环境条件下保持姿态稳定的无人机飞行控制方法、终端、平台及存储介质。
本发明的第一方面提供了一种无人机飞行控制方法,包括:
获取期望姿态输入量,确定姿态的控制状态,所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪;
根据期望姿态输入量,确定滚转和俯仰的第一控制律;
根据获取的当前航向角度,确定航向通道的第二控制律;
根据所述第一控制律和所述第二控制律,对无人机进行姿态跟踪。
进一步,所述根据期望姿态输入量,确定滚转和俯仰的第一控制律,包括:
确定姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数以及姿态角速率误差积分系数;
根据所述姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数以及姿态角速率误差积分系数,计算俯仰角误差和俯仰角速率误差;
根据所述俯仰角误差和俯仰角速率误差计算滚转和俯仰的第一控制律。
进一步,所述根据获取的当前航向角度,确定航向通道的第二控制律,包括:
确定前馈通道的比例系数、航向角度误差、航向角度误差的放大系数、航向角度误差以及航向通道指令值,计算航向角速率误差;
根据所述航向角速率误差计算航向通道的第二控制律。
进一步,所述根据所述第一控制律和所述第二控制律,对无人机进行姿态跟踪,包括:
根据第一控制律计算产生的俯仰通道的调节量;
根据所述俯仰通道的调节量,生成各个电机的转速控制量;
根据所述各个电机的转速控制量,控制无人机的抬头力矩和/或低头力矩。
进一步,还包括对无人机进行定高控制的步骤,该步骤包括:
基于无人机的飞行环境,控制地面站的超声波启用或者关闭;
确定地面站的超声波启用,则将超声波传感器获取的测量值作为高度控制回路的反馈量;
确定地面站的超声波关闭,则将气压计获取的测量值作为高度控制回路的反馈量;
根据所述高度控制回路的反馈量,控制无人机定高飞行。
进一步,还包括对无人机进行定点悬停控制的步骤,该步骤包括:
获取水平方向位置控制律和姿态控制律;
将水平方向位置控制律运算的输出作为姿态控制律的输入;
通过所述姿态控制律的运算来控制无人机的定点悬停。
进一步,还包括:
控制无人机自动飞行;
控制无人机自动起飞和自动着陆;
控制无人机进行航点飞行;
控制无人机自动返航;
对无人机的飞行模式进行切换控制。
根据本发明的第二方面,还提供了一种无人机控制平台,包括:
获取模块,用于获取期望姿态输入量,确定姿态的控制状态,所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪;
第一确定模块,用于根据期望姿态输入量,确定滚转和俯仰的第一控制律;
第二确定模块,用于根据获取的当前航向角度,确定航向通道的第二控制律;
姿态跟踪控制模块,用于根据所述第一控制律和所述第二控制律,对无人机进行姿态跟踪。
根据本发明的第三方面,还提供了一种终端,包括处理器以及存储器;
所述存储器用于存储程序;
所述处理器用于根据所述程序执行如本发明第一方面所述的方法。
根据本发明的第四方面,提供了一种存储介质,其中存储有处理器可执行的指令,所述计算机可读存储介质存储有程序,所述程序被处理器执行完成如本发明第一方面所述的方法。
上述本发明实施例中的一个或多个技术方案具有如下优点:本发明的实施例首先获取期望姿态输入量,确定姿态的控制状态;接着,根据期望姿态输入量,确定滚转和俯仰的第一控制律;以及根据获取的当前航向角度,确定航向通道的第二控制律;最后根据所述第一控制律和所述第二控制律,对无人机进行姿态跟踪。本发明能够实时对无人机进行姿态跟踪,能够在复杂环境条件下让无人机保持姿态稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的整体步骤流程图;
图2为本发明实施例的滚转和俯仰通道控制的结构示意图;
图3为本发明实施例的航向通道控制结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号,其仅为了便于阐述说明而设置,对步骤之间的顺序不做任何限定,实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
参见图1,本发明实施例提供了一种无人机飞行控制方法,包括步骤S1-S4:
S1、获取期望姿态输入量,确定姿态的控制状态,所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪;
具体地,姿态增稳模式中所有通道的输入指令由遥控器给出,包含了姿态控制和油门控制。姿态控制是多旋翼无人机飞行控制系统的核心,是实现其他复杂功能的前提和基础。多旋翼无人机姿态控制采用姿态角和姿态角速率反馈形成闭环控制,多旋翼无人机的任何机动动作都是通过调节姿态来实现,姿态控制一般被称为多旋翼无人机控制的内回路。本发明实施例的姿态增稳模式下的高度控制采用开环控制。
姿态控制分为姿态保持和姿态跟踪两种控制,两者的区别在于期望姿态输入量,若期望姿态保持输入值不变,为姿态保持控制;否则,为姿态跟踪控制。姿态控制采用两级PID控制,包含滚转、俯仰、航向三个通道的控制律设计。
S2、根据期望姿态输入量,确定滚转和俯仰的第一控制律;
具体地,本实施例的步骤S2包括S21-S23,
S21、确定姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数以及姿态角速率误差积分系数;
