一种基于四向角度校正的无人机及校正控制方法技术

一种基于四向角度校正的无人机及其校正控制方法，包括机体，以及四个与机体连接的机臂及与其对应旋翼及其动力装置，以及角度校正装置；其中角度校正装置包括第一、第二、第三、第四测量装置和标定器，第一、第二、第三、第四测量装置分别通过连杆设置于四个机臂上，并且第一、第二、第三、第四测量装置分别能够收缩后容纳于四个机臂内部；标定器通过柔性连接线设置于机体上，并且标定器能够收纳于机体内部，第一、第二测量装置的外壳的外壁上分别设置有测距传感器，标定器具有刻度，并且设置具有对信号进行感应，实时的记录感应位置的感应器；标定器的下端设置有标定传感器，能够提高测量精度，精确测量倾斜角度变化趋势后进行飞行设备的角度校正，从而提高监测效率，提高监测精度。

UAV correction and control method based on four direction angle correction

A four point to the correction of the UAV and its correction control method, based on the four machine and comprises a machine body, arm and body connection and corresponding rotor and power device, and angle correction device; wherein the angle correction device includes first, second, third, fourth measuring device and calibration device, the first, second, third fourth, through the connecting rod measuring device are respectively arranged on the four machine arm, and the first, second, third and fourth respectively after the measuring device can contract contained in the four machine arm; calibration device by the flexible connecting wire is arranged on the body, and can be stored in the body internal calibration device, the first and the second outer wall measurement device the shell are respectively provided with a distance sensor, calibration device with scale, and is provided with sensing signal, recording position real-time sense of induction Is the calibration device; the lower end is provided with a sensor calibration, can improve the measuring precision, accurate measurement of the tilt angle change trend after flight angle correction device, so as to improve monitoring efficiency, improve monitoring precision.

