本申請涉及旋翼式無人駕駛飛機(jī)，例如四螺旋槳直升機(jī)等。

背景技術(shù)：
這種無人駕駛飛機(jī)具有多個(gè)轉(zhuǎn)子，由相應(yīng)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并以不同的方式進(jìn)行控制，從而在高度和速度上操控該無人駕駛飛機(jī)。該無人駕駛飛機(jī)的典型示例是法國巴黎的鸚鵡(ParrotSA)公司的AR.Drone，四螺旋槳直升機(jī)，裝備一系列傳感器(加速度計(jì)，三軸陀螺儀，高度計(jì))、拍攝無人駕駛飛機(jī)行駛方向的場景圖像的前相機(jī)、以及拍攝所飛越地形的圖像的俯視相機(jī)。WO2010/061099A2和EP2364757A1(鸚鵡公司)描述了這種無人駕駛飛機(jī)，以及通過電話或者帶有觸屏和集成加速度計(jì)的多媒體播放器(例如iPhone型蜂窩電話或者多媒體播放器或者iPodTouch或者iPad(美國蘋果公司注冊商標(biāo))型平板)對無人駕駛飛機(jī)進(jìn)行操控的原理。無人駕駛飛機(jī)由用戶借助設(shè)備傾斜傳感器發(fā)出的信號進(jìn)行操控，其中設(shè)備的傾斜運(yùn)動(dòng)由無人駕駛飛機(jī)復(fù)制：例如，為了使無人駕駛飛機(jī)向前運(yùn)動(dòng)，用戶將他的設(shè)備圍繞其俯仰軸傾斜，為了使無人駕駛飛機(jī)向右側(cè)或向左側(cè)運(yùn)動(dòng)，用戶關(guān)于翻滾軸傾斜所述設(shè)備。這樣，如果控制無人駕駛飛機(jī)從而傾斜或者向下“俯沖”(圍繞俯仰軸傾斜)，它會(huì)以更高的速度向前運(yùn)動(dòng)，傾斜角很重要；相反，如果控制無人駕駛飛機(jī)從而“昂頭”在相反方向，它的速度會(huì)逐漸地降低，然后會(huì)倒轉(zhuǎn)，向后方運(yùn)動(dòng)，采用同樣的方式，對于控制繞翻滾軸的傾斜，無人駕駛飛機(jī)斜向右側(cè)或者左側(cè)，導(dǎo)致向右側(cè)或向左側(cè)的橫向平移上的線性位移。用戶可以訪問在觸屏上顯示出來的其它指令，尤其是“爬升/下降”(油門控制)和“右旋轉(zhuǎn)/左旋轉(zhuǎn)”(無人駕駛飛機(jī)繞其偏航軸的旋轉(zhuǎn))。無人駕駛飛機(jī)還可以裝有定點(diǎn)轉(zhuǎn)換指令：當(dāng)用戶放開他遙控設(shè)備的所有指令時(shí)，無人駕駛飛機(jī)在定點(diǎn)上靜止不動(dòng)并且以全自動(dòng)模式穩(wěn)定在那里。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明尤其涉及對無人駕駛飛機(jī)前進(jìn)所處的高度的評估，以及涉及基于所評估高度在其前進(jìn)過程中無人駕駛飛機(jī)的垂直穩(wěn)定性。如這里所使用的，“高度”表示在固定陸地系統(tǒng)(例如伽利略系統(tǒng))中，無人駕駛飛機(jī)在垂直方向上的瞬態(tài)位置的值，其高度零點(diǎn)對應(yīng)于起飛時(shí)無人駕駛飛機(jī)在陸地上的位置。從而該“高度”為絕對量。無人駕駛飛機(jī)，例如上述文件中提及的AR.Drone，裝有包括用于發(fā)射和接收超聲的電聲換能器的超聲(US)遙測儀。該換能器發(fā)出幾十或者幾百微秒的短超聲猝發(fā)，并等待經(jīng)地面反射后的回波的返回。聲速已知，猝發(fā)發(fā)射與回波接收分離的時(shí)間段允許估計(jì)所覆蓋的聲學(xué)路徑長度并且評估無人駕駛飛機(jī)與反射面分離的距離。實(shí)際上，由于US傳感器的波束相對較寬(通常為大約55°孔徑的圓錐體)，換能器通常接收到多個(gè)回波，并且在這些回波中區(qū)分與最接近的點(diǎn)對應(yīng)的一個(gè)。該測量以緊密間隔反復(fù)進(jìn)行，通常的超聲猝發(fā)再現(xiàn)頻率為25Hz。實(shí)現(xiàn)超聲遙測計(jì)的這種高度估計(jì)器例如在EP2400460A1(鸚鵡)中有描述，其中它特別用于計(jì)算用于無人駕駛飛機(jī)飛越的地形的連續(xù)圖像的比例因子，特別用于結(jié)合加速度計(jì)數(shù)據(jù)估計(jì)無人駕駛飛機(jī)相對于地面的水平速度。超聲遙測儀提供的結(jié)果(此后稱為“距離”)在任何情況下都是相對值，相關(guān)于無人駕駛飛機(jī)所飛越地形的地貌。實(shí)際上，測量的距離與高度(在上文所示的含義內(nèi))不同，特別當(dāng)無人駕駛飛機(jī)在障礙物上方通過時(shí)，例如，它在等高處飛過桌子或者墻壁：對于飛越期間，超聲遙測儀所測量的距離會(huì)突然減少，而高度并沒有變化。如果僅僅使用遙測儀指示，那么當(dāng)僅僅期望將高度保持為穩(wěn)定值時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)是使無人駕駛飛機(jī)進(jìn)行本無意進(jìn)行的“地形跟隨”，特別是在不平坦的地勢上。本發(fā)明的目的在于解決由此現(xiàn)象導(dǎo)致的多個(gè)問題，以及針對超聲遙測傳感器的其它缺點(diǎn)。這種傳感器具有如下特征：-產(chǎn)生的測量值僅僅是高度(遙感勘測，距離測量)的相對測量值；-實(shí)際情況中，由于地面反射的多個(gè)回波、或多或少的反射地形以及信號經(jīng)常消失(例如當(dāng)無人駕駛飛機(jī)飛越吸收地形(灌木叢等)時(shí))，測量會(huì)充滿噪聲，；-范圍有限，在上述文件中描述的AR.Drone的情況下大約為6m，超過該值時(shí)遙測信號會(huì)突然消失；-另一方面，測量會(huì)非?？?，在高頻(通常是25Hz)下反復(fù)測量，其精確度很高，從幾十厘米到幾米的測量范圍上達(dá)到幾厘米的量級。為了彌補(bǔ)這些缺陷，結(jié)合遙測傳感器，可以使用另一類型的傳感器，即壓強(qiáng)傳感器或者氣壓傳感器。氣壓傳感器用于測量飛行期間的壓強(qiáng)變化，該變化與高度的變化相關(guān)。因此可能通過對從起飛時(shí)的零高度以來的變化進(jìn)行積分以獲得絕對高度測量值。氣壓傳感器具有如下特點(diǎn)：-其提供絕對測量值，與所飛越的地形無關(guān)；-其可用于較高的高度，無上限；-另一方面，它比較慢而且不太精確，因?yàn)楸匦鑼簭?qiáng)變化進(jìn)行積分；-除此之外，當(dāng)無人駕駛飛機(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生高湍流，使得壓強(qiáng)傳感器傳送的信號不穩(wěn)定時(shí)，特別是較低高度處，它會(huì)受到由于地面效應(yīng)引起的氣動(dòng)擾動(dòng)。