S22、根据所述姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数以及姿态角速率误差积分系数,计算俯仰角误差和俯仰角速率误差;
S23、根据所述俯仰角误差和俯仰角速率误差计算滚转和俯仰的第一控制律。
本实施例中,滚转通道与俯仰通道采用相同的控制结构,即第一控制律为:
式中,
kpθ(kpφ)、分别为姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数、姿态角速率误差积分的系数。经过姿态控制律运算,产生的俯仰通道的调节量Δδe和滚转通道的调节量Δδφ;最终生成各个电机的转速控制量。当外来干扰使无人机低头时,对应的控制律使前方两个电机转速增大,后方两个电机转速减小,产生一个抬头力矩,让无人机抬头,以抵消低头的趋势,使无人机保持平衡。当通过遥控器打杆,期望使多旋翼低头,同样的控制律能使前方两个电机转速减速,后方两个电机转速增加,产生一个低头力矩,让多旋翼无人低头。
实际中,由于姿态传感器安装的位置问题、飞行平台重心问题、电机桨叶产生的升力不一致等问题,导致多旋翼无人机在盘旋状态下,姿态输入指令为0,即姿态保持控制情况下,当前姿态角(滚转、俯仰角)不为0,如当前俯仰角为正值,产生负的角度误差,导致后面两个电机产生的升力必然大于前面两个电机,就会导致四旋翼无人机四个电机产生升力总和有向前的分量,四旋翼无人机有向前漂移的趋势。因此,本发明基于上述情况,在姿态输入指令中,引入了抑制这一影响的控制量(u'e),该值可通过地面站调节,调节的条件是根据多旋翼无人机在飞行过程中,遥控器不打杆,即使期望姿态输入为0。u'e(u'φ)的方向表壳依照表1进行选取,大小根据多旋翼无人机前飞、倒飞速度,速度越大,对应该值的绝对值越大。
表1
飞行器状态(第一视角) | 前飞(左侧飞)运动 | 倒飞(右侧飞)运动 |
u'<sub>e</sub>方向 | 正值 | 负值 |
u'<sub>φ</sub>方向 | 正值 | 负值 |
另外,为了消除稳态误差,在角速率环控制回路中加入积分作用,由于积分不断对误差累加作用,如果系统存在一个方向的偏差,从而会导致系统发散。本发明对积分作用的调节量加入饱和量,即对误差的积分作用达到上限后,将由正常运行范围进入到饱和区,对误差不再累加。一旦出现反向误差,将从饱和区退出,kpθ(kpφ)、 这三个参数的选取通过试飞经验和数据分析得来,调节的依据是高度响应快,超调量小和稳态误差小。
S3、根据获取的当前航向角度,确定航向通道的第二控制律;
具体地,本发明实施例的步骤S3包括步骤S31和S32:
S31、确定前馈通道的比例系数、航向角度误差、航向角度误差的放大系数、航向角度误差以及航向通道指令值,计算航向角速率误差;
S32、根据所述航向角速率误差计算航向通道的第二控制律。
具体地,本实施例的航向控制与上述滚转、俯仰控制不同,航向控制是通过电机产生的反转扭矩实现,且航向能够实现360°的转向。航向通道的输入指令是对航向指令的累加值,初始值为多旋翼无人机当前的航向角度,最后通过角度转换将其转换在0-360°之间。若遥控器航向通道杆量一直处于某一非中立状态,即多旋翼无人机一直沿顺时针(或逆时针)做横向转体运动。
本实施例的航向通道控制结构上采用前馈补偿的PID设计,将遥控器航向通道指令叠加到航向角速率的输入指令上,从而提高航向控制的跟踪性能。本实施例的航向通道控制律δr为:
式中
其中,k为前馈通道的比例系数,uψ、δr分别为航向角控制量、航向角速率控制量、航向通道的输出调节量;eψ、分别为航向角度误差、航向角速率误差;kpψ、分别为航向角度误差的放大系数、航向角速率误差的放大系数和航向角速率误差积分的比例系数;RC_4是遥控器上航向通道指令值。
S4、根据所述第一控制律和所述第二控制律,对无人机进行姿态跟踪。
另外,在一些实施例中,还包括步骤S5:对无人机进行定高控制,该步骤包括S51-S54:
S51、基于无人机的飞行环境,控制地面站的超声波启用或者关闭;
S52、确定地面站的超声波启用,则将超声波传感器获取的测量值作为高度控制回路的反馈量;
S53、确定地面站的超声波关闭,则将气压计获取的测量值作为高度控制回路的反馈量;
S54、根据所述高度控制回路的反馈量,控制无人机定高飞行。
具体地,定高模式与姿态增稳模式的主要区别,在于定高模式中纵向控制采用闭环控制,定高模式的所有通道的输入指令由遥控器给出,本实施例采用的高度计有超声波和气压计,气压计由于本身特性的影响,测量高度值不稳定;考虑到无人机的应用场合包括室内和室外,在室内飞行对高度计的精度要求较高,且飞行的高度有限。因此,可根据使用环境,在地面站设置是否启用超声波,若启用则高度控制回路的反馈量为超声波的测量值,否则为气压计的测量值。
另外,在一些实施例中,还包括步骤S6:对无人机进行定点悬停控制;
步骤S6包括S61-S63:
S61、获取水平方向位置控制律和姿态控制律;
S62、将水平方向位置控制律运算的输出作为姿态控制律的输入;
S63、通过所述姿态控制律的运算来控制无人机的定点悬停。
具体地,本实施例的定点悬停模式与定高模式的主要区别在于:控制中引入了水平位置的控制。本实施例采用的控制思想是将水平方向位置控制作为飞行控制系统的外环,姿态控制作为飞行控制系统的内环,将水平方向位置控制律运算的输出作为姿态控制的输入,通过改变多旋翼无人机的姿态来实现水平方向的位移。
在一些实施例中,还包括步骤S7-S11:
S7、控制无人机自动飞行;
S8、控制无人机自动起飞和自动着陆;
S9、控制无人机进行航点飞行;
S10、控制无人机自动返航;
