无人机的控制方法及系统、无人机技术方案

本发明专利技术提出一种无人机的控制方法，无人机上安装有至少三个激光测距模块，该方法包括以下步骤：通过激光测距模块得到无人机的飞行高度信息；分别获取至少三个激光测距模块的安装点相对坐标原点的位置信息；根据至少三个激光测距模块的安装点相对机身坐标原点的位置信息以及对应的激光测距模块获取的飞行高度信息计算机体相对降落平面的俯仰角和滚转角，得到机体相对降落平面的姿态角；根据无人机的高度信息和相对降落平面的姿态角控制无人机的降落。本发明专利技术的无人机的控制方法，精度高、响应速度快。本发明专利技术还提出一种无人机的控制系统和一种无人机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空
，尤其涉及一种无人机的控制方法及系统、无人机。
技术介绍
目前测量无人机的高度通常采用气压高度计，通过测试大气压力换算成飞行高度的方法。由于这种高度测量方法的精度差、响应速度低，无法实现对无人机降落阶段进行高度测量。在无人机降落阶段通常采用超声或雷达测距仪，然而，由于(1)气压高度计自身的精度低，响应速度慢，不能单独作为无人机降落使用的高度传感器；(2)超声波高度计由于机械波的传输能量损失并易受到机身振动的干扰，无法测量超过5m的高度，且由于发出的机械波无法进行调制，造成高度测量错误且无法多传感器组合使用；(3)雷达高度计的成本非常高，不适于使用多个组合。另外，对于降落位置地面倾斜或降落位置自身不稳定(如舰船甲板)，采用单个传感器进行高度测量无法得到出无人机降落位置的信息。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种精度高、响应速度快的无人机的控制方法。本专利技术的第二个目的在于提出一种无人机的控制系统。本专利技术的第三个目的在于提出一种无人机。为了实现上述目的，本专利技术第一方面的实施例中提出一种无人机的控制方法，所述无人机上安装有至少三个激光测距模块，所述方法包括以下步骤：通过所述激光测距模块得到所述无人机的高度信息；分别获取所述至少三个激光测距模块的安装点相对坐标原点的位置信息，其中，所述坐标原点设置在所述无人机的机体上；根据所述至少三个激光测距模块的安装点相对所述坐标原点的位置信息及对应的激光测距模块获取的高度信息计算所述机体相对降落平面的俯仰角和滚转角，得到所述机体相对所述降落平面的姿态角；以及根据所述无人机的高度信息和所述姿态角控制所述无人机的降落。根据本专利技术实施例的无人机的控制方法，利用激光测距模块测得无人机的飞行高度，根据至少三个激光测距模块的安装点相对坐标原点的位置信息计算获取无人机的机体相对降落平面的姿态角，从而可以控制无人机的降落过程。在一些示例中，还包括：对所述无人机的高度信息进行滤波，以获取稳定的高度数据。在一些示例中，所述坐标原点为所述无人机的重心的位置，所述激光测距模块包括第一激光测距模块至第三激光测距模块，所述第一激光测距模块设置在所述重心的后方，所述第二激光测距模块设置在所述重心的左侧，所述第三激光测距模块设置在所述重心的右侧。在一些示例中，所述第二激光测距模块和所述第三激光测距模块相对所述重心对称设置。在一些示例中，所述俯仰角和所述滚转角通过如下公式得到：θland＝arctan((HL-HB)/(XL+XB))，φland＝arctan((HL-HR)/(YL+YR))，其中，HB为所述第一激光测距模块的测量高度，HL为所述第二激光测距模块的测量高度，HR为所述第三激光测距模块的测量高度，XL为所述第二激光测距模块相对所述坐标原点的纵向距离，XR为所述第三激光测距模块相对于所述坐标原点的纵向距离，XB为所述第一激光测距模块相对于所述坐标原点的纵向距离，YL为所述第二激光测距模块相对所述坐标原点的横向距离，YR为所述第三激光测距模块相对所述坐标原点的横向距离。在一些示例中，所述第一激光测距模块的功率大于所述第二激光测距模块和所述第三激光测距模块。在一些示例中，对所述至少三个激光测距模块发射的激光进行调制，以区别所述至少三个激光测距模块。本专利技术第二方面的实施例中提出一种无人机的控制系统，包括：至少三个激光测距模块，所述至少三个激光测距模块安装在所述无人机上，用于测量所述无人机的高度信息；处理模块，用于根据所述至少三个激光测距模块的安装点相对所述坐标原点的位置信息计算所述机体相对降落平面的俯仰角和滚转角，得到所述机体相对所述降落平面的姿态角；以及控制模块，用于根据所述飞行高度和所述姿态角控制所述无人机的降落。根据本专利技术实施例的无人机的控制系统，利用激光测距模块测得无人机的飞行高度，滤波模块消除因机体振动和降落平面突变造成的测量误差，处理模块计算获取无人机的机体相对降落平面的姿态角，从而使得控制模块可以控制无人机的降落过程。该无人机的控制系统成本低，能够实现多激光测距模块组合使用以测量无人机的飞行高度和相对于降落平面的姿态角。在一些示例中，还包括：滤波模块，用于对所述至少三个激光测距模块获取的无人机的高度信息进行滤波，以获取稳定的高度数据。