【中國儀表網(wǎng) 儀表專利】創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國家發(fā)明授權(quán)專利――無人機(jī)、無人機(jī)的測距濾波方法及基于該方法的測距方法。該專利由廣州極飛科技有限公司申請，并于2016年10月26日獲得授權(quán)公告。
　　
　　內(nèi)容說明
　　
　　本發(fā)明涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，無人機(jī)、無人機(jī)的測距濾波方法及基于該方法的測距方法。
　　
　　發(fā)明背景
　　
　　無人機(jī)要實(shí)現(xiàn)低空尤其是近地面的自主飛行，除了要知道無人機(jī)當(dāng)前的海拔高度外，還需知道無人機(jī)相對于地面的高度。無人機(jī)的海拔高度信息一般通過氣壓計(jì)、GPS等測量得到，無人機(jī)相對于地面高度，可以使用聲吶測距、激光測距、微波雷達(dá)測距、以及機(jī)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(jià)格成本較高。機(jī)器視覺的測距方案算法較為復(fù)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(jià)格成本低廉，系統(tǒng)復(fù)雜性低?，F(xiàn)有應(yīng)用聲吶測距環(huán)境與在無人機(jī)上使用的環(huán)境截然不同，例如安裝在移動(dòng)的機(jī)器人上，或者安裝在固定的空間內(nèi)等等，在此類環(huán)境下聲吶測傳感器測得的數(shù)據(jù)本身就較為準(zhǔn)確，不需要進(jìn)行復(fù)雜的濾波操作。
　　
　　而無人機(jī)環(huán)境與其他環(huán)境有截然不同的特點(diǎn)，例如：無人機(jī)螺旋槳高速轉(zhuǎn)動(dòng)引起的機(jī)身高頻振動(dòng)；螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)引起的氣流擾動(dòng)；無人機(jī)在飛行過程中的姿態(tài)快速反復(fù)傾斜變化；螺旋槳在高速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中引起的電源不穩(wěn)定；無人機(jī)對地測距時(shí)，地面環(huán)境較為復(fù)雜等。這些復(fù)雜的情況都會(huì)給無人機(jī)機(jī)載聲吶測距引入較為嚴(yán)重噪聲，甚至?xí)沟脺y距失敗，因此必須針對無人機(jī)本身的特點(diǎn)設(shè)計(jì)適合無人機(jī)環(huán)境應(yīng)用的測距濾波算法。
　　
　　發(fā)明內(nèi)容
　　
　　本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種無人機(jī)的測距濾波方法，該方法能夠?yàn)V除無人機(jī)環(huán)境下聲吶傳感器的測量噪聲，濾波效果好，且無相位延時(shí)，提高了聲吶傳感器數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種無人機(jī)。本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提出一種基于無人機(jī)的測距濾波方法的測距方法。
　　
　　為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提出了一種無人機(jī)的測距濾波方法，包括以下步驟：S1：確定無人機(jī)的初始距離緩存隊(duì)列和初始移動(dòng)速度緩存隊(duì)列，包括：對利用聲吶測距方法在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)測量的連續(xù)的N個(gè)距離進(jìn)行求導(dǎo)，以得到所述無人機(jī)的N-1個(gè)移動(dòng)速度；S12：求取所述N-1個(gè)移動(dòng)速度的方差；S13：判斷所述方差是否小于或等于第一預(yù)設(shè)值；S14：如果是，則將所述N個(gè)距離組成初始距離緩存隊(duì)列，并將所述N-1個(gè)移動(dòng)速度組成初始移動(dòng)速度緩存隊(duì)列；S2：根據(jù)初始距離緩存隊(duì)列和初始速度對當(dāng)前測量的距離進(jìn)行濾波，以得到所述無人機(jī)的實(shí)際飛行距離，包括：S21：將所述初始距離緩存隊(duì)列中第一個(gè)測量得到的距離移出隊(duì)列，并根據(jù)剩余的N-1個(gè)距離和當(dāng)前測量的距離執(zhí)行所述S11至S12；S22：判斷當(dāng)前求取的方差是否小于或等于第二預(yù)設(shè)值；S23：如果是，則用所述當(dāng)前測量的距離替換所述初始距離緩存隊(duì)列中第一個(gè)測量得到的距離，以更新所述初始距離緩存隊(duì)列，并將所述當(dāng)前測量的距離作為所述無人機(jī)的實(shí)際飛行距離。