實(shí)際上，由兩個(gè)遙測儀和氣壓傳感器同時(shí)傳送的信號的簡單組合不總是能獲得無人駕駛飛機(jī)高度的連續(xù)評估的正確估計(jì)。然而，如果特別期望控制無人駕駛飛機(jī)從而在定點(diǎn)條件或者操控飛行中在垂直方向上保持其穩(wěn)定，就要求以不干擾控制無人駕駛飛機(jī)穩(wěn)定性的控制回路的方式，獲得連續(xù)、可靠的高度測量值。因此，本發(fā)明的目的在于提出一種無人駕駛飛機(jī)，包括設(shè)有用于確認(rèn)和可能條件下重新調(diào)整所估計(jì)高度測量值的算法的高度確定裝置，這使得解決不同情況下的困難成為可能，特別是當(dāng)無人駕駛飛機(jī)飛越類型和特點(diǎn)未知或無法預(yù)見的地形時(shí)。本發(fā)明為此目的提出一種在上述EP2400460A1中公開的通用類型的無人駕駛飛機(jī)，即具有分別由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)轉(zhuǎn)子的旋翼式無人駕駛飛機(jī)，馬達(dá)通過施加不同的馬達(dá)指令來控制，從而在高度和速度上操控?zé)o人駕駛飛機(jī)，該無人駕駛飛機(jī)包括高度確定裝置，適于傳送在絕對陸地系統(tǒng)中表示的無人駕駛飛機(jī)的絕對高度值，包括遙測傳感器，該遙測傳感器適于估計(jì)無人駕駛飛機(jī)與反射無人駕駛飛機(jī)發(fā)射的超聲脈沖的表面分離的相對距離。根據(jù)本發(fā)明的特點(diǎn)，高度確定裝置進(jìn)一步包括適于傳送無人駕駛飛機(jī)高度變化信號的氣壓傳感器，以及接收由遙測傳感器和氣壓傳感器傳送的信號作為輸入并且組合這些信號以傳送無人駕駛飛機(jī)的所述高度絕對值作為輸出的估計(jì)器。另外，用于確認(rèn)由遙測傳感器所傳送信號的裝置分析反射的回波，并且基于該分析結(jié)果，相應(yīng)地修改估計(jì)器的參數(shù)和/或允許或禁止將由遙測傳感器所傳遞的信號應(yīng)用于估計(jì)器。最后，障礙物檢測裝置分析反射的回波，并且基于該分析結(jié)果，推斷遙測傳感器的操作范圍內(nèi)障礙物的存在和輪廓，并且向估計(jì)器應(yīng)用校正行為，該校正行為適于補(bǔ)償障礙物對遙測傳感器估計(jì)的相對距離的影響。非常有利地是，估計(jì)器包括包含無人駕駛飛機(jī)的動(dòng)態(tài)模型表示的預(yù)測濾波器，該濾波器適于基于所述馬達(dá)指令執(zhí)行對無人駕駛飛機(jī)的所述高度絕對值的預(yù)測以及相關(guān)于遙測傳感器和氣壓傳感器所傳送的信號周期性重新調(diào)整該預(yù)測。該預(yù)測濾波器特別是四狀態(tài)濾波器，包括：相對于無人駕駛飛機(jī)的起飛位置來計(jì)算的所述高度絕對值；無人駕駛飛機(jī)的垂直速度分量；所述馬達(dá)指令相對于所述無人駕駛飛機(jī)動(dòng)態(tài)模型的偏離；以及氣壓傳感器的偏離。根據(jù)不同的輔助優(yōu)勢特點(diǎn)：-確認(rèn)裝置包括用于相關(guān)于對所發(fā)射的同一脈沖同時(shí)接收的回波數(shù)量和/或相關(guān)于由遙測傳感器發(fā)射的脈沖時(shí)間系列所獲得的距離值之間的離散，估計(jì)反射回波的所述表面的質(zhì)量的裝置；-確認(rèn)裝置包括用于相關(guān)于對由遙測傳感器發(fā)射的脈沖時(shí)間系列所獲得的多個(gè)距離值一致性的分析和/或相關(guān)于當(dāng)前距離值相對于從對由遙測傳感器發(fā)射的脈沖時(shí)間序列獲得的多個(gè)距離值獲得的距離預(yù)測之間的差異，拒絕遙測傳感器估計(jì)的距離值的裝置；-拒絕裝置相關(guān)于反射回波的表面的質(zhì)量估計(jì)，關(guān)于可變閾值進(jìn)行操作；-進(jìn)一步提供用于當(dāng)拒絕裝置拒絕估計(jì)距離值時(shí)計(jì)算高度偏移值以及當(dāng)拒絕裝置不再拒絕估計(jì)距離值時(shí)將該偏移值加到估計(jì)距離值上的裝置；-障礙物檢測裝置包括用于在對遙測傳感器發(fā)射的脈沖時(shí)間系列所獲得的距離值中檢測符號相反的兩個(gè)連續(xù)跳躍，在兩個(gè)跳躍之前和之后獲得的距離值相似，優(yōu)選地具有用于計(jì)算第一跳躍時(shí)間處的高度偏移值和用于將該偏移值加到在第二跳躍時(shí)間處估計(jì)的距離值上的裝置；-障礙物檢測裝置包括用于檢測當(dāng)無人駕駛飛機(jī)處于定點(diǎn)狀態(tài)時(shí)，對遙測傳感器發(fā)射的脈沖時(shí)間系列獲得的距離值(在兩個(gè)距離值之間)的振蕩的裝置；-障礙物檢測裝置包括用于平滑在出現(xiàn)檢測到的振蕩時(shí)連續(xù)獲得的距離值的裝置；-障礙物檢測裝置包括適用于檢測由遙測傳感器傳送的信號由于沒有反射回波而造成的丟失、計(jì)算該信號丟失時(shí)的高度偏移值、以及在估計(jì)器輸入端施加該偏移值作為遙測信號的裝置。具體而言，當(dāng)遙測信號丟失的情況下：i)如果無人駕駛飛機(jī)的高度低于給定閾值高度，若存在記錄偏移值，在估計(jì)器的輸入端施加記錄偏移值，相反情況下施加預(yù)定值，并且ii)如果無人駕駛飛機(jī)的高度高于所述給定閾值高度，在估計(jì)器的輸入端不變地施加記錄偏移值。附圖說明本發(fā)明裝置的示例性實(shí)施例會(huì)參考附圖進(jìn)行說明，其中附圖中，相同的附圖標(biāo)記指定相同或者功能類似的部件。附圖1是總圖，示出無人駕駛飛機(jī)以及用于其遠(yuǎn)程操控的關(guān)聯(lián)遠(yuǎn)程控制裝置。附圖2是無人駕駛飛機(jī)的控制、伺服控制和輔助操控的不同機(jī)構(gòu)的框圖。附圖3示出無人駕駛飛機(jī)在恒定高度處飛越地形的不同配置。附圖4是確認(rèn)超聲傳感器測量以及應(yīng)用可能的校正測量值的不同功能的流程圖。附圖5為計(jì)時(shí)圖，示出布爾指示器的連續(xù)狀態(tài)，指示器表示相關(guān)于由超聲傳感器接收到的回波數(shù)量的地面質(zhì)量。附圖6示出兩個(gè)計(jì)時(shí)圖，示出在飛越對所發(fā)射的超聲信號具有可變吸收特征的地形期間，超聲傳感器傳送的原始測量值和同時(shí)接收到的回波數(shù)量的變化。