無人機(jī)精準(zhǔn)降落的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無人機(jī)精準(zhǔn)降落的控制方法，用于控制無人機(jī)到達(dá)預(yù)定的降落點(diǎn)，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：在降落點(diǎn)放置一個(gè)聲源，在無人機(jī)上放置正四面體麥克風(fēng)陣列，在每個(gè)麥克風(fēng)的信號(hào)輸出端設(shè)置一個(gè)信號(hào)放大電路和濾波電路；步驟二：使用GPS導(dǎo)航控制所述無人機(jī)到達(dá)距離所述降落點(diǎn)10m范圍內(nèi)；步驟三：使用無人機(jī)上的處理器計(jì)算聲源信號(hào)到達(dá)第二麥克風(fēng)、第三麥克風(fēng)、第四麥克風(fēng)與聲源信號(hào)到達(dá)第一麥克風(fēng)的時(shí)延；步驟四：使用處理器根據(jù)聲源與麥克風(fēng)陣列的空間幾何關(guān)系和時(shí)延值計(jì)算無人機(jī)的偏航角和俯仰角；步驟五：根據(jù)偏航角和俯仰角將無人機(jī)導(dǎo)航至降落點(diǎn)正上方；步驟六：利用氣壓高度傳感器使無人機(jī)精準(zhǔn)降落到降落點(diǎn)。
【專利說明】無人機(jī)精準(zhǔn)降落的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用聲源時(shí)延和氣壓高度傳感器精準(zhǔn)定位，從而實(shí)現(xiàn)無人機(jī)精準(zhǔn)降落的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]幾十年前，無人機(jī)還只是用于戰(zhàn)場監(jiān)視、炮兵彈著點(diǎn)的引導(dǎo)與修正、海上戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的中繼引導(dǎo)，人質(zhì)解救等。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著新型材料、微機(jī)電(MEMS)、微慣導(dǎo)(MIMU)以及飛行控制等技術(shù)的進(jìn)步，微小型無人機(jī)以其體積小、重量輕、操縱方便、機(jī)動(dòng)靈活、噪音小、隱蔽性好等卓越性能，在軍事及民用領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。在民用領(lǐng)域，微小型四旋翼可用于各類監(jiān)測、監(jiān)控、巡視、搜救、攝影、測繪、調(diào)查和考察。2013年9月，國內(nèi)的快遞企業(yè)順豐速運(yùn)已經(jīng)在廣東省東莞市進(jìn)行了無人機(jī)測試。2013年12月，順豐的無人機(jī)配送已經(jīng)結(jié)束了測試階段，進(jìn)入了試運(yùn)行階段。12月I日，亞馬遜的CEO杰夫.貝索斯在參加美國CBS電視臺(tái)《60分鐘》欄目專訪時(shí)首次對(duì)外透露了一個(gè)名為Prime Air的物流計(jì)劃。按照該計(jì)劃，亞馬遜今后將使用無人飛行器來運(yùn)送小型包裹，派件用時(shí)只需要30分鐘。無人機(jī)可飛行16公里，運(yùn)送重量小于2.26公斤的物品。無人機(jī)送快遞是時(shí)下物流業(yè)的研究最前沿，無疑給了物流業(yè)注入了新鮮血液，帶來了無限可能。試想當(dāng)你在陽臺(tái)上曬著太陽，看著書，然后一架無人機(jī)呼嘯而來，帶來了香噴噴的午飯，這簡直就是科幻電影中場景，但這正在一步一步走向現(xiàn)實(shí)。但是這其中還是存在很多問題，其中一個(gè)主要問題就是無人機(jī)的精準(zhǔn)降落。無人機(jī)使用GPS進(jìn)行飛行導(dǎo)航，當(dāng)前民用GPS定位(如中國北斗)精度只能達(dá)到10米以內(nèi)，這個(gè)精度對(duì)無人機(jī)精準(zhǔn)送達(dá)快遞還是太大了。若要使得用戶能精確、舒適的收到快遞，則必須提高無人機(jī)的降落精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為提高無人機(jī)的降落精度，采用了以下的技術(shù)方案。