【技术实现步骤摘要】
一种基于四向角度校正的无人机及校正控制方法
本专利技术涉及测量领域，具体涉及一种基于四向角度校正的无人机及校正控制方法。
技术介绍
今年，随着社会经济和科学技术的发展，在军事和民用领域，航空技术受到了广泛的关注。未来航空技术也是重要的发展趋势。随着航空技术的发展，越来的越多的科技设备都可以装载于无人机中，例如监测传感设备、通讯设备、定位设备、拍摄设备等，都广泛的应用于航空
中。其中，通过在无人机中装载的设备，可以实现对地面的图像的监控、空中高度的测量等，而且不同的高空高度具有不同的监测环境，而且非预期的测量角度(例如倾斜)会使得测量数据失真，例如拍摄照片的错位等，那么精确的在某一高度进行测量变的尤为重要。然而，目前无人机在对地面进行监测时，由于受到外界环境的影响(例如风、气压、高度等)，往往无法在期望的角度，利用例如照相机等设备进行准确的拍摄。虽然现有技术中已经存在陀螺仪等测量设备来进行角度测量，从而实现角度校正的设备，但是依然无法满足高精度的测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够提高测量精度，精确测量倾斜角度变化趋势后进行无人机的角度校正，从而提高监测效率，提高监测精度的基于四向角度校正的无人机及校正控制方法。本专利技术提供了一种基于四向角度校正的无人机，包括机体，以及四个与机体连接的机臂及与其对应旋翼及其动力装置，以及角度校正装置，其中相邻机臂之间的夹角为90°；其中角度校正装置包括第一、第二、第三、第四测量装置和标定器，第一、第二、第三、第四测量装置分别通过连杆设置于四个机臂上，并且第一、第二、第三、第四测量装置分别能够收缩后容纳于四个机臂内部；标定器通过柔性连接线设置于机体上，并且标定器能够收纳于机体内部；其中第一、第二、第三、第四测量装置都包括外壳、底座、第一距离测量单元和第二距离测量单元，底座的上端与外壳的下端固定连接，第一距离测量单元和第二距离测量单元分别设置于底座的下端；第二距离测量单元的信号发射方向垂直向下，并且与第一距离测量单元的信号发射方向的夹角为5°，第一、第二、第三、第四测量装置设置于同一高度，第一、第二、第三、第四测量装置的第一、二距离测量单元的信号发射方向分别在同一平面上，并且第一、第二、第三、第四测量装置的第二距离测量单元分别位于远离的标定器的一侧；第一、第二、第三、第四测量装置的外壳的外壁上分别设置有测距传感器，测距传感器的设置位置在水平方向与标定器的下沿齐平；标定器具有刻度，并且其在刻度范围内设置具有对测距传感器发射的信号进行感应，并且实时的记录感应位置的感应器；标定器的下端设置有用于测量标定器到地面的垂直距离的标定传感器。其中，外壳的内腔容纳电子器件。其中，标定传感器为高度测量传感器。本专利技术还提供了一种对基于四向角度校正的无人机进行校正控制的方法，依次包括如下步骤：(1)控制飞行器，使得飞行器位于飞行空间，控制测量装置和标定器分别从飞行器的机臂和机体中伸出位于预期的位置；(2)进行初始化校准：利用第一、第二、第三、第四测量装置的测距传感器发射测距信号至标定器，标定器实时感应测距传感器发射测距信号的感应位置，调整测距传感器发射测距信号的发射角度使得发射信号对准标定器的0点；(3)通过标定器测量标定器到地面的垂直距离，用测量得到的标定器到地面的垂直距离减去测距传感器的信号水平发射方向到第二距离测量单元的发射测量起点之间的距离，得到第一距离；(4)利用第一距离和第一距离测量单元的信号发射方向关系，分别计算得到第一、第二测量的第一测量单元发射方向上到地面的第二距离；(5)利用第一、第二、第三、第四测量装置的第一、二距离测量单元分别测量对应方向上的第一、二测量距离，将第一、二测量距离分别和第一、二距离分别对比，如果两者相同则进入步骤(5)，否则则调整搭载平台的倾斜角后，重复步骤(2)-(4)；(6)通过测距传感器测量到标定器的0点的标定距离；(7)分别利用第一、第二、第三、第四测量装置的第一、二距离测量单元和测距传感器实时测量，根据测量结果实时调整飞行器的倾斜角度。其中，步骤(7)中根据测量结果实时调整飞行器的倾斜角度具体为：A.如果第一测量装置的第一、二距离测量单元和第三测量装置的第二距离测量单元、测距传感器的测量路径增大，且第一测量装置的测距传感器和第三测量装置的第一距离测量单元的测量路径减小，则搭载平台的倾斜角度向第三测量装置的第一距离测量单元的一侧调整；B.如果第一测量装置的第二距离测量单元、测距传感器和第二测量装置的第一、二距离测量单元的测量路径增大，且第一测量装置的第一距离测量单元和第二测量装置的测距传感器的测量路径减小，则搭载平台的倾斜角度向第一测量装置的第一距离测量单元的一侧调整；C.如果第二测量装置的第一、二距离测量单元和第四测量装置的第二距离测量单元、测距传感器的测量路径增大，且第二测量装置的测距传感器和第四测量装置的第一距离测量单元的测量路径减小，则搭载平台的倾斜角度向第四测量装置的第一距离测量单元的一侧调整；D.如果第二测量装置的第二距离测量单元、测距传感器和第四测量装置的第一、二距离测量单元的测量路径增大，且第二测量装置的第一距离测量单元和第四测量装置的测距传感器的测量路径减小，则搭载平台的倾斜角度向第二测量装置的第一距离测量单元的一侧调整；E.如果第一、第二、三、四测量装置的第一、二距离测量单元和测距传感器的测量路径不变，则搭载平台的倾斜角度不调整。其中，飞行器的倾斜角度的调整方式为增大或减小对应旋翼及其动力装置的功率。其中，还包括步骤(8)：利用步骤(3)得到的第一距离和步骤(7)中第一距离测量单元实时测量的距离，通过三角函数得到倾斜角度。其中，还包括步骤(9)：利用预存的校准的测距传感器发射测距信号的路径长度对应的刻度与倾斜角度的关系，通过感应器实时感应的刻度位置得到倾斜角度。本专利技术的基于四向角度校正的无人机及校正控制方法，可以实现：1)实时获取倾斜角度，动态调整倾斜角度；2)在现有角度测量后校正的基础上，对倾斜角度进行进一步的精细测量，能够提高测量精度，监测效率。附图说明图1为基于四向角度校正的无人机结构示意图图2为角度校正装置结构示意图图3为标定器的结构示意图图4为角度校正原理示意图具体实施方式下面详细说明本专利技术的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本专利技术的进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本
技术实现思路
对本专利技术做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供了一种基于四向角度校正的无人机及校正控制方法，如图1、2所示，基于四向角度校正的无人机包括机体10，四个与机体10连接的机臂11，旋翼及其动力装置9，以及角度校正装置1，其中相邻机臂11之间的夹角为90°，校正装置1的结构如图2所示。其中，角度校正装置包括第一、第二、第三、第四测量装置和标定器7，第一、第二、第三、第四测量装置分别通过连杆设置于四个机臂11上，并且第一、第二、第三、第四测量装置分别可以收缩后容纳于四个机臂11内部，从而可以节约空间，提高效率的同时在测量装置不工作时进行保护，标定器7通过柔性连接线设置于机体10上，并且标定器7可收纳于机体10内部；其中第一、第二、第三、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于四向角度校正的无人机，其特征在于：包括机体，以及四个与机体连接的机臂及与其对应旋翼及其动力装置，以及角度校正装置，其中相邻机臂之间的夹角为90°；其中角度校正装置包括第一、第二、第三、第四测量装置和标定器，第一、第二、第三、第四测量装置分别通过连杆设置于四个机臂上，并且第一、第二、第三、第四测量装置分别能够收缩后容纳于四个机臂内部；标定器通过柔性连接线设置于机体上，并且标定器能够收纳于机体内部；其中第一、第二、第三、第四测量装置都包括外壳、底座、第一距离测量单元和第二距离测量单元，底座的上端与外壳的下端固定连接，第一距离测量单元和第二距离测量单元分别设置于底座的下端；第二距离测量单元的信号发射方向垂直向下，并且与第一距离测量单元的信号发射方向的夹角为5°，第一、第二、第三、第四测量装置设置于同一高度，第一、第二、第三、第四测量装置的第一、二距离测量单元的信号发射方向分别在同一平面上，并且第一、第二、第三、第四测量装置的第二距离测量单元分别位于远离的标定器的一侧；第一、第二、第三、第四测量装置的外壳的外壁上分别设置有测距传感器，测距传感器的设置位置在水平方向与标定器的下沿齐平；标定器具有刻度，并且其在刻度范围内设置具有对测距传感器发射的信号进行感应，并且实时的记录感应位置的感应器；标定器的下端设置有用于测量标定器到地面的垂直距离的标定传感器。...