附圖7為計(jì)時(shí)圖，示出布爾指示器的連續(xù)狀態(tài)，指示器表示由超聲傳感器傳送的測量值相關(guān)于連續(xù)獲得和預(yù)測的測量值的一致性。附圖8示出當(dāng)飛過障礙物時(shí)更新應(yīng)用于超聲傳感器所傳送的原始測量值的偏移，從而避免無人駕駛飛機(jī)在飛越該障礙物時(shí)跟隨地形。附圖9示出當(dāng)無人駕駛飛機(jī)飛過或者遠(yuǎn)離障礙物后的高度丟失現(xiàn)象，這是由于本次飛越期間無人駕駛飛機(jī)的傾斜。附圖10為計(jì)時(shí)圖，示出附圖9中所示的障礙物飛過配置中不同信號的變化，以及拒絕超聲傳感器傳送信號的布爾指示器的連續(xù)狀態(tài)。附圖11為計(jì)時(shí)圖，示出在附圖9和10的障礙物越過的配置下，管理應(yīng)用于超聲傳感器所傳送的原始測量值的偏移的方法。附圖12示出當(dāng)在定點(diǎn)狀態(tài)下飛越障礙物邊界時(shí)，由無人駕駛飛機(jī)的超聲傳感器傳送的測量值不穩(wěn)定的現(xiàn)象。附圖13為計(jì)時(shí)圖，示出定點(diǎn)配置下附圖12的障礙物邊界處由超聲傳感器傳送的原始測量值的變化，以及拒絕超聲傳感器傳送信號的布爾指示器的連續(xù)狀態(tài)。附圖14為計(jì)時(shí)圖，示出附圖12和13的配置下，使用校正超聲傳感器測量值的算法。附圖15示出在相對于地面的距離突然增加的情況下，無人駕駛飛機(jī)的超聲傳感器傳送信號的丟失現(xiàn)象。附圖16為計(jì)時(shí)圖，示出應(yīng)用用于校正測量值并重新調(diào)整附圖15的配置估計(jì)的值的算法。具體實(shí)施方式附圖1中，附圖標(biāo)記10通常標(biāo)明無人駕駛飛機(jī)，例如四螺旋槳直升機(jī)，如在WO2010/061099A2和EP2364757A1、以及FR2915569A1(特別說明了無人駕駛飛機(jī)中使用的陀螺儀和加速度計(jì)的系統(tǒng))和EP2431084A1(特別描述了如何控制預(yù)定軌跡)中所描述的上述AR.Drone。無人駕駛飛機(jī)10包括四個(gè)共面轉(zhuǎn)子12，它們的馬達(dá)由導(dǎo)航和高度控制的集成系統(tǒng)獨(dú)立控制。慣性傳感器(加速度計(jì)和陀螺儀)允許在特定精度下測量無人駕駛飛機(jī)的角速度和方位角，即描述無人駕駛飛機(jī)相對于固定陸地系統(tǒng)水平面的傾斜的歐拉角。無人駕駛飛機(jī)設(shè)置有第一前景相機(jī)，用于獲得其所朝向的場景的圖像，以及第二俯視相機(jī)，朝向下以拍攝所飛越地形的連續(xù)圖像并且特別用于結(jié)合加速度數(shù)據(jù)來評估無人駕駛飛機(jī)相對地面的速度，這種評估是借助估計(jì)由相機(jī)拍攝的場景從圖像到下一圖像的位移并對該估計(jì)位移應(yīng)用作為所測高度的函數(shù)的比例因子的軟件來進(jìn)行的。在上述EP2400460A1中有這項(xiàng)技術(shù)的詳細(xì)描述，可以對其進(jìn)行參考以獲得進(jìn)一步細(xì)節(jié)。無人駕駛飛機(jī)下設(shè)置的超聲遙測儀和機(jī)載的氣壓傳感器進(jìn)一步提供測量值，當(dāng)這些測量值結(jié)合在一起時(shí)，給出無人駕駛飛機(jī)相對于地面的高度估計(jì)。更精確地，超聲遙測儀包括電聲換能器14，該換能器向地面18以近似錐波束16生成短超聲猝發(fā)(幾十或者幾百微秒)，孔徑角20在約55°的量級。在地面18上該波束的反射會(huì)產(chǎn)生聲學(xué)回波，該回波被換能器14接收并分析從而基于猝發(fā)發(fā)射與收到第一回波分離的時(shí)間段以及基于聲速來估計(jì)所覆蓋的聲學(xué)路徑長度，并且因此評估無人駕駛飛機(jī)10與地面18分離的距離。根據(jù)本發(fā)明的特點(diǎn)，該距離測量值與無人駕駛飛機(jī)前進(jìn)過程中由于高度變化產(chǎn)生的壓強(qiáng)變化測量值相吻合，下面進(jìn)行解釋。無人駕駛飛機(jī)10由設(shè)置有觸屏24的遠(yuǎn)程控制設(shè)備22操控，觸屏24顯示由無人駕駛飛機(jī)的相機(jī)之一產(chǎn)生的圖像，疊加了允許通過用戶手指26在觸屏18上的簡單接觸來激活操控指令的多個(gè)符號。設(shè)備22設(shè)置有用于通過向設(shè)備給予相應(yīng)的傾斜來控制無人駕駛飛機(jī)的高度的傾斜傳感器。為了與無人駕駛飛機(jī)雙向數(shù)據(jù)交換，還設(shè)置無線電鏈路裝置，例如局域網(wǎng)型，如Wi-Fi(IEEE802.11)或者藍(lán)牙Bluetooth(注冊商標(biāo))。如介紹中指出，遠(yuǎn)程控制設(shè)備22優(yōu)選地包括具有觸屏和集成加速度計(jì)的電話或者多媒體播放器，例如iPhone之類的蜂窩電話、iPodTouch型的多媒體播放器、或iPad型多媒體平板，這些設(shè)備都包含用于顯示和檢測操控指令、用于可視化前置相機(jī)所拍攝圖像、以及用于通過Wi-Fi或者藍(lán)牙鏈路與無人駕駛飛機(jī)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換所需的不同控制機(jī)構(gòu)。無人駕駛飛機(jī)10的操控包括根據(jù)情況，以不同的方式控制馬達(dá)使無人駕駛飛機(jī)行進(jìn)從而產(chǎn)生以下運(yùn)動(dòng)：a)圍繞俯仰軸的旋轉(zhuǎn)，使得無人駕駛飛機(jī)向前運(yùn)動(dòng)或者向回運(yùn)動(dòng)；和/或b)圍繞翻滾軸的旋轉(zhuǎn)，使得無人駕駛飛機(jī)向右側(cè)或者向左側(cè)運(yùn)動(dòng)；和/或c)圍繞偏航軸的旋轉(zhuǎn)，使得無人駕駛飛機(jī)的主軸向右或者向左旋轉(zhuǎn)；和/或d)通過改變油氣狀況來向下或者向上平移，從而分別降低或者增加無人駕駛飛機(jī)的高度。當(dāng)由用戶從設(shè)備22(“受控操控”配置，用戶發(fā)出指令)施加這些操控指令時(shí)，指令a)和b)通過設(shè)備傾斜獲得：例如，為了使無人駕駛飛機(jī)向前運(yùn)動(dòng)，用戶僅需要通過將其向前偏斜來傾斜設(shè)備，為了使得無人駕駛飛機(jī)向右側(cè)運(yùn)動(dòng)，用戶僅需要通過將其向右偏斜來傾斜設(shè)備，等等。