用于控制无人机的电子控制装置、相关的无人机、控制方法及计算机程序制造方法及图纸

用于控制无人机(10)的电子装置(16)包括：‑第一获取模块(40)，该第一获取模块被配置为获取无人机飞越的地形(14)的且由无人机配备的图像传感器(12；18)拍摄的一系列图像；‑第二获取模块(44)，该第二获取模块被配置为获取经由无人机配备的测量装置(24)的测量的对地速度；以及‑计算模块(46)，该计算模块被配置为基于所获取的对地速度以及应用于所获取的图像的光流算法来计算无人机相对于地形(14)的海拔高度。第二获取模块被配置为还获取相对于参考水平测量的无人机的海拔高度，并且装置包括再校准模块(48)，该再校准模块被配置为将所计算的相对于地形的海拔高度与相对于参考水平测量的海拔高度相关联。

【技术实现步骤摘要】
用于控制无人机的电子控制装置、相关的无人机、控制方法及计算机程序
本专利技术涉及一种用于控制无人机的电子装置。该电子装置包括第一获取模块和第二获取模块，该第一获取模块被配置为获取该无人机飞越(overflown，飞过)的地形的且由该无人机配备的图像传感器拍摄的一系列图像，且该第二获取模块被配置为经由该无人机配备的测量装置获取测量的对地速度。该电子装置还包括计算模块，该计算模块被配置为基于应用于所获取的图像的光流算法和所获取的测量的对地速度来计算无人机相对于地形的海拔高度。本专利技术还涉及一种包括图像传感器和这种电子控制装置的无人机。本专利技术还涉及一种用于控制无人机的方法。本专利技术还涉及一种包括软件指令的计算机程序，该软件指令在由计算机执行时实施这种控制方法。本专利技术涉及无人机即远程控制的机动飞行装置的领域。本专利技术特别适用于固定翼无人机，同时还适用于其他类型的无人机，例如旋翼无人机，诸如四旋翼飞行器。
技术介绍
从JonathanPrice的文章“DeterminingAltitudeAGLUsingOpticalFlow”知晓，无人机包括上述类型的控制装置。无人机是固定翼无人机，通过使用便携式电子装置诸如智能手机或电子平板电脑能够控制该无人机。电子装置被配置为获取无人机飞越的地形的且由无人机配备的图像传感器拍摄的一系列图像，并且还获取由无人机配备的测量装置——诸如卫星定位系统，也被称为全球定位系统(GPS)——提供的测量的对地速度。控制装置被配置为基于应用于所获取的图像的光流算法和测量的对地速度来计算无人机相对于地形的海拔高度。如此计算的海拔高度验证了以下等式：海拔高度＝Vsol_mes/(光流-俯仰率)其中，Vsol_mes表示由测量装置诸如GPS系统提供的测量的对地速度；光流表示由计算模块计算的光流，以及俯仰率表示由无人机配备的陀螺仪提供的无人机的俯仰率。然而，如此计算的海拔高度并非总是非常可靠的，而且无人机的操作反映了这一点。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提出一种电子控制装置，其更可靠地计算无人机相对于所飞越的地形的海拔高度，从而允许在无人机的操作期间，特别是在着陆阶段中，减少可能的抖动。为了此目的，本专利技术的主题为上述类型的电子控制装置，其中，第二获取模块被配置为还获取相对于参考水平测量的无人机的海拔高度，并且该装置还包括再校准模块，该再校准模块被配置为将所计算的相对于地形的海拔高度与相对于参考水平测量的海拔高度相关联。因此，根据本专利技术的电子控制装置通过使所计算的相对于地形的海拔高度与相对于参考水平测量的海拔高度之间相关联，允许对所计算的无人机相对于地形的海拔高度进行再校准。参考水平例如是海平面，并且相对于海平面测量的海拔高度例如经由压力传感器获得。例如由卫星定位装置，也被称为GNSS(全球导航卫星系统)，诸如GPS(全球定位系统)接收器，和/或惯性传感器提供测量的对地速度。因此，如此计算并再校准的相对于地形的海拔高度更加可靠，并且尤其是在着陆阶段中更加有用，以便更好地预料到地面的方法，并且预测控制装置必须控制无人机的俯仰角，即增加无人机的俯仰角，以便着陆的时刻。