本發(fā)明涉及一種四旋翼無人機飛行位置判斷方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中對于四旋翼無人機在飛行過程中的位置判斷，一般采用如下三種方式：1、利用無人機外部信號裝置根據(jù)無人機上的反饋信號獲取無人機本身位置；2、利用圖像識別技術(shù)進行判斷；3、利用高度傳感器和gps進行識別。方式1中，外部信號裝置成本較高，一般使用者難以接受；方式2中，圖像識別技術(shù)計算量過大，以至于需要性能較高的控制芯片才能確保完成計算，而性能較高的控制芯片往往價格高，而且圖像識別算法研發(fā)成本也高，所以必然導(dǎo)致整體研發(fā)成本高，從而導(dǎo)致產(chǎn)品成本高，一般用戶也難以接受；方式3中，gps在很大程度上依賴于信號穩(wěn)定，就實際情況而言，在很多地方因信號原因偏移很大，如隧道中，又如信號干擾較強的地區(qū)，以至于很多時候無法準確定位。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種四旋翼無人機飛行位置判斷方法，該四旋翼無人機飛行位置判斷方法通過基于姿態(tài)數(shù)據(jù)、電機功率數(shù)據(jù)和受力數(shù)據(jù)計算位移的方式，能在不依賴于外界信號的前提下完成位置判斷，同時計算量較小，計算效率高。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)。
本發(fā)明提供的一種四旋翼無人機飛行位置判斷方法，包括如下步驟：
①初始化：在無風(fēng)環(huán)境下，以任意功率驅(qū)動四旋翼無人機的四個電機，使無人機完成上升、前進、后退、下降四個動作，通過無人機機身上的壓力傳感器讀值，計算電機功率-壓力變化關(guān)系，完成當次使用的初始化；
②記錄：使用過程中，根據(jù)無人機內(nèi)的陀螺儀讀數(shù)變化記錄姿態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)四個螺旋翼的電機控制值記錄電機功率數(shù)據(jù)，根據(jù)無人機機身上多個位置的壓力傳感器記錄受力數(shù)據(jù)；
③計算基準位移：通過姿態(tài)數(shù)據(jù)和電機功率數(shù)據(jù)，計算無風(fēng)條件下無人機的位移情況，得到三維空間無人機位移數(shù)據(jù)；
④計算風(fēng)向：通過受力數(shù)據(jù)中各壓力傳感器的讀值，計算無人機的位移偏轉(zhuǎn)值，將位移偏轉(zhuǎn)值加至步驟③中的三維空間無人機位移數(shù)據(jù)中，得到修正三維空間無人機位移數(shù)據(jù)；
⑤存儲：將得到的修正三維空間無人機位移數(shù)據(jù)存入存儲器中；
⑥返回路徑值：將存儲器中的修正三維空間無人機位移數(shù)據(jù)以及對應(yīng)得到的當前位置返回。
所述壓力傳感器至少分別在無人機的頂、底、前、后、左、右六個方位各安裝有一個。
所述步驟④中，對于計算無人機的位移偏轉(zhuǎn)值，先以電機功率-壓力變化關(guān)系，參照當前計算時間中姿態(tài)和電機功率的數(shù)據(jù)，對壓力傳感器的讀值進行修正，計算出排除位移變化因素的風(fēng)力影響值，并以該風(fēng)力影響值作為位移偏轉(zhuǎn)值的計算基準。
所述步驟②～⑤，以如下兩種方式之一進行：
(1)對每一步驟均完成全部時間內(nèi)的計算，各步驟依次進行直至步驟進行完畢；
(2)對每一時間點，均按步驟②～⑤計算，直至所有時間點均計算完畢。
所述步驟①中計算電機功率-壓力變化關(guān)系，采用線性擬合計算多元一次方程曲線的方式。
本發(fā)明的有益效果在于：通過基于姿態(tài)數(shù)據(jù)、電機功率數(shù)據(jù)和受力數(shù)據(jù)計算位移的方式，能在不依賴于外界信號的前提下完成位置判斷，同時計算量較小，計算效率高，對控制芯片的性能要求相對較低。
具體實施方式
下面進一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護的范圍并不局限于所述。
本發(fā)明提供了一種四旋翼無人機飛行位置判斷方法，包括如下步驟：
①初始化：在無風(fēng)環(huán)境下，以任意功率驅(qū)動四旋翼無人機的四個電機，使無人機完成上升、前進、后退、下降四個動作，通過無人機機身上的壓力傳感器讀值，計算電機功率-壓力變化關(guān)系，完成當次使用的初始化；
②記錄：使用過程中，根據(jù)無人機內(nèi)的陀螺儀讀數(shù)變化記錄姿態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)四個螺旋翼的電機控制值記錄電機功率數(shù)據(jù)，根據(jù)無人機機身上多個位置的壓力傳感器記錄受力數(shù)據(jù)；
③計算基準位移：通過姿態(tài)數(shù)據(jù)和電機功率數(shù)據(jù)，計算無風(fēng)條件下無人機的位移情況，得到三維空間無人機位移數(shù)據(jù)；
④計算風(fēng)向：通過受力數(shù)據(jù)中各壓力傳感器的讀值，計算無人機的位移偏轉(zhuǎn)值，將位移偏轉(zhuǎn)值加至步驟③中的三維空間無人機位移數(shù)據(jù)中，得到修正三維空間無人機位移數(shù)據(jù)；
⑤存儲：將得到的修正三維空間無人機位移數(shù)據(jù)存入存儲器中；
⑥返回路徑值：將存儲器中的修正三維空間無人機位移數(shù)據(jù)以及對應(yīng)得到的當前位置返回。
作為壓力傳感器最低限度的設(shè)置方式，所述壓力傳感器至少分別在無人機的頂、底、前、后、左、右六個方位各安裝有一個。
進一步的，所述步驟④中，對于計算無人機的位移偏轉(zhuǎn)值，先以電機功率-壓力變化關(guān)系，參照當前計算時間中姿態(tài)和電機功率的數(shù)據(jù)，對壓力傳感器的讀值進行修正，計算出排除位移變化因素的風(fēng)力影響值，并以該風(fēng)力影響值作為位移偏轉(zhuǎn)值的計算基準。
所述步驟②～⑤，以如下兩種方式之一進行：
(1)對每一步驟均完成全部時間內(nèi)的計算，各步驟依次進行直至步驟進行完畢；
(2)對每一時間點，均按步驟②～⑤計算，直至所有時間點均計算完畢。
上述兩種方式差別主要在于具體實現(xiàn)時，遍歷方式不同，而根據(jù)具體需求應(yīng)當靈活調(diào)整，一般設(shè)定為兩種模式，由用戶選擇。
具體而言，所述步驟①中計算電機功率-壓力變化關(guān)系，采用線性擬合計算多元一次方程曲線的方式。