无人机精准降落的控制方法技术

本发明专利技术提供一种无人机精准降落的控制方法，用于控制无人机到达预定的降落点，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在降落点放置一个声源，在无人机上放置正四面体麦克风阵列，在每个麦克风的信号输出端设置一个信号放大电路和滤波电路；步骤二：使用GPS导航控制所述无人机到达距离所述降落点10m范围内；步骤三：使用无人机上的处理器计算声源信号到达第二麦克风、第三麦克风、第四麦克风与声源信号到达第一麦克风的时延；步骤四：使用处理器根据声源与麦克风阵列的空间几何关系和时延值计算无人机的偏航角和俯仰角；步骤五：根据偏航角和俯仰角将无人机导航至降落点正上方；步骤六：利用气压高度传感器使无人机精准降落到降落点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用声源时延和气压高度传感器精准定位，从而实现。
技术介绍
几十年前，无人机还只是用于战场监视、炮兵弹着点的引导与修正、海上战术导弹的中继引导，人质解救等。进入20世纪90年代，随着新型材料、微机电(MEMS)、微惯导(MIMU)以及飞行控制等技术的进步，微小型无人机以其体积小、重量轻、操纵方便、机动灵活、噪音小、隐蔽性好等卓越性能，在军事及民用领域展现出广阔的应用前景。在民用领域，微小型四旋翼可用于各类监测、监控、巡视、搜救、摄影、测绘、调查和考察。2013年9月，国内的快递企业顺丰速运已经在广东省东莞市进行了无人机测试。2013年12月，顺丰的无人机配送已经结束了测试阶段，进入了试运行阶段。12月I日，亚马逊的CEO杰夫.贝索斯在参加美国CBS电视台《60分钟》栏目专访时首次对外透露了一个名为Prime Air的物流计划。按照该计划，亚马逊今后将使用无人飞行器来运送小型包裹，派件用时只需要30分钟。无人机可飞行16公里，运送重量小于2.26公斤的物品。无人机送快递是时下物流业的研究最前沿，无疑给了物流业注入了新鲜血液，带来了无限可能。试想当你在阳台上晒着太阳，看着书，然后一架无人机呼嘯而来，带来了香喷喷的午饭，这简直就是科幻电影中场景，但这正在一步一步走向现实。但是这其中还是存在很多问题，其中一个主要问题就是无人机的精准降落。无人机使用GPS进行飞行导航，当前民用GPS定位(如中国北斗)精度只能达到10米以内，这个精度对无人机精准送达快递还是太大了。若要使得用户能精确、舒适的收到快递，则必须提高无人机的降落精度。【专利技术内容】本专利技术为提高无人机的降落精度，采用了以下的技术方案。本专利技术提供一种，用于控制无人机降落至预定的降落点，其特征在于，包括以下步骤:步骤一:在降落点放置一个声源，在无人机上放置由四个麦克风排列成的正四面体麦克风阵列，在每个麦克风的信号输出端分别设置一个信号放大电路和滤波电路；步骤二:使用GPS导航控制无人机到达距离降落点IOm范围内；步骤三:采用正四面体麦克风阵列收集声源发出的声源信号，采用信号放大电路和滤波电路对正四面体麦克风阵列收集到的声源信号进行放大和滤波，并使用无人机上的处理器对每个麦克风收到的经过放大和滤波后的声源信号进行处理，得到声源信号到达第二麦克风、第三麦克风、第四麦克风与声源信号到达第一麦克风的时延；步骤四:采用处理器根据正四面体麦克风阵列的空间构型在正四面体麦克风阵列中建立空间直角坐标系，xoy为水平面，竖直向上为z轴正方向，确定各个麦克风的坐标,根据声源和各个麦克风的空间几何关系建立几何定位计算模型，得到如下非线性方程组:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机精准降落的控制方法，用于控制所述无人机降落至预定的降落点，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在所述降落点放置一个声源，在所述无人机上放置由四个麦克风排列成的正四面体麦克风阵列，在每个所述麦克风的信号输出端分别设置一个信号放大电路和滤波电路；步骤二：使用GPS导航控制所述无人机到达距离所述降落点10m范围内；步骤三：采用所述正四面体麦克风阵列收集所述声源发出的声源信号，采用所述信号放大电路和所述滤波电路对所述正四面体麦克风阵列收集到的所述声源信号进行放大和滤波，并使用无人机上的处理器对每个所述麦克风收到的经过所述放大和所述滤波后的声源信号进行处理，得到所述声源信号到达第二麦克风、第三麦克风、第四麦克风与所述声源信号到达第一麦克风的时延；步骤四：采用所述处理器根据所述正四面体麦克风阵列的空间构型在所述正四面体麦克风阵列中建立空间直角坐标系，xoy为水平面，竖直向上为z轴正方向，确定各个所述麦克风的坐标，根据所述声源和各个所述麦克风的空间几何关系建立几何定位计算模型，得到如下非线性方程组：x2+y2+(z-64a)2=d02,]]>(x-33a)2+y2+(z+612a)2=(d0+d10)2,]]>(x+36a)2+(y-12a)2+(z+612a)2=(d0+d20)2,]]>(x+36a)2+(y+12a)2+(z+612a)2=(d0+d30)2,]]>式中，(x，y，z)是所述声源在所述空间直角坐标系中的坐标，a是每两个所述麦克风之间的距离，d0是所述声源信号到达位于z轴正半轴的所述第一麦克风的声程，d10、d20、d30分别是所述声源信号到达所述第二麦克风、所述第三麦克风、所述第四麦克风和所述声源信号到达所述第一麦克风的声程差，利用所述时延对所述非线性方程组进行化简计算，得到所述无人机的偏航角和俯仰角θ，其中，所述偏航角是所述无人机与所述声源的连线在xoy平面上的投影与x轴的夹角，所述俯仰角θ是所述无人机与所述声源的连线与xoy平面的夹角，式中，τ10、τ20、τ30分别为所述声源信号到达所述第二麦克风、所述第三麦克风、所述第四麦克风与所述声源信号到达所述第一麦克风的时延；步骤五：使用所述无人机上的控制器根据所述偏航角和所述俯仰角θ，使所述无人机在水平方向飞行，使所述俯仰角θ达到90°，使所述无人机到达所述降落点的正上方；步骤六：使用所述无人机上安装的气压高度传感器获取所述无人机距离所述降落点的高度，控制所述无人机降落到所述降落点的精确位置。...

【技术特征摘要】
1.一种无人机精准降落的控制方法，用于控制所述无人机降落至预定的降落点，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:在所述降落点放置一个声源，在所述无人机上放置由四个麦克风排列成的正四面体麦克风阵列，在每个所述麦克风的信号输出端分别设置一个信号放大电路和滤波电路； 步骤二:使用GPS导航控制所述无人机到达距离所述降落点IOm范围内； 步骤三:采用所述正四面体麦克风阵列收集所述声源发出的声源信号，采用所述信号放大电路和所述滤波电路对所述正四面体麦克风阵列收集到的所述声源信号进行放大和滤波，并使用无人机上的处理器对每...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏云龙，魏国亮，刘青阳，李辉，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31