根据本专利技术的其他有利的方面，该电子控制装置包括一个或多个以下特征，其被分开采用或以任何技术上可能的组合的方式被采用：-再校准模块还被配置为根据相对于参考水平测量的当前海拔高度以及先前计算的相对于地形的海拔高度来估计相对于地形的当前海拔高度，该先前计算的相对于地形的海拔高度与相对于参考水平测量的先前海拔高度相关联，-优选地在基于光流算法计算的相对于地形的海拔高度的至少暂时地失效的情况下；-第一获取模块还被配置为根据图像梯度计算第一指标，计算模块被配置为仅在第一指标的值大于第一阈值时计算无人机相对于地形的海拔高度；-再校准模块还被配置为计算与第一指标成反比的第二指标，并且仅在第二指标的值小于第二阈值时，将所计算的相对于地形的海拔高度与相对于参考水平测量的海拔高度相关联；-参考水平是海平面，并且相对于海平面测量的海拔高度经由压力传感器获得；-第二获取模块被配置为还获取相对于地形测量的无人机的海拔高度，并且该装置还包括控制模块，该控制模块被配置为根据无人机的海拔高度控制无人机的姿态，该控制模块被配置为计算与所述姿态对应的飞行指令；-当相对于地形测量的海拔高度大于第一预定阈值海拔高度时，控制模块被配置为根据由第二获取模块获取的相对于地形测量的海拔高度控制无人机的姿态，以及-当相对于地形测量的海拔高度的值低于第一预定阈值海拔高度时，控制模块被配置为根据由计算模块计算的相对于地形的海拔高度控制无人机的姿态；-当相对于地形测量的海拔高度的值低于第二预定阈值海拔高度时，控制模块被配置为将无人机的俯仰角控制到大于预定最小着陆俯仰角的值。本专利技术的主题也是一种无人机，该无人机包括图像传感器和电子控制装置，该图像传感器被配置为拍摄无人机飞越的地形的一系列图像，其中，该电子控制装置是如上所限定的。本专利技术的主题也是一种用于控制包括图像传感器的无人机的方法，其中，该方法由电子装置实施，并且包括：-获取由图像传感器拍摄的无人机飞越的地形的一系列图像，-获取由无人机配备的测量装置提供的测量的对地速度，以及-基于所获取的测量的对地速度以及应用于所获取的图像的光流算法，计算无人机相对于地形的海拔高度，-获取相对于参考水平测量的无人机的海拔高度，以及-将所计算的相对于地形的海拔高度与相对于参考水平测量的海拔高度相关联。本专利技术还涉及一种计算机程序，包括软件指令，该软件指令在由计算机执行时实施如上限定的方法。附图说明通过阅读以下仅以非限制性实施例给出的描述并参考附图，本专利技术的这些特征和优点将显现的更加清楚，在附图中：-图1示出了根据本专利技术的包括电子控制装置的无人机的示意图；以及-图2示出了根据本专利技术的控制方法的流程图。具体实施方式在下面的描述中，措辞“基本恒定”意指值加上或减去10％，即具有至多10％的变化，更优选为值加上或减去5％，即具有至多5％的变化。在图1中，无人机10——即无人驾驶飞机——包括第一图像传感器12和电子控制装置16，该第一图像传感器被配置为拍摄无人机10飞越的地形14的一系列图像，且该电子控制装置被配置为控制该无人机。无人机10包括第二图像传感器18，该第二图像传感器被配置为拍摄无人机10正移动朝向的场景的图像，第二图像传感器18例如是前向(forward-facing，前置)摄像头(camera，相机)。无人机10还包括高度计20，诸如无线电高度计或超声波测距仪，该高度计朝向地面发射光束22，使得可以测量无人机10相对于地形14即相对于地面的海拔高度。无人机10还包括能够测量无人机10的对地速度Vsol_mes的测量装置24。测量装置24例如是用于测量无人机10的角速度和姿态角的卫星定位装置，也被称为GNSS(全球导航卫星系统)装置，或具有加速度计和/或陀螺仪的惯性单元，也被称为lMU(惯性测量单元)。另外可选地，无人机10包括压力传感器(未示出)，也被称为气压传感器，该压力传感器被配置为确定无人机10的海拔高度的变化，诸如瞬时变化和/或相对于参考水平——即相对于预定初始海拔高度——的变化。