[发明专利]用于多转子旋翼式无人驾驶飞机的高度估计器

权利要求书

1.一种具有多个转子(12)的旋翼式无人驾驶飞机(10)，所述多个转子由通过应用不同马达指令(158)来控制的相应马达(110)驱动以在高度和速度方面操控所述无人驾驶飞机，所述无人驾驶飞机包括高度确定装置(134)，适于传送在绝对陆地系统中表示的无人驾驶飞机绝对高度值，包括：

-遥测传感器(154)，适于估计无人驾驶飞机与反射无人驾驶飞机发射的超声脉冲的回波的表面(18)分离的相对距离，

其特征在于高度确定装置(134)进一步包括：

-气压传感器(156)，适于传送无人驾驶飞机高度变化信号；

-估计器(152)，接收由遥测传感器和气压传感器传送的信号作为输入，并且组合这些信号以传送无人驾驶飞机的所述绝对高度值作为输出；

-用于确认由遥测传感器传送的信号的装置，适于分析反射的回波，并且，基于该分析的结果，相应地修改估计器的参数和/或允许或禁止对估计器应用由遥测传感器传送的信号；以及

-障碍物检测装置，适于分析反射的回波，并且基于该分析的结果，推断在遥测传感器操作范围内障碍物的存在和轮廓，并且对估计器应用校正动作，所述校正动作适于补偿障碍物对由遥测传感器估计的相对距离的作用。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶飞机，其中估计器包括含有无人驾驶飞机的动态模型的表示的预测滤波器(152)，所述滤波器适于执行基于所述马达指令(158)预测无人驾驶飞机的所述绝对高度值，并且与由遥测传感器(154)和气压传感器(156)传送的信号相关地周期性重新调整所述预测。

3.根据权利要求2所述的无人驾驶飞机，其中预测传感器具体是四状态滤波器，包括：相对于无人驾驶飞机的起飞位置计算的所述高度绝对值；无人驾驶飞机垂直速度的分量；所述马达指令相对于所述无人驾驶飞机动态模型的偏离；以及气压传感器的偏离。

4.根据权利要求1所述的无人驾驶飞机，其中确认装置包括用于与对于所发射的相同脉冲同时接收到的回波数量相关地估计反射回波的所述表面质量的装置。

5.根据权利要求1所述的无人驾驶飞机，其中确认装置包括用于与对由遥测传感器发射的脉冲时间系列获得的距离值之间的离散度相关地估计反射回波的所述表面质量的装置。

6.根据权利要求1所述的无人驾驶飞机，其中确认装置包括用于与对由遥测传感器发射的脉冲时间系列获得的多个距离值的一致性分析相关地拒绝由遥测传感器估计的距离值的装置。

7.根据权利要求1所述的无人驾驶飞机，其中确认装置包括用于与当前距离值相对于从对由遥测传感器发射的脉冲时间系列获得的多个距离值获得的距离预测的差相关地拒绝由遥测传感器估计的距离值的装置。

8.根据权利要求6或7所述的无人驾驶飞机，其中拒绝装置与反射回波的表面的质量估计相关地相对于可变阈值进行操作。

9.根据权利要求6或7所述的无人驾驶飞机，进一步包括用于当拒绝装置拒绝估计的距离值时计算高度偏移值(OFFSET)以及用于当拒绝装置不再拒绝估计的距离值时将该偏移值加到估计的距离值的装置。

10.根据权利要求1所述的无人驾驶飞机，其中障碍物检测装置包括用于在对由遥测传感器发射的脉冲时间系列获得的距离值中检测符号相反的两个连续跳跃的装置，这两个跳跃之前和之后获得的距离值相似。

11.根据权利要求10所述的无人驾驶飞机，进一步包括用于在第一跳跃时计算高度偏移值(OFFSET)以及用于将所述偏移值加到在第二跳跃时估计的距离值的装置。

12.根据权利要求1所述的无人驾驶飞机，其中障碍物检测装置包括用于当无人驾驶飞机处于定点状态时检测对由遥测传感器发射的脉冲时间系列获得的距离值中的在两个值之间的振荡的装置。

13.根据权利要求12所述的无人驾驶飞机，其中障碍物检测装置包括用于平滑在出现检测到的振荡的情况下连续获得的距离值的装置。

14.根据权利要求1所述的无人驾驶飞机，其中障碍物检测装置包括适于检测由于缺乏反射回波而导致的由遥测传感器传送的信号丢失、适于在信号丢失时计算高度偏移值(OFFSET)、以及在估计器的输入端施加偏移值作为遥测信号的装置。

15.根据权利要求14所述的无人驾驶飞机，其中，在遥测信号丢失的情况下：i)如果无人驾驶飞机的高度低于给定阈值高度，若存在所记录的值，在估计器的输入端施加所记录的偏移值，相反情况下，施加预定值，并且ii)如果无人驾驶飞机的高度高于所述给定阈值高度，在估计器的输入端不变地施加所记录的偏移值。