在一些示例中，所述坐标原点为所述无人机的重心的位置，所述激光测距模块包括第一激光测距模块至第三激光测距模块，所述第一激光测距模块设置在所述重心的后方，所述第二激光测距模块设置在所述重心的左侧，所述第三激光测距模块设置在所述重心的右侧。在一些示例中，所述第二激光测距模块和所述第三激光测距模块相对所述重心对称设置。在一些示例中，所述俯仰角和所述滚转角通过如下公式得到：θland＝arctan((HL-HB)/(XL+XB))，φland＝arctan((HL-HR)/(YL+YR))，其中，HB为所述第一激光测距模块的测量高度，HL为所述第二激光测距模块的测量高度，HR为所述第三激光测距模块的测量高度，XL为所述第二激光测距模块相对所述坐标原点的纵向距离，XR为所述第三激光测距模块相对所述坐标原点的纵向距离，XB为所述第一激光测距模块相对所述坐标原点的纵向距离，YL为所述第二激光测距模块相对所述坐标原点的横向距离，YR为所述第三激光测距模块相对所述坐标原点的横向距离。在一些示例中，所述第一激光测距模块的功率大于所述第二激光测距模块和所述第三激光测距模块。在一些示例中，调制/解调模块，用于对所述至少三个激光测距模块发射的激光进行调制，并对回波进行解调，以区别所述至少三个激光测距模块。本专利技术第三方面的实施例中提出一种无人机，所述无人机包括如上所述的无人机的控制系统。根据本专利技术实施例的无人机，能够实现多激光测距模块组合使用以测量无人机的飞行高度和相对于降落平面的姿态角，从而实现平稳降落。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的无人机的控制方法的流程图；图2是本专利技术一个实施例的激光测距模块的飞行高度测量示意图；图3是本专利技术一个实施例的激光测距模块的安装位置示意图；和图4是根据本专利技术一个实施例的无人机的控制系统的结构框图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机的控制方法，其特征在于，所述无人机上安装有至少三个激光测距模块，所述方法包括以下步骤：通过所述激光测距模块得到所述无人机的高度信息；分别获取所述至少三个激光测距模块的安装点相对坐标原点的位置信息，其中，所述坐标原点设置在所述无人机的机体上；根据所述至少三个激光测距模块的安装点相对所述坐标原点的位置信息及对应的激光测距模块获取的高度信息计算所述机体相对降落平面的俯仰角和滚转角，得到所述机体相对所述降落平面的姿态角；以及根据所述无人机的高度信息和所述姿态角控制所述无人机的降落。

【技术特征摘要】
1.一种无人机的控制方法，其特征在于，所述无人机上安装有至少三个激光测距模块，
所述方法包括以下步骤：
通过所述激光测距模块得到所述无人机的高度信息；
分别获取所述至少三个激光测距模块的安装点相对坐标原点的位置信息，其中，所述
坐标原点设置在所述无人机的机体上；
根据所述至少三个激光测距模块的安装点相对所述坐标原点的位置信息及对应的激光
测距模块获取的高度信息计算所述机体相对降落平面的俯仰角和滚转角，得到所述机体相
对所述降落平面的姿态角；以及
根据所述无人机的高度信息和所述姿态角控制所述无人机的降落。
2.根据权利要求1所述的无人机的控制方法，其特征在于，还包括：
对所述无人机的高度信息进行滤波，以获取稳定的高度数据。
3.根据权利要求1所述的无人机的控制方法，其特征在于，所述坐标原点为所述无人
机的重心的位置，所述激光测距模块包括第一激光测距模块至第三激光测距模块，所述第
一激光测距模块设置在所述重心的后方，所述第二激光测距模块设置在所述重心的左侧，
所述第三激光测距模块设置在所述重心的右侧。
4.根据权利要求3所述的无人机的控制方法，其特征在于，所述第二激光测距模块和
所述第三激光测距模块相对所述重心对称设置。
5.根据权利要求1所述的无人机的控制方法，其特征在于，所述俯仰角和所述滚转角
通过如下公式得到：
θland＝arctan((HL-HB)/(XL+XB))，
φland＝arctan((HL-HR)/(YL+YR))，
其中，HB为所述第一激光测距模块的测量高度，HL为所述第二激光测距模块的测量高
度，HR为所述第三激光测距模块的测量高度，XL为所述第二激光测距模块相对所述坐标原
点的纵向距离，XR为所述第三激光测距模块相对于所述坐标原点的纵向距离，XB为所述第
一激光测距模块相对于所述坐标原点的纵向距离，YL为所述第二激光测距模块相对所述坐
标原点的横向距离，YR为所述第三激光测距模块相对所述坐标原点的横向距离。
6.根据权利要求3-5任一项所述的无人机的控制方法，其特征在于，所述第一激光测
距模块的功率大于所述第二激光测距模块和所述第三激光测距模块。
7.根据权利要求1所述的无人机的控制方法，其特征在于，还包括：对所述至少三个
激光测距模块发射的激光进行调制，以区别所述至少三个激光测距模块。
8.一种无人机的控制系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩文，姜辰，张玉文，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11