　　　　根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無人機(jī)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(dǎo)，得到無人機(jī)當(dāng)前的移動(dòng)速度，并且對連續(xù)的移動(dòng)速度求方差，通過判斷方差大小確定當(dāng)前測量的距離是否有效，若當(dāng)前測量的距離滿足條件，則認(rèn)為當(dāng)前測量的距離有效，且更新初始距離數(shù)據(jù)；若當(dāng)前測量的距離不滿足條件，則預(yù)測一個(gè)距離作為新的當(dāng)前測量的距離，且不更新初始距離數(shù)據(jù)。本方法能夠?yàn)V除無人機(jī)環(huán)境下聲吶傳感器的測量噪聲，濾波效果好，且無相位延時(shí)，提高了聲吶傳感器數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性穩(wěn)定性。
　　
　　本發(fā)明第二方面的實(shí)施例還提供了一種無人機(jī)，包括：聲吶傳感器，設(shè)置在所述無人機(jī)上用于測距；測量模塊，所述測量模塊用于確定無人機(jī)的初始距離緩存隊(duì)列和初始移動(dòng)速度緩存隊(duì)列。
　　
　　根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無人機(jī)，首先確定聲吶傳感器測量的初始距離，對初始距離求導(dǎo)，得到無人機(jī)當(dāng)前的移動(dòng)速度，并且對連續(xù)的移動(dòng)速度求方差，通過判斷方差大小確定當(dāng)前測量的距離是否有效，若當(dāng)前測量的距離滿足條件，則認(rèn)為當(dāng)前測量的距離有效，且更新初始距離數(shù)據(jù)；若當(dāng)前測量的距離不滿足條件，則預(yù)測一個(gè)距離作為新的當(dāng)前測量的距離，且不更新初始距離數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠?yàn)V除無人機(jī)環(huán)境下聲吶傳感器的測量噪聲，濾波效果好，且無相位延時(shí)，提高了聲吶傳感器數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
　　
　　本發(fā)明第三方面的實(shí)施例還提出了一種基于無人機(jī)的測距濾波方法的測距方法，包括以下步驟：通過所述無人機(jī)的聲納傳感器在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)獲取連續(xù)的M個(gè)距離，并從所述M個(gè)距離中提取N個(gè)最大距離，其中，所述M大于所述N；根據(jù)所述連續(xù)的N個(gè)距離確定所述無人機(jī)的初始距離緩存隊(duì)列和初始移動(dòng)速度緩存隊(duì)列；根據(jù)所述初始距離緩存隊(duì)列和初始速度對當(dāng)前測量的距離進(jìn)行濾波，以得到所述無人機(jī)的實(shí)際飛行距離。
　　
　　根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于無人機(jī)的測距濾波方法的測距方法，首先確定聲吶傳感器測量的初始距離，對初始距離求導(dǎo)，得到無人機(jī)當(dāng)前的移動(dòng)速度，并且對連續(xù)的移動(dòng)速度求方差，通過判斷方差大小確定當(dāng)前測量的距離是否有效，若當(dāng)前測量的距離滿足條件，則認(rèn)為當(dāng)前測量的距離有效，且更新初始距離數(shù)據(jù)；若當(dāng)前測量的距離不滿足條件，則預(yù)測一個(gè)距離作為新的當(dāng)前測量的距離，且不更新初始距離數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠?yàn)V除無人機(jī)環(huán)境下聲吶傳感器的測量噪聲，濾波效果好，且無相位延時(shí)，提高了聲吶傳感器數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
　　
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