S11、对无人机的飞行模式进行切换控制。
具体地,本发明实施例的多旋翼无人机飞行控制系统,为了丰富功能的全面性,增设了自动飞行功能,具体包含自动起飞、航线飞行、自动着陆或自动返航等。
首先,对于自动飞行功能,参见图2:
本发明实施例通过地面站上传飞行控制指令,主控制器按照指令顺序执行。当切换至自动飞行时,首先判断第一条指令是否有起飞指令,然后判断第二条指令是否为航点指令,最后判断是否有着陆或返航指令。当有起飞指令,且当前高度大于预设高度时,则认为起飞指令完成,直接执行下一指令;在最后一条指令不是着陆或返航的情况下,将自动执行定点悬停指令。
接着,对于自动起飞和着陆功能:
自动起飞是地面站向多旋翼无人机发送起飞指令,多旋翼无人机在执行该指令时,自动爬升至预定高度,起飞过程的控制律设计与定点功能的控制律设计结构相同,区别在于高度控制的输入,即自动起飞高度控制的输入指令是由地面站给定的。
在一些实施例中,由于测量多旋翼无人机的高度采用气压计,该传感器易受环境的影响,起飞时记录的无人机的高度值与降落到地面的高度值不一致。本实施例的着陆控制采用与起飞指令不同的控制策略,通过控制多旋翼无人机的下降速率,本实施例采用分级控速的方式,在当前高度10m以上,让其以较快的速度下降,10m以下让其以较慢的速度下降,通过检测多旋翼无人机当前的爬升率、3轴角速率、输出油门值等条件,判断是否降落到地面,当检测降落到地面,且该动作持续5s后,则认为多旋翼无人机着陆完成,自动关闭电机输出。
对于航点飞行功能:
航点飞行控制也被称之为轨迹跟踪控制,由地面站上传各航点的指令信息,由飞控程序解算,生成一条在各航点呈直线的轨迹,航点飞行控制目标是让多旋翼无人机沿预定轨迹飞行,通过不断修正多旋翼无人机的位置,达到较好的轨迹跟踪效果。本实施例采用多旋翼无人机的航向始终指向下一航点的策略,飞往下一航点时,首先将航向转向下一航点,在航线飞行过程中,航向保持控制。轨迹跟踪是通过控制多旋翼无人机的前飞速度,并不断修正多旋翼无人机与期望轨迹的侧偏距。在多航点飞行过程中,为达到较好的航点间平滑过渡,本实施例在每个航点附近设计了相应的飞行半径,即当多旋翼无人机到达该区域范围内,即认为到达目标航点,执行下一航点或其他任务指令。
对于自动返航功能,参见图3:
自动返航控制的目的就是让多旋翼无人机返回到起飞点,自动返航可分为多个阶段,包括爬升阶段、航点飞行阶段、自动着陆阶段。当多旋翼无人机接收到自动返航指令时,先爬升至返航预设高度,爬升阶段是出于低空飞行过程可能会有障碍物(如树木、建筑物等)的考虑。若当前高度大于等于返航预设高度,则执行航点阶段(即轨迹跟踪)控制,沿直线返回起飞点的正上方,然后开始执行自动着陆控制,在每个阶段的过渡过程,均悬停3秒。
在一些实施例中,还提供了飞行功能模式切换控制的流程:
由于在多旋翼飞行过程经常需要模式之间的切换,很多飞行事故往往发生在该过程。针对该过程,本发明设计了相应的控制策略,保证飞行模式之间的安全平稳过渡。多旋翼无人机飞行模式从非自动飞行模式切换至自动飞行模式,首条指令为起飞指令,且多旋翼无人机的当前高度大于地面站预设的高度,则认为起飞指令完成,直接执行下一条指令。多旋翼无人机在自动飞行过程中,由于突发事件或任务需求,地面站操作人员需要重新夺回对多旋翼无人机的控制,由于地面站操作人员经验不足或对操作手册不了解,没有在切换前检查遥控器的杆量(包括滚转通道、俯仰通道、油门通道、航向通道),而引起多旋翼无人机的意外现象。本实施例针对飞行模式从自动飞行模式切换至非自动飞行模式前,添加了遥控器通道的检测,若遥控器的杆量(包括滚转通道、俯仰通道、油门通道、航向通道)未处在中立值附近则不满足切换条件,切换至非自动飞行模式失败,地面站发送警告信息,以便提醒地面操作人员。
本发明实施例还提供了一种无人机控制平台,包括:
获取模块,用于获取期望姿态输入量,确定姿态的控制状态,所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪;
第一确定模块,用于根据期望姿态输入量,确定滚转和俯仰的第一控制律;
第二确定模块,用于根据获取的当前航向角度,确定航向通道的第二控制律;
姿态跟踪控制模块,用于根据所述第一控制律和所述第二控制律,对无人机进行姿态跟踪。
本发明实施例还提供了一种终端,包括处理器以及存储器;
所述存储器用于存储程序;
所述处理器用于根据所述程序执行如本发明第一方面所述的方法。
上述方法实施例中的内容均适用于本终端实施例中,本终端实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
此外,本发明实施例还提供了一种存储介质,其中存储有处理器可执行的指令,所述计算机可读存储介质存储有程序,所述程序被处理器执行完成如本发明第一方面所述的方法。
