[发明专利]一种支持ROS的无人机手机APP控制方法

权利要求书

1.一种支持ROS的无人机手机APP控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、传感器校准；

S2、姿态估计；

S3、无线数据传输；

S4、飞行器控制；

在步骤S1中，按顺序依次进行以下校准：通过智能手机的磁力计进行磁力校准，通过智能手机的加速度计进行加速度校准，通过智能手机的陀螺仪进行陀螺仪校准；

步骤S1包括以下子步骤：

首先，确定统一的传感器误差模型，如式(1)所示：

s_b＝E^-1(s_m-b)＝M(s_m-b) (1)

其中：

s_b表示在手机坐标系下的传感器测量值；s_m表示在传感器测量坐标系下的传感器测量值；E表示一个3×3的矩阵，包括非正交性误差和比例误差；b表示一个3×1的向量为常值偏移；

为了得到一个在手机坐标系下的准确传感器测量值s_b，必须辨识出M和b，传感器校准的目的就是来获取M和b；

第二步，确定各个传感器的校准算法；

将磁力计的干扰误差全部等效到式(1)中的M矩阵或b矩阵中，并将其化成齐次形式，如式(2)所示：

(h_m,k-b_h)^TN_h(h_m,k-b_h)-h₀²＝H_kθ_h＝0 (2)

其中h_m,k表示磁力计第k组测量值；b_h表示磁力计常值偏移；N_h＝M_h^TM_h为一个3×3对称矩阵；其中h₀表示地磁场的模值，在一定区域内是一个定值；

对于N组测量值，可以得到式(3)：

Hθ_h＝0 (3)

其中

对于式(3)，利用最小二乘法估计出θ_h，并求出M_h和b_h；

将加速度计的误差同样全部等效到式(1)中的M矩阵或b矩阵中，然后根据在“静止或匀速运动状态下，加速度计的测量量的模值等于重力加速度g”这一事实，写出残差表达式：

其中θ_a＝[m_a11 m_a12 m_a13 m_a21 m_a22 m_a23 m_a31 m_a32 m_a33 b_a1 b_a2 b_a3]^T；

m_a11、m_a12、m_a13、m_a21、m_a22、m_a23、m_a31、m_a32、m_a33为M矩阵各个分量；a_m1、a_m2、a_m3为a_b加速度测量值分量；b_a1、b_a2、b_a3为b矩阵各个分量；

对于式(4)，利用Gauss Newton方法估计θ_a后，可以求出M_a和b_a；

对于陀螺仪校准算法，则是利用加速度测量值作为校准陀螺仪的参考量，利用最优化方法估计出其非正交性矩阵M；

最后一步是确定校准策略。