[發(fā)明專利]一種支持ROS的無人機手機APP控制方法

有效

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• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107635064B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設計）人: 朱曉蕊;張騰;殷振國
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院
• 主分類號: H04M1/725
• 分類號: H04M1/725;H04L29/06;G01C25/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 王雨時

本發(fā)明提供了一種支持ROS的無人機手機APP控制方法，包括以下步驟：S1、傳感器校準；S2、姿態(tài)估計；S3、無線數(shù)據(jù)傳輸；S4、飛行器控制。本發(fā)明的有益效果是:能夠控制所有支持ROS的無人機，操作簡單、移植性強、成本低、通用性高；能夠準確估計智能手機姿態(tài)，實現(xiàn)穩(wěn)定的體感控制無人機。

技術領域

本發(fā)明涉及無人機，尤其涉及一種支持ROS的無人機手機APP控制方法。

背景技術

無人機廣泛應用于航拍、軍事、農(nóng)業(yè)等領域，現(xiàn)在逐漸向個人消費領域擴展。例如無人機領軍企業(yè)大疆創(chuàng)新于2017年6月發(fā)布的Spark無人機，其體積小、重量輕，主要滿足普通群眾的自拍需求。面對個人消費領域的小型無人機，其控制模式主要包括遙控器控制以及手機APP控制。大疆創(chuàng)新公司的Spark無人機支持遙控器控制及手機APP控制兩種方式，既能滿足近距離自拍需求，也能實現(xiàn)中距離航拍的需要。零度智控的DOBBY口袋無人機則只支持手機APP控制，包括體感控制、虛擬搖桿控制、語音控制等方式。手機APP控制利用智能手機與無人機的WIFI連接實現(xiàn)無人機的操控，具有操作簡便、易于上手的特點。操作方式包括一鍵起飛降落、懸停高度控制、體感控制姿態(tài)等。其中，體感控制是指將姿態(tài)估計得到的手機姿態(tài)傳輸至無人機，實現(xiàn)遠程操控。

手機APP控制需要利用智能手機中的低成本的微機電傳感器，測量誤差較大，會造成較大的姿態(tài)估計誤差，導致體感控制時無人機飛行的不穩(wěn)定性增加；同時，現(xiàn)今商業(yè)化的手機APP控制方案均只適用于特定系列無人機，不具有通用性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供了一種通用性高的支持ROS(機器人操作系統(tǒng))的無人機手機APP控制方法。

本發(fā)明提供了一種支持ROS的無人機手機APP控制方法，包括以下步驟：

S1、傳感器校準；

S2、姿態(tài)估計；

S3、無線數(shù)據(jù)傳輸；

S4、飛行器控制。

作為本發(fā)明的進一步改進，在步驟S1中，按順序依次進行以下校準：通過智能手機的磁力計進行磁力校準，通過智能手機的加速度計進行加速度校準，通過智能手機的陀螺儀進行陀螺儀校準。

作為本發(fā)明的進一步改進，步驟S1包括以下子步驟：

首先，確定統(tǒng)一的傳感器誤差模型，如式(1)所示：

s_b＝E^-1(s_m-b)＝M(s_m-b) (1)

其中：

s_b表示在手機坐標系下的傳感器測量值；s_m表示在傳感器測量坐標系下的傳感器測量值；E表示一個3×3的矩陣包括非正交性誤差和比例誤差；b表示一個3×1的向量為常值偏移；

為了得到一個在手機坐標系下的準確傳感器測量值s_b，必須辨識出M和b，傳感器校準的目的就是來獲取M和b；

第二步，確定各個傳感器的校準算法；

將磁力計的干擾誤差全部等效到式(1)中的M矩陣或b矩陣中，并將其化成齊次形式，如式(2)所示：

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