指令c)和d)是通過用戶手指在觸屏的相應(yīng)特定區(qū)域的接觸而施加的動(dòng)作引起的(參考上述WO2010/061099A2和EP2364757A1獲得關(guān)于系統(tǒng)這些方面的更進(jìn)一步細(xì)節(jié))。無人駕駛飛機(jī)還具有靜態(tài)飛行穩(wěn)定性(自動(dòng)操控“定點(diǎn)”配置)的自動(dòng)和自主系統(tǒng)，該系統(tǒng)尤其在用戶從設(shè)備觸屏上移走他的/她的手指后被盡快激活，或者在起飛階段結(jié)束后自動(dòng)激活，或者還可以在設(shè)備和無人駕駛飛機(jī)的無線電鏈路中斷的情況下自動(dòng)激活。然后無人駕駛飛機(jī)切換到上升狀態(tài)，其中它自動(dòng)地固定不動(dòng)并穩(wěn)定，無須用戶的任何干預(yù)。無人駕駛飛機(jī)馬達(dá)的控制和伺服控制現(xiàn)在參考附圖2，揭示定義無人駕駛飛機(jī)馬達(dá)的操控設(shè)定點(diǎn)的方式，附圖2是無人駕駛飛機(jī)控制和伺服控制的不同機(jī)構(gòu)的功能框圖。需要注意的是，盡管這些圖表被示為互連的電路，但是不同的功能本質(zhì)上可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，這種表示方式僅僅是說明性的。一般而言，如圖2所示，操控系統(tǒng)包含用于控制無人駕駛飛機(jī)水平速度、角速度和高度以及高度變量的若干重疊回路。最中心的回路為角速度控制回路100，它一方面使用陀螺儀102提供的信號，另一方面使用由角速度設(shè)定點(diǎn)104組成的參考。這些不同的信息段被應(yīng)用到角速度校正級106的輸入端，角速度校正級自身操控用于控制馬達(dá)110的控制級108，從而分別調(diào)節(jié)不同的馬達(dá)狀況，以通過由這些馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子的組合動(dòng)作校正無人駕駛飛機(jī)的角速度。角速度控制回路100重疊在高度控制回路112中，其基于由陀螺儀120、加速度計(jì)114以及提供無人駕駛飛機(jī)在陸地地磁系統(tǒng)中的絕對取向的磁力計(jì)提供的指示來操作。這些不同傳感器傳送的數(shù)據(jù)用于PI(比例積分)型的高度估計(jì)級118。級118會(huì)產(chǎn)生無人駕駛飛機(jī)的真實(shí)高度的估計(jì)，該估計(jì)應(yīng)用于高度校正級120，該高度校正級將真實(shí)高度與電路122基于用戶124直接施加的指令(“受控操控”配置)和/或無人駕駛飛機(jī)自動(dòng)操控通過水平速度校正電路126內(nèi)部生成的數(shù)據(jù)來生成的角度設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行比較，從而將無人駕駛飛機(jī)保持在靜止的位置(自動(dòng)操控“定點(diǎn)”配置)。應(yīng)用于電路120并與無人駕駛飛機(jī)真實(shí)高度進(jìn)行比較的可能經(jīng)校正的設(shè)定點(diǎn)由電路120傳送到電路104，以適當(dāng)控制馬達(dá)?？偨Y(jié)來說，基于設(shè)定點(diǎn)(用戶施加和/或內(nèi)部生成)和角度測定值(高度估計(jì)電路118產(chǎn)生)之間的誤差，高度控制電路112使用電路120的PI校正器計(jì)算角度速度設(shè)定點(diǎn)。角度速度控制回路110此后計(jì)算先前角度速度設(shè)定點(diǎn)和陀螺儀102有效測量的角度速度之間的差。回路基于這些信息計(jì)算轉(zhuǎn)速的不同設(shè)定點(diǎn)(以及升力的不同設(shè)定點(diǎn))，這些設(shè)定點(diǎn)被發(fā)送給馬達(dá)110以執(zhí)行用戶要求和/或無人駕駛飛機(jī)自動(dòng)操控計(jì)劃的操縱動(dòng)作。水平速度控制回路130使用垂直攝像機(jī)132以及高度估計(jì)器電路134(此后進(jìn)一步詳述)。電路136結(jié)合加速度計(jì)114的信號和高度估計(jì)電路118的信號，處理垂直攝像機(jī)132產(chǎn)生的圖像，來借助電路138估計(jì)無人駕駛飛機(jī)的水平速度的兩個(gè)分量。估計(jì)的水平速度由電路140給出的垂直速度估計(jì)以及從估計(jì)器134和無人駕駛飛機(jī)某些特定飛行配置下的高度值校正/補(bǔ)償電路142(這一方面此后也會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明)獲得的高度值來校正。考慮到無人駕駛飛機(jī)的垂直位移，用戶124向電路114施加計(jì)算高度設(shè)定點(diǎn)的指令，這些設(shè)定點(diǎn)被應(yīng)用于電路146，以通過接收電路142給出的高度估計(jì)值的高度校正電路148計(jì)算上升速度設(shè)定點(diǎn)VZ。計(jì)算得到的上升速度VZ被應(yīng)用于電路150，電路150將該速度設(shè)定點(diǎn)與由電路140估計(jì)的相應(yīng)速度進(jìn)行比較，并修改相應(yīng)的馬達(dá)控制數(shù)據(jù)(電路108)，從而在所有的馬達(dá)上同時(shí)提高或者降低轉(zhuǎn)速以將上升速度設(shè)定點(diǎn)和測量的上升速度之間的差最小化。無人駕駛飛機(jī)高度的估計(jì)本發(fā)明特別涉及高度估計(jì)電路134和估計(jì)高度值校正/補(bǔ)償電路142如何操作。首先說明高度估計(jì)電路134的操作。該電路實(shí)現(xiàn)“卡爾曼(Kalman)濾波器”型狀態(tài)估計(jì)器，它是基于在輸入端施加的測量值系列來估計(jì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(這種情況下為無人駕駛飛機(jī))的狀態(tài)的無限脈沖響應(yīng)濾波器?？梢栽诶鏡.E.Kalman在美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)學(xué)報(bào)-基礎(chǔ)工程期刊(JournalofBasicEngineering)第82卷(1960年)上的文章“一種新型的線性濾波和預(yù)測問題的解決方法”(AnewApproachtoLinearFilteringandPredictionProblems)中找到該技術(shù)的一般原理。在本情形中，卡爾曼濾波器接收以下信息作為輸入：-超聲傳感器154傳送的信號，-氣壓傳感器156傳送的信號，以及-在158處，電路150產(chǎn)生的上升速度設(shè)定點(diǎn)(此后稱為“PWM設(shè)定點(diǎn)”)，用于校正垂直速度VZ并且應(yīng)用于無人駕駛飛機(jī)馬達(dá)(電路108)：PWM設(shè)定點(diǎn)表示由無人駕駛飛機(jī)四個(gè)馬達(dá)的同時(shí)控制導(dǎo)致的垂直推進(jìn)功率?？柭鼮V波器的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)包括描述無人駕駛飛機(jī)行為的方程組。該模型在EP2431084A1中特別進(jìn)行了說明，可以作為參考來獲得更詳細(xì)的信息?？柭鼮V波器152在兩個(gè)階段連續(xù)操作：-預(yù)測階段，在濾波器每次迭代時(shí)執(zhí)行：該階段包括一方面通過PWM設(shè)定點(diǎn)、另一方面通過無人駕駛飛機(jī)的動(dòng)態(tài)模型來預(yù)測當(dāng)前時(shí)間的無人駕駛飛機(jī)高度。-重新調(diào)整階段，包括使用超聲傳感器154和氣壓傳感器156傳送的當(dāng)前測量值對預(yù)測進(jìn)行校正。該步驟無需每次迭代時(shí)都執(zhí)行，因?yàn)橄挛闹锌梢钥闯?，超聲傳感器的測量值無需總是可以獲得的?？柭鼮V波器使用和估計(jì)四個(gè)狀態(tài)，即-無人駕駛飛機(jī)相對于其起點(diǎn)(起飛時(shí)刻的位置)的高度，-垂直速度VZ，-PWM設(shè)定點(diǎn)的偏離，以及-氣壓傳感器156傳送的壓強(qiáng)測量值的偏離。與PWM設(shè)定點(diǎn)偏離相對應(yīng)的狀態(tài)表示無人駕駛飛機(jī)推進(jìn)模型的誤差：推進(jìn)模型實(shí)際上可以相關(guān)于不同參數(shù)而變化，這些參數(shù)諸如無人駕駛飛機(jī)的重量、推進(jìn)器的空氣動(dòng)力效率(該效率依賴于推進(jìn)器的狀態(tài)和空氣壓強(qiáng))等。PWM設(shè)定點(diǎn)的偏離狀態(tài)用于使用兩個(gè)傳感器提供的測量值重新調(diào)整飛行中的模型，這特別是在這些測量值消失時(shí)允許更精確。壓強(qiáng)測量值的偏離狀態(tài)可校正氣壓傳感器的漂移。后者主要出現(xiàn)在起飛時(shí)、馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)和溫度上升的飛行最初幾秒期間。這些漂移還可能出現(xiàn)在其他環(huán)境下壓強(qiáng)環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，例如當(dāng)無人駕駛飛機(jī)在房間內(nèi)飛行時(shí)以及當(dāng)人打開該房間的窗戶時(shí)等。該壓強(qiáng)測量值的偏離狀態(tài)基于超聲傳感器15的測量值來估計(jì)。當(dāng)超聲測量不再可用時(shí)，例如當(dāng)無人駕駛飛機(jī)獲得的高度超出了超聲傳感器的范圍或者由于其他原因(太多吸收的地面)不再收到回波時(shí)，不再估計(jì)壓強(qiáng)測量值的偏離狀態(tài)，其保持在恒定值。為了重新調(diào)整濾波器的狀態(tài)，濾波器使用三種觀測值：-距離測量值，由超聲傳感器154給出，當(dāng)飛過障礙物時(shí)可能由所謂的偏移值來校正(這方面會(huì)在下面進(jìn)行詳細(xì)的展開描述)。應(yīng)當(dāng)注意的是，這一觀測值并不總是可用：最佳條件下，光滑的地面和較低的高度，以25Hz的重發(fā)頻率來提供測量值，即無人駕駛飛機(jī)操控?cái)?shù)據(jù)的重算頻率(通常為200Hz)的八分之一。另一方面，一旦高度超過超聲遙測儀的操作范圍，通常超過6m，那么測量值就會(huì)消失，并且通常當(dāng)飛過障礙物或者飛過混亂的地面時(shí)拒絕該測量值(這一方面將會(huì)在下面詳述，特別是如何決定拒絕或者不拒絕由超聲傳感器傳送的測量值)；-壓強(qiáng)測量值，由氣壓傳感器156給出的，由自身的偏移來校正。該測量通常出現(xiàn)在每次迭代中，然而考慮到強(qiáng)烈干擾壓強(qiáng)測量的擾動(dòng)氣流效應(yīng)，當(dāng)無人駕駛飛機(jī)非常接近地面時(shí)，通常是距離地面小于20cm時(shí)，停用該測量；以及-零點(diǎn)高度測量值，僅當(dāng)無人駕駛飛機(jī)不飛行時(shí)使用，這是允許確保傳送給導(dǎo)航電路的高度值保持固定為零的虛擬測量值。超聲遙測儀傳送數(shù)據(jù)的確認(rèn)管理由超聲遙測傳感器傳送的信號的這一方面的目的是i)決定是否在給定時(shí)間出現(xiàn)超聲測量值以及是否可用，以及ii)如需要，當(dāng)飛過障礙物時(shí)更新偏移值。超聲測量的特點(diǎn)與地面的或多或少的反射特性高度相關(guān)，并且進(jìn)一步根據(jù)無人駕駛飛機(jī)在定點(diǎn)條件下或在水平位移下而非常不同，使用若干算法來管理容易碰到的不同情況。附圖3示出無人駕駛飛機(jī)飛越地形的不同配置。最初，將無人駕駛飛機(jī)放在地上保持不動(dòng)(位置160)；高度值強(qiáng)制為0。然后無人駕駛飛機(jī)上升到地面上空(位置162)，在恒定高度處(位置164至172)執(zhí)行水平位移運(yùn)動(dòng)。超聲傳感器沒有給出高度絕對值的指示；僅僅給出無人駕駛飛機(jī)與地面18分離的距離d的表示。當(dāng)在平整、規(guī)則和反射性好的地面情況下，該距離可被明確評估。另一方面，當(dāng)無人駕駛飛機(jī)飛越例如166處反射很少的地面(灌木叢等)，返回的回波不存在或不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致噪聲很大的測量值。另一方面是飛過障礙物，例如飛越戶外墻體或者室內(nèi)桌子，如圖3中所示的168處：如果障礙物是反射性的，遙測儀測量的距離d1(位置168)遠(yuǎn)低于那些飛越障礙物之前和之后所測量的距離d2和d3(位置170和172)，而無人駕駛飛機(jī)是在恒定(絕對)高度上飛行。