[0004]本發(fā)明提供一種無人機(jī)精準(zhǔn)降落的控制方法，用于控制無人機(jī)降落至預(yù)定的降落點(diǎn)，其特征在于，包括以下步驟:步驟一:在降落點(diǎn)放置一個(gè)聲源，在無人機(jī)上放置由四個(gè)麥克風(fēng)排列成的正四面體麥克風(fēng)陣列，在每個(gè)麥克風(fēng)的信號(hào)輸出端分別設(shè)置一個(gè)信號(hào)放大電路和濾波電路；步驟二:使用GPS導(dǎo)航控制無人機(jī)到達(dá)距離降落點(diǎn)IOm范圍內(nèi)；步驟三:采用正四面體麥克風(fēng)陣列收集聲源發(fā)出的聲源信號(hào)，采用信號(hào)放大電路和濾波電路對(duì)正四面體麥克風(fēng)陣列收集到的聲源信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，并使用無人機(jī)上的處理器對(duì)每個(gè)麥克風(fēng)收到的經(jīng)過放大和濾波后的聲源信號(hào)進(jìn)行處理，得到聲源信號(hào)到達(dá)第二麥克風(fēng)、第三麥克風(fēng)、第四麥克風(fēng)與聲源信號(hào)到達(dá)第一麥克風(fēng)的時(shí)延；步驟四:采用處理器根據(jù)正四面體麥克風(fēng)陣列的空間構(gòu)型在正四面體麥克風(fēng)陣列中建立空間直角坐標(biāo)系，xoy為水平面，豎直向上為z軸正方向，確定各個(gè)麥克風(fēng)的坐標(biāo),根據(jù)聲源和各個(gè)麥克風(fēng)的空間幾何關(guān)系建立幾何定位計(jì)算模型，得到如下非線性方程組:[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種無人機(jī)精準(zhǔn)降落的控制方法，用于控制所述無人機(jī)降落至預(yù)定的降落點(diǎn)，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:在所述降落點(diǎn)放置一個(gè)聲源，在所述無人機(jī)上放置由四個(gè)麥克風(fēng)排列成的正四面體麥克風(fēng)陣列，在每個(gè)所述麥克風(fēng)的信號(hào)輸出端分別設(shè)置一個(gè)信號(hào)放大電路和濾波電路； 步驟二:使用GPS導(dǎo)航控制所述無人機(jī)到達(dá)距離所述降落點(diǎn)IOm范圍內(nèi)； 步驟三:采用所述正四面體麥克風(fēng)陣列收集所述聲源發(fā)出的聲源信號(hào)，采用所述信號(hào)放大電路和所述濾波電路對(duì)所述正四面體麥克風(fēng)陣列收集到的所述聲源信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，并使用無人機(jī)上的處理器對(duì)每個(gè)所述麥克風(fēng)收到的經(jīng)過所述放大和所述濾波后的聲源信號(hào)進(jìn)行處理，得到所述聲源信號(hào)到達(dá)第二麥克風(fēng)、第三麥克風(fēng)、第四麥克風(fēng)與所述聲源信號(hào)到達(dá)第一麥克風(fēng)的時(shí)延； 步驟四:采用所述處理器根據(jù)所述正四面體麥克風(fēng)陣列的空間構(gòu)型在所述正四面體麥克風(fēng)陣列中建立空間直角坐標(biāo)系，xoy為水平面，豎直向上為z軸正方向，確定各個(gè)所述麥克風(fēng)的坐標(biāo)，根據(jù)所述聲源和各個(gè)所述麥克風(fēng)的空間幾何關(guān)系建立幾何定位計(jì)算模型，得到如下非線性方程組:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)精準(zhǔn)降落的控制方法，其特征在于: 其中，所述麥克風(fēng)是全向性駐極體麥克風(fēng)。
【文檔編號(hào)】G05D1/10GK103955227SQ201410175402
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】夏云龍, 魏國亮, 劉青陽, 李輝 申請人:上海理工大學(xué)