参考水平例如是海平面，那么压力传感器就能够提供无人机10相对于海本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于控制无人机(10)的电子装置(16)，其中，所述装置(16)包括：‑第一获取模块(40)，所述第一获取模块被配置为获取所述无人机(10)飞越的地形(14)的且由所述无人机(10)配备的图像传感器(12；18)拍摄的一系列图像；‑第二获取模块(44)，所述第二获取模块被配置为获取由所述无人机(10)配备的测量装置(24)提供的测量的对地速度(Vsol_mes)；以及‑计算模块(46)，所述计算模块被配置为基于所获取的对地速度(Vsol_mes)以及应用于所获取的图像的光流算法来计算所述无人机(10)相对于所述地形(14)的海拔高度(Zsol_est)，其特征在于，所述第二获取模块(44)被配置为还获取相对于参考水平测量的所述无人机的海拔高度(Zref_mes)，并且其中所述装置还包括再校准模块(48)，所述再校准模块被配置为将所计算的相对于所述地形的海拔高度(Zsol_est)与相对于所述参考水平测量的海拔高度(Zref_mes)相关联。

【技术特征摘要】
2016.12.09 FR 16622641.用于控制无人机(10)的电子装置(16)，其中，所述装置(16)包括：-第一获取模块(40)，所述第一获取模块被配置为获取所述无人机(10)飞越的地形(14)的且由所述无人机(10)配备的图像传感器(12；18)拍摄的一系列图像；-第二获取模块(44)，所述第二获取模块被配置为获取由所述无人机(10)配备的测量装置(24)提供的测量的对地速度(Vsol_mes)；以及-计算模块(46)，所述计算模块被配置为基于所获取的对地速度(Vsol_mes)以及应用于所获取的图像的光流算法来计算所述无人机(10)相对于所述地形(14)的海拔高度(Zsol_est)，其特征在于，所述第二获取模块(44)被配置为还获取相对于参考水平测量的所述无人机的海拔高度(Zref_mes)，并且其中所述装置还包括再校准模块(48)，所述再校准模块被配置为将所计算的相对于所述地形的海拔高度(Zsol_est)与相对于所述参考水平测量的海拔高度(Zref_mes)相关联。2.根据权利要求1所述的电子装置(16)，其中，所述再校准模块(48)还被配置为根据相对于所述参考水平测量的当前海拔高度(Zref_mes(N))以及先前计算的相对于所述地形的海拔高度(Zsol_est(N-1))来估计相对于所述地形的当前海拔高度(Zsol_est(N))，所述先前计算的相对于所述地形的海拔高度(Zsol_est(N-1))与相对于所述参考水平测量的先前海拔高度(Zref_mes(N-1))相关联。3.根据权利要求2所述的电子装置(16)，其中，所述再校准模块(48)被配置为：在基于所述光流算法计算相对于所述地形的海拔高度至少暂时地失效的情况下，根据相对于所述参考水平测量的所述当前海拔高度(Zref_mes(N))以及所述先前计算的相对于所述地形的海拔高度(Zsol_est(N-1))来估计相对于所述地形的当前海拔高度(Zsol_est(N))。4.根据权利要求1所述的电子装置(16)，其中，所述第一获取模块(40)还被配置为根据图像梯度计算第一指标(Ind1)，所述计算模块(46)被配置为仅在所述第一指标(Ind1)的值大于第一阈值(S1)时计算所述无人机相对于所述地形的海拔高度(Zsol_est)。5.根据权利要求4所述的电子装置(16)，其中，所述再校准模块(48)还被配置为：计算与所述第一指标(Ind1)成反比的第二指标(Ind2)，并且仅在所述第二指标(Ind2)的值小于第二阈值(S2)时，将所计算的相对于所述地形的海拔高度(Zsol_est)与相对于所述参考水平测量的海拔高度(Zref_mes...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里埃尔·里穆，法比安·勒蒙德，塞德里克·尼坎，
申请(专利权)人：鹦鹉无人机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR