[發明專利]基于遙控器姿態的無人機飛行控制方法及其控制系統

在審

• 申請號: 202110420779.2
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113110545A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 林明;高天;徐雍;饒紅霞;魯仁全
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 羅凱欣;曹振

1.一種基于遙控器姿態的無人機飛行控制方法，其特征在于：包括坐標系建立步驟、數據獲取步驟和執行步驟；

所述坐標系建立步驟為：分別建立遙控器坐標系、地理坐標系和機體坐標系；

所述數據獲取步驟包括：

A1：采集無人機在遙控器坐標系下的水平飛行方向c；

A2：采集遙控器天線在地理坐標系下的天線指向角度b；

A3：獲取所述無人機在地理坐標系下的原始機頭角度a；

所述執行步驟包括：

B1：將所述原始機頭角度a、天線指向角度b和水平飛行方向c發送到無人機的主控制器；

B2：所述主控制器計算出無人機在機體坐標系下的當前機頭方向d，其中，d＝b-a；

B3：所述主控制器計算出無人機在機體坐標系下的運動方向e，其中e＝d+c。

2.根據權利要求1所述的基于遙控器姿態的無人機飛行控制方法，其特征在于：所述無人機和遙控器之間通過5G通信網絡進行數據傳輸；

所述數據獲取步驟在步驟A1之前還包括：

A0：所述遙控器向無人機輸入水平飛行方向c、期望機身傾斜角angle和垂直高度油門g。

3.根據權利要求2所述的基于遙控器姿態的無人機飛行控制方法，其特征在于：所述無人機設有四臺電機，四臺電機間隔分布于所述無人機的四周，相鄰的兩臺電機的朝向的夾角為90°，四臺電機分別為第一電機、第二電機、第三電機和第四電機；

所述執行步驟在步驟B3之后還包括：

B4：所述主控制器根據所述運動方向e控制四臺所述電機的轉速從而調整所述無人機的實際飛行方向。

4.根據權利要求3所述的基于遙控器姿態的無人機飛行控制方法，其特征在于，所述步驟B4具體為：所述主控制器計算出第一電機相對于所述運動方向e的傾斜角f，其中f＝e-n，所以第一電機的朝向與所述原始機頭的朝向之間的夾角為偏置角n；

將遙控器的期望機身傾斜角angle和實際機身傾斜角度angle0通過角度控制器計算后得到角度控制量angle_output；

所述主控制器計算出第一電機的轉速變化量Delta_speed1、第二電機的轉速變化量Delta_speed2、第三電機的轉速變化量Delta_speed3和第四電機的轉速變化量Delta_speed4；

其中，Delta_speed1＝-angle_output*cos(f)，

Delta_speed2＝-angle_output*sin(f)，

Delta_speed3＝+angle_output*cos(f)，

Delta_speed4＝+angle_output*sin(f)；

所述主控制器計算出第一電機的轉速speed1、第二電機的轉速speed2、第三電機的轉速speed3和第四電機的轉速speed4；

其中，speed1＝hold_speed+Delta_speed1，

speed2＝hold_speed+Delta_speed2，

speed3＝hold_speed+Delta_speed3，

speed4＝hold_speed+Delta_speed4，

hold_speed為高度保持油門，所述垂直高度油門g經過高度控制器處理后得到高度保持油門hold_speed。

5.根據權利要求4所述的基于遙控器姿態的無人機飛行控制方法，其特征在于：所述步驟A2具體為：通過所述遙控器的定位模塊、陀螺儀以及磁力計模塊獲取當前遙控器的姿態，然后利用當前遙控器的姿態計算出天線指向角度b。