【技术特征摘要】
1.一种基于四向角度校正的无人机，其特征在于：包括机体，以及四个与机体连接的机臂及与其对应旋翼及其动力装置，以及角度校正装置，其中相邻机臂之间的夹角为90°；其中角度校正装置包括第一、第二、第三、第四测量装置和标定器，第一、第二、第三、第四测量装置分别通过连杆设置于四个机臂上，并且第一、第二、第三、第四测量装置分别能够收缩后容纳于四个机臂内部；标定器通过柔性连接线设置于机体上，并且标定器能够收纳于机体内部；其中第一、第二、第三、第四测量装置都包括外壳、底座、第一距离测量单元和第二距离测量单元，底座的上端与外壳的下端固定连接，第一距离测量单元和第二距离测量单元分别设置于底座的下端；第二距离测量单元的信号发射方向垂直向下，并且与第一距离测量单元的信号发射方向的夹角为5°，第一、第二、第三、第四测量装置设置于同一高度，第一、第二、第三、第四测量装置的第一、二距离测量单元的信号发射方向分别在同一平面上，并且第一、第二、第三、第四测量装置的第二距离测量单元分别位于远离的标定器的一侧；第一、第二、第三、第四测量装置的外壳的外壁上分别设置有测距传感器，测距传感器的设置位置在水平方向与标定器的下沿齐平；标定器具有刻度，并且其在刻度范围内设置具有对测距传感器发射的信号进行感应，并且实时的记录感应位置的感应器；标定器的下端设置有用于测量标定器到地面的垂直距离的标定传感器。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：外壳的内腔容纳电子器件。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：标定传感器为高度测量传感器。4.一种对如上述权利要求1-3任一项所述的基于四向角度校正的无人机进行校正控制的方法，其特征在于，依次包括如下步骤：(1)控制飞行器，使得飞行器位于飞行空间，控制测量装置和标定器分别从飞行器的机臂和机体中伸出位于预期的位置；(2)进行初始化校准：利用第一、第二、第三、第四测量装置的测距传感器发射测距信号至标定器，标定器实时感应测距传感器发射测距信号的感应位置，调整测距传感器发射测距信号的发射角度使得发射信号对准标定器的0点；(3)通过标定器测量标定器到地面的垂直距离，用测量得到的标定器到地面的垂直距离减去测距传感器的信号水平发射方向到第二距离测量单元的发射测量起点之间的距离，得到第一距离；(4)利用第一距离和第一距离测量单元的信号发射方向关系，分别计算得到第一、第二测量的第一测量单元发射方向上到地面的第二距离；...

【专利技术属性】
技术研发人员：候晓翠，李增辉，潘龙，李耀鹏，
申请(专利权)人：西安交通大学青岛研究院，青岛翰兴知识产权运营管理有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37