障礙物越過(由超聲傳感器信號的突然減小來揭示)因此不得不通過在障礙物越過期間應(yīng)用于超聲測量值的“偏移”進(jìn)行補(bǔ)償。因此，必要的是：-估計(jì)接收到的信號質(zhì)量以確認(rèn)或作廢超聲傳感器傳送的測量值，-并且，如果測量值被確認(rèn)，管理可能加到其上的偏移。確認(rèn)測量值和應(yīng)用可能校正的這些功能將在附圖4的流程圖中示出。超聲信號的分析當(dāng)然僅在傳感器傳遞信號(測試200)的情況下進(jìn)行，即：i)8數(shù)據(jù)重新計(jì)算循環(huán)中的1個(gè)循環(huán)，以及ii)如果在與超聲傳感器范圍相對應(yīng)的時(shí)間窗內(nèi)檢測到至少一個(gè)回波。因此建議估計(jì)無人駕駛飛機(jī)所飛越的地面質(zhì)量(框202和204)，更精確地，估計(jì)超聲傳感器發(fā)射的回波反射質(zhì)量，反射在光滑地面上很好，但是在更加散射的地面上噪音很大。為了將這些不同考慮在內(nèi)，卡爾曼濾波器測量噪音的設(shè)置將會(huì)與地面質(zhì)量的好/差布爾指示器相關(guān)地調(diào)節(jié)(測試206)：例如，在平坦地面上，即質(zhì)量好，濾波器的噪聲水平調(diào)整到5厘米(框208)，而在反射質(zhì)量差的地面上會(huì)調(diào)整到15厘米(框210)。這樣，在平坦地面上，濾波器會(huì)精確地將估計(jì)高度調(diào)整到超聲遙測儀提供的距離測量值，而在質(zhì)量不好的地面情況下，不會(huì)那么信任距離測量值，并且會(huì)更有效地濾除噪聲。地面質(zhì)量好/差的布爾指示器也可以用于修改用于后續(xù)確認(rèn)或作廢測量值的拒絕閾值，并且還可以用于管理偏移-這些方面后面進(jìn)行說明。地面質(zhì)量的總體估計(jì)包括合并兩個(gè)特定布爾指示器，一個(gè)來自回波數(shù)量分析(框202)，另一個(gè)來自超聲遙測儀連續(xù)產(chǎn)生的測量值的或多或少的穩(wěn)定特性(框204)。如果兩個(gè)布爾指示器對應(yīng)于好的地面，那么地面將被宣稱為好(測試206)；另一種情況，即如果兩個(gè)布爾指示器中至少一個(gè)認(rèn)為地面情況差，則地面被宣稱為差。更精確地，第一地面質(zhì)量評估標(biāo)準(zhǔn)(框202)包括相關(guān)于反射回波數(shù)量和換能器拾取的回波數(shù)量評估地面特性。具體來說，超聲遙測傳感器的距離測量值與第一回波的返回時(shí)間相對應(yīng)。但是許多其他回波也會(huì)由換能器接收和記錄，并且所接收的回波數(shù)量會(huì)構(gòu)成對地面質(zhì)量的估計(jì)：例如，在平坦地面上，通常僅能收到一個(gè)或兩個(gè)回波，然而，在混亂的地面上(灌木叢或者障礙物)，回波數(shù)量會(huì)上升到六個(gè)或七個(gè)。回波數(shù)量的該測量值噪聲相對較大，首先使用第一階遞歸濾波器進(jìn)行濾波。該算法然后應(yīng)用滯后門限(hysteresisthreshholding)(例如在3個(gè)回波處采用高閾值以及在2個(gè)回波處采用低閾值)來獲得地面的第一布爾指示器。附圖5示出例如在一配置中飛行而獲得的結(jié)果，在該配置中，無人駕駛飛機(jī)交替飛越光滑地面和灌木叢。第二地面質(zhì)量評估標(biāo)準(zhǔn)(框204)基于由超聲傳感器傳送的連續(xù)距離測量值的穩(wěn)定性。實(shí)際上，某些情況下，回波數(shù)量不足以成為地面質(zhì)量的規(guī)則。因此，附圖6的示例示出表示在所飛越的地形對所發(fā)射超聲信號具有變化的吸收特性期間，由超聲傳感器傳送的原始測量值以及所接收的回波數(shù)量的同步變化。應(yīng)當(dāng)注意的是，由超聲傳感器給出的測量值噪聲很大，表示地面的反射質(zhì)量差，而回波數(shù)量依然很低并且僅僅基于第一布爾指示器(相關(guān)于所接收的回波數(shù)量)不足以宣稱地面質(zhì)量“差”。將此考慮在內(nèi)，通過觀測測量值的離散度，計(jì)算地面質(zhì)量的第二布爾指示器：對于由超聲傳感器傳送的每個(gè)新測量值，該算法計(jì)算相對于先前值的差(絕對值形式)。然后采用低通濾波器(與回波數(shù)量的濾波的相同)對該值進(jìn)行濾波，然后與閾值比較。例如高于40毫米的值會(huì)導(dǎo)致向第二布爾指示器給予“差”值。在25Hz的測量重復(fù)率下，該40毫米值被選擇成與8m/s的垂直速度相對應(yīng)，無人駕駛飛機(jī)不會(huì)達(dá)到該速度，這使無人駕駛飛機(jī)具有非零垂直速度時(shí)可能的偏離的出現(xiàn)最小化。實(shí)際上，這樣飛越障礙物不會(huì)觸發(fā)測試，只會(huì)保持低于例如50厘米的離散度；較高的離散度會(huì)被認(rèn)為是障礙物跳躍引起的，并不會(huì)認(rèn)為是揭示質(zhì)量差的地面的離散度。評估地面質(zhì)量后，該算法確定超聲傳感器傳送的測量值是應(yīng)被確認(rèn)或拒絕。確認(rèn)測試(附圖4中的步驟212到216)會(huì)進(jìn)行說明，從而使得響應(yīng)如下要求成為可能：-僅使用超聲傳感器產(chǎn)生的測量值而不使用濾波器的預(yù)測，從而獲得穩(wěn)健性，并且在超聲測量值良好且濾波器模型失效(例如橫向氣流的配置下)的情況下，不會(huì)拒絕超聲測量值；-在多次迭代上呈現(xiàn)記憶效應(yīng)：實(shí)際上，在檢測被干擾的情況下(灌木叢等)，僅僅檢測到由傳感器傳送值的跳躍是不夠的，因?yàn)檫@可能會(huì)導(dǎo)致過快接受該值，而測量卻不穩(wěn)定，從而優(yōu)選的是在更大數(shù)量的點(diǎn)上檢查測量值的一致性；-對無人駕駛飛機(jī)的垂直速度不敏感：為了快速排除任何干擾，實(shí)際上有必要對測量的量有更嚴(yán)格的閾值，該閾值必須獨(dú)立于垂直速度從而避免在無人駕駛飛機(jī)爬升和下降階段的測量值被拒絕的任何風(fēng)險(xiǎn)。測量值一致性測試包括(附圖4中的框212)維護(hù)超聲傳感器的最近五個(gè)測量值的歷史并且對這些測量值應(yīng)用線性回歸。五個(gè)點(diǎn)之間相互的一致性通過例如對各點(diǎn)相對于基于五個(gè)在前測量值計(jì)算的回歸線的差求和來進(jìn)行計(jì)算。