在一些可选择的实施例中,在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如,取决于所涉及的功能/操作,连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外,在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供,目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的,其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外,虽然在功能性模块的背景下描述了本发明,但应当理解的是,除非另有相反说明,所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理终端和/或软件模块中,或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理终端或软件模块中被实现。还可以理解的是,有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说,考虑到在本文中公开的终端中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下,在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此,本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是,所公开的特定概念仅仅是说明性的,并不意在限制本发明的范围,本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行系统、终端或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、终端或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、终端或设备而使用。就本说明书而言,“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、终端或设备或结合这些指令执行系统、终端或设备而使用的终端。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子终端),便携式计算机盘盒(磁终端),随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM),可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器),光纤终端,以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种无人机飞行控制方法,其特征在于,包括:
获取期望姿态输入量,确定姿态的控制状态,所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪;
根据期望姿态输入量,确定滚转和俯仰的第一控制律;
根据获取的当前航向角度,确定航向通道的第二控制律;
根据所述第一控制律和所述第二控制律,对无人机进行姿态跟踪。
2.根据权利要求1所述的一种无人机飞行控制方法,其特征在于,所述根据期望姿态输入量,确定滚转和俯仰的第一控制律,包括:
确定姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数以及姿态角速率误差积分系数;
根据所述姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数以及姿态角速率误差积分系数,计算俯仰角误差和俯仰角速率误差;
根据所述俯仰角误差和俯仰角速率误差计算滚转和俯仰的第一控制律。
3.根据权利要求1所述的一种无人机飞行控制方法,其特征在于,所述根据获取的当前航向角度,确定航向通道的第二控制律,包括:
确定前馈通道的比例系数、航向角度误差、航向角度误差的放大系数、航向角度误差以及航向通道指令值,计算航向角速率误差;
根据所述航向角速率误差计算航向通道的第二控制律。
4.根据权利要求1所述的一种无人机飞行控制方法,其特征在于,所述根据所述第一控制律和所述第二控制律,对无人机进行姿态跟踪,包括:
根据第一控制律计算产生的俯仰通道的调节量;
根据所述俯仰通道的调节量,生成各个电机的转速控制量;
根据所述各个电机的转速控制量,控制无人机的抬头力矩和/或低头力矩。
5.根据权利要求1所述的一种无人机飞行控制方法,其特征在于,还包括对无人机进行定高控制的步骤,该步骤包括:
基于无人机的飞行环境,控制地面站的超声波启用或者关闭;
确定地面站的超声波启用,则将超声波传感器获取的测量值作为高度控制回路的反馈量;
确定地面站的超声波关闭,则将气压计获取的测量值作为高度控制回路的反馈量;
根据所述高度控制回路的反馈量,控制无人机定高飞行。
6.根据权利要求1所述的一种无人机飞行控制方法,其特征在于,还包括对无人机进行定点悬停控制的步骤,该步骤包括:
获取水平方向位置控制律和姿态控制律;
将水平方向位置控制律运算的输出作为姿态控制律的输入;
通过所述姿态控制律的运算来控制无人机的定点悬停。
7.根据权利要求1所述的一种无人机飞行控制方法,其特征在于,还包括:
控制无人机自动飞行;
控制无人机自动起飞和自动着陆;
控制无人机进行航点飞行;
控制无人机自动返航;
对无人机的飞行模式进行切换控制。
8.一种无人机控制平台,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取期望姿态输入量,确定姿态的控制状态,所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪;
第一确定模块,用于根据期望姿态输入量,确定滚转和俯仰的第一控制律;
第二确定模块,用于根据获取的当前航向角度,确定航向通道的第二控制律;
姿态跟踪控制模块,用于根据所述第一控制律和所述第二控制律,对无人机进行姿态跟踪。
9.一种终端,其特征在于,包括处理器以及存储器;
所述存储器用于存储程序;
