【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國家發(fā)明授權(quán)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。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)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)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。
　　
　　發(fā)明背景
　　
　　無人機要實現(xiàn)低空尤其是近地面的自主飛行，除了要知道無人機當(dāng)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(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，且價格成本低廉，系統(tǒng)復(fù)雜性低。現(xiàn)有應(yīng)用聲吶測距環(huán)境與在無人機上使用的環(huán)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(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，不需要進行復(fù)雜的濾波操作。
　　
　　而無人機環(huán)境與其他環(huán)境有截然不同的特點，例如：無人機螺旋槳高速轉(zhuǎn)動引起的機身高頻振動；螺旋槳轉(zhuǎn)動引起的氣流擾動；無人機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)動過程中引起的電源不穩(wěn)定；無人機對地測距時，地面環(huán)境較為復(fù)雜等。這些復(fù)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?xí)沟脺y距失敗，因此必須針對無人機本身的特點設(shè)計適合無人機環(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(huán)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(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種無人機。本發(fā)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(xiàn)上述目的，本發(fā)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：對利用聲吶測距方法在預(yù)設(shè)時間內(nèi)測量的連續(xù)的N個距離進行求導(dǎo)，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(yù)設(shè)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(jù)初始距離緩存隊列和初始速度對當(dāng)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(jù)剩余的N-1個距離和當(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(dāng)前測量的距離作為所述無人機的實際飛行距離。
　　　　根據(jù)本發(fā)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(dǎo)，得到無人機當(dāng)前的移動速度，并且對連續(xù)的移動速度求方差，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)。本方法能夠濾除無人機環(huán)境下聲吶傳感器的測量噪聲，濾波效果好，且無相位延時，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)明第二方面的實施例還提供了一種無人機，包括：聲吶傳感器，設(shè)置在所述無人機上用于測距；測量模塊，所述測量模塊用于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。
　　
　　根據(jù)本發(fā)明實施例的無人機，首先確定聲吶傳感器測量的初始距離，對初始距離求導(dǎo)，得到無人機當(dāng)前的移動速度，并且對連續(xù)的移動速度求方差，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)明能夠濾除無人機環(huán)境下聲吶傳感器的測量噪聲，濾波效果好，且無相位延時，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)明第三方面的實施例還提出了一種基于無人機的測距濾波方法的測距方法，包括以下步驟：通過所述無人機的聲納傳感器在預(yù)設(shè)時間內(nèi)獲取連續(xù)的M個距離，并從所述M個距離中提取N個最大距離，其中，所述M大于所述N；根據(jù)所述連續(xù)的N個距離確定所述無人機的初始距離緩存隊列和初始移動速度緩存隊列；根據(jù)所述初始距離緩存隊列和初始速度對當(dāng)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。
　　
　　根據(jù)本發(fā)明實施例的基于無人機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)，得到無人機當(dāng)前的移動速度，并且對連續(xù)的移動速度求方差，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)明能夠濾除無人機環(huán)境下聲吶傳感器的測量噪聲，濾波效果好，且無相位延時，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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