[发明专利]一种多旋翼无人飞行器悬停控制方法及系统

说明书

本发明提供一种多旋翼无人飞行器悬停控制方法及系统，其包括如下步骤：S1、判断多旋翼无人飞行器是否处于近似悬停状态；S2、建立水平失准角与水平加速度的关系；S3、求解水平失准角；S4、获取水平失准角在载体系的修正量；S5、根据水平失准角在载体系的修正量对多旋翼无人飞行器的姿态进行修正，以获得悬停最终修正量；以及S6、将所述悬停最终修正量输入多旋翼无人飞行器的姿态控制器中，使得姿态控制器据此进行卫星失锁状态下对于多旋翼无人飞行器的悬停控制。其通过建立水平失准角与水平加速度之间的关系有效减少失准角误差不断减小，最终达到在卫星失锁状态下对多旋翼无人飞行器的悬停控制。

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种多旋翼无人飞行器悬停控制方法及系统。

背景技术

目前，多旋翼无人飞行器主要使用低精度惯性器件与卫星进行组合导航，获取飞行器的姿态、速度和位置信息。但由于惯性器件精度较低，因此，导航结果主要依赖于卫星。

进一步的，在多旋翼无人飞行器的实际应用中，飞行器经常会遇到在高楼大厦之间悬停的场景。此时因建筑物遮挡等原因，会导致卫星信号质量较差，甚至失锁，从而影响组合导航结果，导致反馈出错，使飞行器有失控的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多旋翼无人飞行器悬停控制方法及系统，其通过建立水平失准角与水平加速度之间的关系有效减少失准角误差不断减小，最终达到在卫星失锁状态下对多旋翼无人飞行器的悬停控制。

具体的，本发明一方面提供了一种多旋翼无人飞行器悬停控制方法，其包括如下步骤：

S1、判断多旋翼无人飞行器是否处于近似悬停状态；

S2、当确定多旋翼无人飞行器处于近似悬停状态时，建立水平失准角与水平加速度的关系；

S3、求解水平失准角；

S4、获取水平失准角在载体系的修正量；

S5、根据水平失准角在载体系的修正量对多旋翼无人飞行器的姿态进行修正，以获得悬停最终修正量；

以及S6、将所述悬停最终修正量输入多旋翼无人飞行器的姿态控制器中，使得姿态控制器据此进行卫星失锁状态下对于多旋翼无人飞行器的悬停控制。

优选的，步骤S1包括：通过安装在所述多旋翼无人飞行器上的加速度计实时获取多旋翼无人飞行器的加速度测量值f^b，并将其与重力g进行对比，若||f^b|-g|≤β₁，则认为此时多旋翼无人飞行器处于近似悬停状态；其中，所述β₁为预设的加速度判断阈值。

优选的，所述多旋翼无人飞行器的加速度测量值f^b为预定时间段内加速度计获取的若干加速度测量值的平均值。

优选的，所述预定时间段为5-10s。

优选的，β₁为0.2-1m/s²。

优选的，步骤S2包括：

根据式(1)-(6)建立水平失准角与水平加速度的关系：

式(1)中，为真实姿态阵，gⁿ为导航系下的重力加速度；

式(2)中，φ×为失准角φ＝[φ_E φ_N φ_U]的反对称阵，φ_E，φ_N，φ_U分别为导航系下东、北、天三轴的失准角分量；