所述处理器用于根据所述程序执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种存储介质,其中存储有处理器可执行的指令,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有程序,所述程序被处理器执行完成如权利要求1-7中任一项所述的方法。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112416012A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-02-26 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种火箭动力面对称运载器主动段制导控制方法 |
CN112486204A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-12 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局 | 一种无人机抗风控制方法、装置、设备和无人机 |
CN112558625A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-26 | 北京北航天宇长鹰无人机科技有限公司 | 一种航空飞行器巡航的控制方法及航空飞行器 |
CN113791544A (zh) * | 2021-11-15 | 2021-12-14 | 滨州学院 | 多旋翼无人机的控制方法、系统、装置及电子设备 |
CN117250974A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-12-19 | 广州天海翔航空科技有限公司 | 一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法及无人机 |
CN117389320A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-01-12 | 陕西德鑫智能科技有限公司 | 一种无人机巡航控制方法及系统 |
-
2020
- 2020-05-14 CN CN202010406257.2A patent/CN111610796A/zh active Pending
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
薛亮: "多旋翼无人机飞行控制系统设计与实现", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112486204A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-12 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局 | 一种无人机抗风控制方法、装置、设备和无人机 |
CN112486204B (zh) * | 2020-11-23 | 2021-10-29 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局 | 一种无人机抗风控制方法、装置、设备和无人机 |
CN112416012A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-02-26 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种火箭动力面对称运载器主动段制导控制方法 |
CN112416012B (zh) * | 2020-11-30 | 2023-04-18 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种火箭动力面对称运载器主动段制导控制方法 |
CN112558625A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-26 | 北京北航天宇长鹰无人机科技有限公司 | 一种航空飞行器巡航的控制方法及航空飞行器 |
CN113791544A (zh) * | 2021-11-15 | 2021-12-14 | 滨州学院 | 多旋翼无人机的控制方法、系统、装置及电子设备 |
CN117250974A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-12-19 | 广州天海翔航空科技有限公司 | 一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法及无人机 |
CN117250974B (zh) * | 2023-09-25 | 2024-05-31 | 广州天海翔航空科技有限公司 | 一种在雷雨天气下无人机飞行控制方法及无人机 |
CN117389320A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-01-12 | 陕西德鑫智能科技有限公司 | 一种无人机巡航控制方法及系统 |
CN117389320B (zh) * | 2023-12-07 | 2024-03-08 | 陕西德鑫智能科技有限公司 | 一种无人机巡航控制方法及系统 |
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