[發(fā)明專利]無人機磁異常檢測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710846019.1
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107728629B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅兵;何磊;逯亮清;胡寶軍
• 申請（專利權(quán)）人: 富平縣韋加無人機科技有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 北京正鼎專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11495
• 代理人: 岳亞

本發(fā)明提供了一種無人機磁異常檢測系統(tǒng)及方法，其中的方法包括：獲得無人機的期望航向角、無人機當(dāng)前的三軸磁數(shù)據(jù)和無人機當(dāng)前水平姿態(tài)信息；根據(jù)三軸磁數(shù)據(jù)和水平姿態(tài)信息計算磁航向角；根據(jù)磁航向角與期望航向角的差值與預(yù)設(shè)差值閾值的比較結(jié)果調(diào)整無人機的飛行模式。其可監(jiān)測無人機磁干擾情況和提升無人機飛行的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及無人機磁異常檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

多旋翼無人機的控制方法很多時候都是根據(jù)位置需求按照一定的控制算法分解得到各個電機的轉(zhuǎn)速。當(dāng)然，各個電機的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的拉力合成出相應(yīng)的總升力以及三個軸的轉(zhuǎn)動力矩與期望的總拉力以及三個軸期望的轉(zhuǎn)動力矩對應(yīng)，其中轉(zhuǎn)動力矩是用于調(diào)整姿態(tài)，在姿態(tài)調(diào)整穩(wěn)定后，總拉力提供飛行動力。

然而，在位置控制模式中，位置需求一般是針對地理坐標(biāo)系的，而需要控制的電機則是在體坐標(biāo)系下，這就涉及到了地理坐標(biāo)系到體坐標(biāo)系的信息轉(zhuǎn)換問題，且一般都是通過姿態(tài)矩陣完成。當(dāng)航向角正確時，地理坐標(biāo)系下的位置信息轉(zhuǎn)換到體坐標(biāo)系下的電機控制信息就正確無誤，因為姿態(tài)矩陣正確。但是當(dāng)遇到磁干擾時，上述轉(zhuǎn)換過程就會出錯，其原因是信息轉(zhuǎn)換需要用到的姿態(tài)矩陣中的航向信息來源于磁羅盤的錯誤航向角。

磁羅盤的錯誤航向角會導(dǎo)致錯誤的姿態(tài)矩陣，接著導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)速分配出錯，實際姿態(tài)與預(yù)期姿態(tài)不一致，進一步導(dǎo)致飛行路線偏離正確的路線，最終可能導(dǎo)致炸機。

因此，對于多旋翼植保無人機，需要對其磁干擾情況進行實時監(jiān)控，避免炸機。

國內(nèi)已公開的涉及磁干擾識別相近的文獻[郝振海，楊新勇，黃圣國.基于差分磁羅盤的動態(tài)干擾識別技術(shù)[J].西南交通大學(xué)學(xué)報，2010年6月:445-450.]，為解決城市交通中低頻動態(tài)磁場對磁羅盤的干擾問題，設(shè)計了基于差分磁羅盤和速率陀螺的組合航向系統(tǒng).其基本原理是，當(dāng)差分磁羅盤檢測出動態(tài)低頻干擾時,系統(tǒng)切換至陀螺工作方式。將磁場強度誤差及其變化率、差分磁羅盤相對航向差及其變化率作為特征參數(shù)，提出了基于閾值判斷-模糊c-均值分類的兩級差分磁羅盤動態(tài)羅差識別技術(shù)。文獻的缺點在于：如果兩個磁羅盤受到的干擾幾乎一樣，則效果將大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明的一個目的是要提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的無人機磁異常檢測系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明一個進一步的目的是監(jiān)測無人機磁干擾情況和提升無人機飛行的安全性。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種無人機磁異常檢測方法，包括：

獲得無人機的期望航向角、無人機當(dāng)前的三軸磁數(shù)據(jù)和無人機當(dāng)前水平姿態(tài)信息；

根據(jù)三軸磁數(shù)據(jù)和水平姿態(tài)信息計算磁航向角；

根據(jù)磁航向角與期望航向角的差值與預(yù)設(shè)差值閾值的比較結(jié)果調(diào)整無人機的飛行模式。

可選地，根據(jù)三軸磁數(shù)據(jù)和水平姿態(tài)信息計算磁航向角的步驟包括：

根據(jù)水平姿態(tài)信息計算姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣；

根據(jù)姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣和三軸磁測量數(shù)據(jù)計算地理坐標(biāo)系下的三軸磁分量數(shù)據(jù)；

根據(jù)三軸磁分量數(shù)據(jù)計算磁航向角。

可選地，根據(jù)磁航向角與期望航向角的差值與預(yù)設(shè)差值閾值的比較結(jié)果調(diào)整無人機的飛行模式的步驟包括：

若差值大于預(yù)設(shè)差值閾值，偏差次數(shù)累加一次，若差值小于或等于預(yù)設(shè)差值閾值，偏差次數(shù)清零；

若連續(xù)偏差次數(shù)大于預(yù)設(shè)連續(xù)偏差次數(shù)閾值，則輸出磁異常報警信息，調(diào)整無人機的飛行模式為定高模式。

可選地，檢測方法還包括：

獲取無人機的期望航線數(shù)據(jù)和無人機實際飛行的定位位置數(shù)據(jù)；