[發明專利]無人機、無人機的測距濾波方法及基于該方法的測距方法

有效

• 申請號: 201510698196.0
• 申請日: 2015-10-22
• 公開（公告）號: CN105223575B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 陳有生
• 申請（專利權）人: 廣州極飛科技有限公司
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08;G01S7/52
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及無人機技術領域，無人機、無人機的測距濾波方法及基于該方法的測距方法。

背景技術

無人機要實現低空尤其是近地面的自主飛行，除了要知道無人機當前的海拔高度外，還需知道無人機相對于地面的高度。無人機的海拔高度信息一般通過氣壓計、GPS等測量得到，無人機相對于地面高度，可以使用聲吶測距、激光測距、微波雷達測距、以及機器視覺測量方法等方式得到。

激光測距方案容易受到光線的影響且價格成本較高。機器視覺的測距方案算法較為復雜且也容易受到光線的影響。而聲吶測距不受光線影響，可全天候使用，且價格成本低廉，系統復雜性低。現有應用聲吶測距環境與在無人機上使用的環境截然不同，例如安裝在移動的機器人上，或者安裝在固定的空間內等等，在此類環境下聲吶測傳感器測得的數據本身就較為準確，不需要進行復雜的濾波操作。

而無人機環境與其他環境有截然不同的特點，例如：無人機螺旋槳高速轉動引起的機身高頻振動；螺旋槳轉動引起的氣流擾動；無人機在飛行過程中的姿態快速反復傾斜變化；螺旋槳在高速轉動過程中引起的電源不穩定；無人機對地測距時，地面環境較為復雜等。這些復雜的情況都會給無人機機載聲吶測距引入較為嚴重噪聲，甚至會使得測距失敗，因此必須針對無人機本身的特點設計適合無人機環境應用的測距濾波算法。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種無人機的測距濾波方法，該方法能夠濾除無人機環境下聲吶傳感器的測量噪聲，濾波效果好，且無相位延時，提高了聲吶傳感器數據測量的準確性和穩定性。

本發明的另一個目的在于提供一種無人機。

本發明的第三個目的在于提出一種基于無人機的測距濾波方法的測距方法。

為了實現上述目的，本發明第一方面的實施例提出了一種無人機的測距濾波方法，包括以下步驟：S1：確定無人機的初始距離緩存隊列和初始移動速度緩存隊列，包括：S11：對利用聲吶測距方法在預設時間內測量的連續的N個距離進行求導，以得到所述無人機的N-1個移動速度；S12：求取所述N-1個移動速度的方差；S13：判斷所述方差是否小于或等于第一預設值；S14：如果是，則將所述N個距離組成初始距離緩存隊列，并將所述N-1個移動速度組成初始移動速度緩存隊列；S2：根據初始距離緩存隊列和初始速度對當前測量的距離進行濾波，以得到所述無人機的實際飛行距離，包括：S21：將所述初始距離緩存隊列中第一個測量得到的距離移出隊列，并根據剩余的N-1個距離和當前測量的距離執行所述S11至S12；S22：判斷當前求取的方差是否小于或等于第二預設值；S23：如果是，則用所述當前測量的距離替換所述初始距離緩存隊列中第一個測量得到的距離，以更新所述初始距離緩存隊列，并將所述當前測量的距離作為所述無人機的實際飛行距離。

根據本發明實施例的無人機的測距濾波方法，首先確定聲吶傳感器測量的初始距離，對初始距離求導，得到無人機當前的移動速度，并且對連續的移動速度求方差，通過判斷方差大小確定當前測量的距離是否有效，若當前測量的距離滿足條件，則認為當前測量的距離有效，且更新初始距離數據；若當前測量的距離不滿足條件，則預測一個距離作為新的當前測量的距離，且不更新初始距離數據。本方法能夠濾除無人機環境下聲吶傳感器的測量噪聲，濾波效果好，且無相位延時，提高了聲吶傳感器數據測量的準確性和穩定性。

另外，根據本發明上述實施例的無人機的測距濾波方法還可以具有如下附加的技術特征：

在一些示例中，在所述步驟S22之后，還包括：S24：如果所述當前求取的方差大于第二預設值，則將所述初始距離緩存隊列中第N個測量得到的距離移出隊列，并根據剩余的N-1個距離和當前測量的距離執行所述S11和S12，并判斷得到的速度方差是否小于或等于第二預設值；S25：如果得到的速度方差小于或等于第二預設值，則用所述當前測量的距離替換所述初始距離緩存隊列中第N個測量得到的距離，以更新所述初始距離緩存隊列，并將所述當前測量的距離作為所述無人機的實際飛行距離。

在一些示例中，在所述S24之后，還包括：S26：如果得到的速度方差大于所述第二預設值，則將所述當前測量的距離加入新的緩存隊列中，并在所述新的緩存隊列達到N個距離時，對所述新的緩存隊列求導，并求得對應N-1個移動速度的方差，如果所述新的緩存隊列對應的N-1個移動速度的方差小于或等于所述第二預設值，則用所述新的緩存隊列替換所述初始距離緩存隊列，并將所述當前測量的距離作為所述無人機的實際飛行距離。