如果歷史中記錄的五個(gè)點(diǎn)相互之間不一致(離散度過高)或者如果當(dāng)前測量值(超聲傳感器測量值)與回歸計(jì)算所預(yù)測的測量值距離太遠(yuǎn)，那么當(dāng)前測量值被拒絕。附圖7示出一示例，在同一示圖上示出傳感器傳送的超聲測量值、回歸計(jì)算預(yù)測的高度以及超聲測量值的確認(rèn)/拒絕結(jié)果。需要注意的是，在最初幾秒的爬升階段，超聲測量值并未被拒絕：這來自于以下事實(shí)，即回歸考慮了垂直速度(高度升高)。另一方面，當(dāng)飛越障礙物時(shí)(大約t＝99-100s以及102-103s)有效地決絕測量值，并且已表明回到五個(gè)連續(xù)一致性樣本后，測量值再次被接受。該一致性測試比較(框214)i)所記錄的五個(gè)測量的一致性，以及ii)當(dāng)前點(diǎn)相對于預(yù)測、相對于兩個(gè)相應(yīng)閾值的差。有利地，這兩個(gè)閾值不是恒定的并且與兩個(gè)參數(shù)(即，地面質(zhì)量指示器(之前以指示的方式確定的)和無人駕駛飛機(jī)的位移速度)相關(guān)地變化。因此：-在平坦地面上，兩個(gè)閾值固定為平均值，提供對干擾的良好排除同時(shí)確保假障礙物檢測的風(fēng)險(xiǎn)低：例如相應(yīng)的值為50毫米(五個(gè)點(diǎn)的相關(guān)性)和20毫米(當(dāng)前點(diǎn)的差)；-在有干擾的地面上，無人駕駛飛機(jī)處于定點(diǎn)條件下或者具有低平移速度(低于300mm/s)，由于地面性質(zhì)，超聲測量值噪聲更大：卡爾曼濾波設(shè)置要相應(yīng)地調(diào)節(jié)以避免過于重要的拒絕率，并且上述閾值分別固定在100mm和50mm；-在有干擾的地面上，無人駕駛飛機(jī)在運(yùn)動(dòng)(平移速度高于300mm/s)，超聲測量值更易于從一個(gè)回波跳到另一個(gè)，并且置信指數(shù)低。因此有必要在有任何質(zhì)疑的情況下拒絕它，并且為此目的，當(dāng)前點(diǎn)的閾值被選擇為非常低：然后將相應(yīng)的閾值固定為例如，100mm和10mm。這些不同的測試之后，超聲測量值被最終拒絕或者確認(rèn)(附圖4中的測試216)。在拒絕的情況下(框218)，卡爾曼濾波器不會(huì)使用當(dāng)前的超聲測量值，并且僅僅基于馬達(dá)操控設(shè)定點(diǎn)(附圖2中的輸入158)和氣壓傳感器傳送的信號(附圖2中的156)建立自身的預(yù)測。相反情況下(經(jīng)確認(rèn)的測量值)，如果超聲測量值在被拒絕后回到有效狀態(tài)，則如果先前拒絕是飛過障礙物上方的結(jié)果，那么則潛在地偏移了一偏移值。這種情況在附圖4中的框220進(jìn)行管理。任何情況下，如果測量值被確認(rèn)，卡爾曼濾波器使用(框222)超聲傳感器傳送的測量值(附圖2中的輸入154)。這種情況的實(shí)例在附圖8中示出。飛過障礙物對應(yīng)于在t＝91-94s處的異常檢測。到達(dá)障礙物時(shí)(達(dá)到t＝91s)，使用偏移來保持基本上恒定的高度估計(jì)。障礙物越過后(達(dá)到t＝94s)，在先前值被拒絕后，基于被認(rèn)為有效的第一超聲測量值重新計(jì)算偏移。這允許避免無人駕駛飛機(jī)做地形跟隨，特別是如果在障礙物后，地面與障礙物之前不在同一水平上的情況下。障礙物出現(xiàn)的數(shù)據(jù)校正/補(bǔ)償多種情況下，超聲傳感器進(jìn)行的距離遙測可能受到障礙物的干擾。第一現(xiàn)象在圖9中示出，其中可以看到，在水平行進(jìn)中的無人駕駛飛機(jī)(連續(xù)位置174到180)就在障礙物越過(位置180)后易于丟失高度。這種現(xiàn)象是由于以下事實(shí)，即使無人駕駛飛機(jī)飛過障礙物(位置180和182)，波束16仍舊保持朝障礙物取向，因?yàn)闊o人駕駛飛機(jī)略為向前傾斜(因此水平速度能被添加其上)。因此，遙測儀發(fā)現(xiàn)障礙物遠(yuǎn)離并且將部分水平速度轉(zhuǎn)化為垂直速度：此后估計(jì)器會(huì)錯(cuò)誤地估計(jì)無人駕駛飛機(jī)在爬升并且應(yīng)用補(bǔ)償偏移，該補(bǔ)償偏移實(shí)際上會(huì)導(dǎo)致無人駕駛飛機(jī)高度的丟失(位置182)。附圖10示出在附圖9的配置中，飛越障礙物之前、期間以及之后的多種信號(超聲遙測儀傳送的測量值、估計(jì)器傳送的高度以及拒絕超聲測量值的布爾指示器)的變化：-當(dāng)無人駕駛飛機(jī)接近障礙物(附圖9的位置176)，超聲測量值會(huì)呈現(xiàn)下降，但是超聲測量值沒有結(jié)果，因?yàn)槠鋵?yīng)于超聲測量值被拒絕的時(shí)間段；-另一方面，就在障礙物越過(位置180)之后，測量值不會(huì)再被拒絕并且由于無人駕駛飛機(jī)的傾斜，約15厘米的高度虛擬增加導(dǎo)致估計(jì)器通過重新計(jì)算偏移來應(yīng)用校正測量值以補(bǔ)償該(假設(shè))增加，通過修改設(shè)定點(diǎn)從而下降15厘米。為了彌補(bǔ)這種現(xiàn)象并且避免無人駕駛飛機(jī)經(jīng)常丟失高度，本發(fā)明提出應(yīng)用管理障礙物跳躍并管理偏移的算法，其作用通過附圖11的計(jì)時(shí)圖來示出(與附圖10的那些一致，但應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的管理算法)。當(dāng)無人駕駛飛機(jī)檢測到飛越障礙物且障礙物清理后，且當(dāng)滿足以下兩個(gè)條件時(shí)激活該算法：-在超聲傳感器測量值中出現(xiàn)符號相反的兩個(gè)連續(xù)跳躍(附圖11中的S+和S-)，以及-在第一個(gè)跳躍時(shí)和第二個(gè)跳躍時(shí)由超聲傳感器傳送基本上相等的距離值(一個(gè)預(yù)設(shè)的閾值內(nèi))(附圖11的d1和d2)。如果滿足這些條件，那么認(rèn)為i)障礙物已被飛過并清理，并且ii)障礙物后的地面水平與障礙物前的基本相同。這種情況下，不再重新計(jì)算偏移，而是強(qiáng)制使用障礙物清理之前的值。該校正的作用在附圖11中、估計(jì)高度X處可以看到，其中可以看到，在障礙物越過后，高度估計(jì)值基本上回到障礙物被接近和清理之前的水平。換句話說，障礙物存在時(shí)，盡管存在先前注意到的測量值上的15厘米誤差，但是當(dāng)超聲傳感器的測量值不再被拒絕時(shí)，該誤差隨后被校正。因此障礙物之前和之后，超聲傳感器測量值和高度估計(jì)之間的差是相同的，并且高度丟失現(xiàn)象消除了。