气压计与激光雷达结合,实现无人机的定高飞行

百科   2024-11-26 09:46   北京  

目前,无人机通用的定高技术,是采用气压计定高和激光雷达定高;激光雷达精度较高,抗电磁干扰能力强。两者结合,稳定性更高,通过测量大气压变化值,飞控能够知道自己是上升了多少高度还是下降了多少高度,从而控制电机转速变化达到定高的效果。


一、无人机的定高功能


采用回弹设计的控制摇杆,配合气压自动定高的技术提高了自动悬停功能的飞行稳定性。气压计会受风力的影响,因为风大的时候气压计检测到的大气压强和空气静止的时候检测到的大气压强是不一样的,光照强度也会对气压计的检测有影响,所以一些飞控会对飞控板这些容易受到外界偶发性随机因素影响的模块做一个封闭的壳子,并且在气压计上面使用黑色海绵压着,这样可以减少外界偶发性随机因素的影响。
飞控掉高度,网上的解决方案有如下:
1.气压计用海绵覆盖,防止气流对气压计的影响;
2.想法为气压计避光(飞控有不透明的壳就问题不大),防止光照对气压计的影响;
3.为飞控减震,防止震动对飞控计算高度造成影响,例如使用带减震的飞控座或直接在飞控下面垫海绵;
4.如果悬停油门超过50%了,就需要增加动力了,动力不足也会导致高度下降;
5.调整高度PID的P值。
当无人机在手动操作飞行中开启定高模式时,飞行器一般即采用气压计定高,当飞行器在某一高度悬停使用气压定高时,飞行器会通过自动调整自身升力的大小使气压计检测到的值稳定在这一高度附近,以达到气压定高的效果。而大气压强一般是缓慢的变化,且易受不同高度空气状态不同的影响,所以飞行器在气压定高时,高度也会有一定幅度的升高或者下降。

北醒激光雷达传感器是一种高频发射近红外光的低功耗、高精度、小体积的测距模块,将其安装在无人机下方,可以实时探测雷达到正下方地面的距离信息并反馈给无人机,使无人机在下降过程或悬停过程中,可以及时调整下降速度或飞行高度。具体表现在,当无人机在高空飞行时,激光雷达会输出一个极大值或0,此时主要采信GPS数据。当无人机快速下降过程中,主要采信激光雷达输出的距离信息,数据会由一个较大值逐渐减小。此时采用激光雷达定高的过程是灵活且安全的,飞控系统会根据预设的高度信息,结合激光雷达的距离数据,实时调整飞机上升或下降,当激光雷达输出的距离值大于设定高度时,无人机将下降,反之则升高,从而维持在一个恒定的高度飞行。最后激光雷达将辅助无人机缓慢下降直至平稳落地,避免坠机风险。

激光雷达定高优势:测量精度高;测距量程远;探测频率高;成本低于毫米波雷达互相干扰影响小;波束角度小,指向精准;体积小重量轻,易于安装集成。
图:激光雷达定高示意图

二、气压计与激光雷达结合


在激光定高模式下,飞机可以实现较为精准的定高控制,但是由于无人机激光模块的功率普遍不高和室外地面高低不平等因素的影响,采用气压计和激光融合定高,两者协作,更能保障无人机在室外飞行的稳定悬停,控制悬停误差。下面视频中的无人机便是在激光和气压融合定高模式下,通过激光模块和气压计两者协作,经飞控融合定高算法控制,精准稳定在当前高度。
源自:杭州集点科技发展有限公司

雨飞工作室
本着“让人有所知,让人有所思”的理念,带你游走在无人机及机器人、智能交通、物联网领域,领略人间芳华,感受百味人生。
 最新文章