[发明专利]一种多旋翼无人机圆弧转弯的控制方法

说明书

本发明涉及一种多旋翼无人机圆弧转弯的控制方法，其技术特点是：步骤1、通过三维地图对无人机的航线任务进行规划，并且设定航点的转弯半径；步骤2、无人机自动计算圆弧转弯的圆心坐标；步骤3、无人机根据实时位置与圆心坐标的位置偏差，通过PID控制方式控制偏差始终保持转弯半径的距离，进行无人机圆弧转弯。本发明采用三维空间中圆弧转弯的控制方法，当无人机在对“到达航点”可以通过这种方式设定航点的转弯半径，无人机在执行任务时会自动计算开始圆弧转弯点和结束开始圆弧转弯点的位置，并且保证转弯的飞行轨迹是标准的圆弧，本发明可以省去不必要的加减速和悬停动作，有效提升多旋翼无人机的作业效率。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，涉及多旋翼无人机控制，尤其是一种多旋翼无人机圆弧转弯的控制方法。

背景技术

多旋翼无人机，是一种具有三个及以上旋翼轴的特殊的无人驾驶直升机。多旋翼无人机在执行任务时，通常需要在地面站上预先设计航线，并在航线或航点处添加相应的任务，比如起飞、降落、拍照、投掷等，将任务通过离线或在线的方式发送到无人机，无人机在飞行到相应航点后，需要减速并转换为悬停状态再执行相应的航点动作。无人机这种执行任务的方式由于需要频繁的飞行和悬停来回切换，导致作业效率比较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、能够有效提升作业效率的多旋翼无人机圆弧转弯的控制方法。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种多旋翼无人机圆弧转弯的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、通过三维地图对无人机的航线任务进行规划，并且设定航点的转弯半径；

步骤2、无人机自动计算圆弧转弯的圆心坐标；

步骤3、无人机根据实时位置与圆心坐标的位置偏差，控制偏差始终保持转弯半径的距离，进行无人机圆弧转弯。

而且，所述步骤2计算圆弧转弯时至少需要三个航点，并且将无人机的航线任务拆分成多个三航点任务。

而且，所述步骤2的具体实现方法为：

定义三维空间中的三个航点A、B、C的坐标分别为wpA、wpB、wpC，转弯半径为r；按下式计算B航点到A航点的向量和B航点到C航点的向量：

计算和向量的夹角

转弯所走圆弧对应的角度的为

开始圆弧转弯点D和结束圆弧转弯点E距离B航点的距离d＝tan(α)·r；

开始圆弧转弯点结束圆弧转弯点

三个航点A、B、C所在的平面为pA·x+pB·y+pC·z+pD＝0，

其中，

式中，1表示x方向，2表示y方向，3表示z方向；

设圆心坐标为[Ox,Oy,Oz]，求解下述方程组，得到圆弧转弯的圆心坐标：

而且，所述求解方程组是按照克拉默法则求得。

而且，所述步骤3采用PID控制方式控制偏差始终保持转弯半径的距离

本发明的优点和积极效果是：

本发明采用三维空间中圆弧转弯的控制方法，当无人机在对“到达航点”可以通过这种方式设定航点的转弯半径，无人机在执行任务时会自动计算开始圆弧转弯点和结束开始圆弧转弯点的位置，并且保证转弯的飞行轨迹是标准的圆弧，本发明可以省去不必要的加减速和悬停动作，有效提升多旋翼无人机的作业效率。