作為預(yù)防措施，僅當(dāng)?shù)孛尜|(zhì)量被認(rèn)為好時(shí)才激活檢測和補(bǔ)償算法，因?yàn)楫?dāng)飛過反射質(zhì)量差的障礙物時(shí)觀測的超聲傳感器測量值的變化過高。由障礙物產(chǎn)生的第二現(xiàn)象在無人駕駛飛機(jī)在障礙物邊緣處在定點(diǎn)條件下發(fā)生。這種情形在附圖12的184處示出。當(dāng)無人駕駛飛機(jī)在尖銳障礙物(例如桌子邊緣)的邊緣處在定點(diǎn)條件時(shí)，超聲傳感器提供的測量值很不穩(wěn)定并且總在兩個(gè)值間跳躍，即從無人駕駛飛機(jī)到桌子的距離和從無人駕駛飛機(jī)到地面的距離。附圖13示出原始測量值的這些變化，以及拒絕超聲信號的布爾指示器的連續(xù)狀態(tài)。上述公開的要求至少五個(gè)連續(xù)順應(yīng)測量值來確認(rèn)超聲傳感器給出的測量值的一致性測試在這種情況下導(dǎo)致非常頻繁的拒絕，使得無人駕駛飛機(jī)在定點(diǎn)條件下無法正確維持其高度：實(shí)際上，這種情況下，高度評估主要基于壓強(qiáng)傳感器，但是壓強(qiáng)傳感器的準(zhǔn)確性不足以在定點(diǎn)條件下提供適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。然而這種情況下拒絕超聲測量值很可惜，因?yàn)槌颂S外，測量值十分穩(wěn)定并且很容易看出無人駕駛飛機(jī)的高度變化，在附圖13中為50厘米量級，這對應(yīng)于壓強(qiáng)傳感器的性能。為了彌補(bǔ)第二現(xiàn)象，當(dāng)無人駕駛飛機(jī)處于定點(diǎn)條件時(shí)(該飛行條件已知并且與無人駕駛飛機(jī)的“自動(dòng)操控”狀態(tài)相對應(yīng))激活特定的算法。跳躍被定義為超聲傳感器測量值上(例如至少50厘米)的差別。當(dāng)檢測到該跳躍時(shí)，將跳躍值從最近五個(gè)測量值的歷史中記錄的后續(xù)測量值扣除。因此歷史不再包含原始測量值，而是消除跳躍后經(jīng)平滑的測量值。如果不考慮跳躍的情況下測量值是穩(wěn)定的，這樣會(huì)產(chǎn)生相對均勻的曲線，不會(huì)觸發(fā)一致性檢查算法的測量值拒絕。另一方面，在質(zhì)量差的地面情況下，超聲傳感器測量值有噪聲并且包含所有頻率下的變化。這種情況下，即使消除跳躍，結(jié)果仍然有噪聲并且一致性檢查算法繼續(xù)適當(dāng)操作來確認(rèn)順應(yīng)的測量值。附圖14中示出所獲得的結(jié)果：跳躍情況下，僅拒絕第一測量值，并且不再需要等待五個(gè)后續(xù)測量值來重新獲得對超聲測量值的確認(rèn)。另外，障礙物跳躍管理算法的使用確保了地面的絕對參考不丟失：超聲信號的偏移在兩個(gè)數(shù)值之間振蕩，但不發(fā)散，并且無人駕駛飛機(jī)正確地保持其高度：附圖14中，觀測到非常低的高度變化，這在計(jì)時(shí)圖的開始和結(jié)束之間不超過10厘米。容易干擾超聲傳感器的操作的第三現(xiàn)象是由于任何回波的突然消失而從傳感器傳送的任何測量值的丟失導(dǎo)致的。該現(xiàn)象的實(shí)例在附圖15中示出：無人駕駛飛機(jī)在房間內(nèi)以相對低的高度行進(jìn)，例如距離地板1m(位置186和188)，然后穿過窗戶(位置190)。如果房間在樓上，那么無人駕駛飛機(jī)在高得多的地方結(jié)束，例如距離地面10m。這種情況下，由于壓強(qiáng)傳感器，估計(jì)器傳送的高度值繼續(xù)由不再更新的偏移來結(jié)合。然而，該偏移很重要，因?yàn)橥ㄟ^與無人駕駛飛機(jī)高度的差，它可以允許計(jì)算到地面的距離，這是重要的參數(shù)，尤其是對于用于分析用于評估無人駕駛飛機(jī)水平速度的垂直相機(jī)圖像的景像算法。當(dāng)超聲測量值丟失時(shí)，返回?zé)o人駕駛飛機(jī)計(jì)算器的到地面距離是被最近計(jì)算的偏移校正的估計(jì)高度。在附圖15所述情況下，無人駕駛飛機(jī)穿過窗戶后(位置190)，到地面的距離仍然認(rèn)為等于1m，這樣如果無人駕駛飛機(jī)向下飛，例如，2m(位置192)，那么使用偏移后到地面的距離將會(huì)是-1m，這是不一致的值。為了彌補(bǔ)這種現(xiàn)象，本發(fā)明提出特定偏移管理算法，當(dāng)無人駕駛飛機(jī)在較高的高度時(shí)(“較高高度”是高于超聲遙測傳感器的操作范圍的高度，通常為高于6m的高度)執(zhí)行該算法。當(dāng)超聲傳感器的測量值消失持續(xù)時(shí)間大于例如2s時(shí)，這就意味著無人駕駛飛機(jī)遠(yuǎn)高于地面，并且到地面的距離值基于記憶的偏移進(jìn)行評估：-如果該距離高于6m，那么操作不被修改并且記錄偏移值；-如果小于6m，這意味著它不正確并且無人駕駛飛機(jī)很可能飛過落差上方(已經(jīng)飛過窗戶，已經(jīng)飛過孔洞等)。后一種情況下，偏移必需被修改：-如果存在適當(dāng)?shù)挠涗浧浦担瑢⑷』夭⑹褂迷撈浦担?相反情況下，到地面的距離固定在任意值，例如6m。附圖16示出當(dāng)無人駕駛飛機(jī)在院子飛行時(shí)獲得的結(jié)果。在開始處，無人駕駛飛機(jī)從地面起飛。上升階段(t＝15s到t＝20s)過程中，到地面的距離保持在超聲遙測傳感器的操作范圍內(nèi)，并且由此在超聲傳感器信號的分析獲得的偏移校正后，高度由估計(jì)器適當(dāng)?shù)脑u估。從t＝20s時(shí)，無人駕駛飛機(jī)的高度接近超聲傳感器范圍的極限，并且觀測到超聲信號的丟失，這重復(fù)出現(xiàn)直到t＞32s時(shí)信號完全丟失。t＝33s后，當(dāng)高度高于4m時(shí)，保持并記憶那時(shí)記錄的最后偏移值。朝向t＝37s，無人駕駛飛機(jī)運(yùn)動(dòng)靠近墻，這產(chǎn)生某些回波的返回，然后當(dāng)無人駕駛飛機(jī)離開墻時(shí)會(huì)消失。由于墻上鎖導(dǎo)致的超聲信號的重現(xiàn)/消失之后，先前記憶的偏移被應(yīng)用，這允許保持距離地面的距離基本上恒定，盡管該鎖定期間該值的測量值出現(xiàn)突然的低谷。需要注意的是，附圖16的實(shí)例中，到地面的距離在飛行的開始處能夠被估計(jì)，這使得它能夠在窗口鎖定之后被恢復(fù)。在附圖15的實(shí)例中，隨著從窗戶直接起飛，沒有記憶的偏移，并且到地面的距離被任意固定在6m。