[发明专利]一种无人机飞行控制及定位方法

说明书

本发明提供了一种无人机飞行控制及定位方法，包括：一种无人机的基于互补滤波的姿态解算法，用于根据传感器的数据求解出无人机的空中姿态；姿态控制算法，用于根据当前的姿态和期望的姿态的偏差，对无人机进行控制直到当前的姿态达到期望的姿态；一种无人机的基于惯性导航位置估算的控制方法，用于根据位置和速度信息对无人机进行控制；一种无人机的基于高度估算法的控制方法，用于根据高度信息对无人机进行控制。本发明提供的一种无人机飞行控制及定位方法可以解决目前无人机的姿态、位置、速度、高度的控制速度、控制精度不够高的问题，提高了无人机的性能和安全性。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种无人机飞行控制及定位方法。

背景技术

无人机全称为无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。

多旋翼无人机属于新兴技术、高新前沿科技产业。随着科技的发展，无人机除用于军事用途外，在民用领域的应用范围也越来越广阔。由于无人机具有运行成本低、无伤亡风险、机动性能好、可进行超视距飞行、使用方便高效等特点，目前已被成功应用于影视航拍、测绘航测、高压线巡查、远程监控、救灾救援、农药喷洒、商业表演等领域，越来越多的行业正希望用无人机取代传统的人工作业方式。

无人机上的飞行控制系统，用以控制无人机的飞行，是无人机技术的核心，控制系统的优劣直接影响无人机的性能甚至安全性，而对无人机的姿态、位置、速度、高度等信息的准确获取和控制则是一个优秀的无人机控制系统的基础。如何提高无人机的姿态、位置、速度、高度的控制速度、控制精度是当前需要解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种无人机飞行控制及定位方法，用以解决目前无人机的姿态、位置、速度、高度的控制速度、控制精度不够高的问题，提高无人机的性能和安全性。

本发明提供的一种无人机飞行控制及定位方法，包括：

一种无人机的基于互补滤波的姿态解算法，用于根据传感器(陀螺仪、加速度计、罗盘等)的数据求解出无人机的空中姿态；

姿态控制算法，用于根据当前的姿态和期望的姿态的偏差，对无人机进行控制直到当前的姿态达到期望的姿态；

一种无人机的基于惯性导航位置估算的控制方法，用于根据位置和速度信息对无人机进行控制；

一种无人机的基于高度估算法的控制方法，用于根据高度信息对无人机进行控制。

优选的，所述一种无人机的基于互补滤波的姿态解算法，包括：

对传感器进行校准，包括：通过椭球校准、温度校准、当地磁偏角校准等方法对加速度计、陀螺仪、三轴磁力计进行校准；

由主控制器根据当前传感器的数据用基于互补滤波的姿态解算法计算得到当前的机体四元数；

由主控制器根据收到的控制信息计算出期望的机体四元数；

由主控制器根据当前的机体四元数和期望的机体四元数以及GPS定位期望四元数通过误差四元数PID控制环向微控制器发送电机调速指令。

优选的，所述由主控制器根据当前传感器的数据用基于互补滤波的姿态解算法计算得到当前的机体四元数，包括：

由主控制器用加速度计和磁力计的数据校准陀螺仪的漂移，所用方法根据第一公式为对陀螺仪的数据进行补偿，所述第一公式为：

ΔGyro＝K_P·(W×Mag+V×Acc)+∑K_I·(W×Mag+V×Acc)·dt

其中，