一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置的制作方法

1.本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置。


背景技术：

2.目前在利用微型无人机巡检电力及能源系统线路等方面已经有了很多的应用，但是在矿井、管道、隧道等室内复杂环境的情况，无人机的飞行常常存在问题；传统的无人机控制方法主要是通过无人机上面携带的惯性测量单元来获得无人机的姿态数据，然后输入到控制器去对无人机进行控制，但是由于缺少位置测量单元，单纯依靠惯性导航系统来对位置进行估计误差较大，所以无人机难以保持在一个点稳定飞行；要使无人机保持在一个点稳定飞行通常需要靠飞行操作员通过操纵遥控器来进行精确的控制，这对飞行操作员的操作能力要求较高，且抗干扰性不强，在实际应用中具有局限性。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，扩大无人机在实际应用中的使用范围。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，所述使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置包括改进遥控系统、视觉位置估计系统和无人机控制系统，所述改进遥控系统与所述无人机控制系统通过无线通信链路连接，所述视觉位置估计系统与所述无人机控制系统通过uart总线连接；
5.所述改进遥控系统，用于根据改进后的无人机控制方法，利用sbus协议将遥控器的摇杆偏移数据进行传输；
6.所述视觉位置估计系统，用于获取当前无人机的图像数据，并使用半密集深度图重建环境，同时估计双目事件摄像机平台的姿态，并将估计的得到的位置和姿态数据传输至所述无人机控制系统；
7.所述无人机控制系统，用于接收所述摇杆偏移数据和所述视觉位置估计系统处理后的数据，并根据对所有的数据进行转换和计算结果，对当前所述无人机的位置和姿态进行控制。
8.其中，所述无人机控制系统包括飞行控制模块和多个距离感知模块，所述飞行控制模块与所述飞行控制模块和多个所述距离感知模块连接，多个所述距离感知模块还与所述飞行控制模块连接；
9.所述飞行控制模块，用于使用地址轮询法获取所述距离感知模块获取的感知距离，并接收所述改进遥控系统和所述视觉位置估计系统传输的数据；然后根据接收的所有数据，对当前所述无人机飞行进行调整；
10.多个所述距离感知模块，用于获取当前时点无人机的前、后、左、右、上、下六个方向与墙壁或者障碍物之间的所述感知距离。
11.其中，所述无人机控制系统还包括惯性测量模块，所述惯性测量模块与所述飞行控制模块连接；
12.所述惯性测量模块，用于获取当前所述无人机的惯性数据，并传输至所述飞行控制模块中。
13.其中，所述飞行控制模块包括位置控制单元、姿态控制单元和控制量转换单元，所述位置控制单元与所述视觉位置估计系统连接，所述姿态控制单元与所述惯性测量模块和所述位置控制单元连接，所述控制量转换单元与多个所述距离感知模块、所述改进遥控系统和所述位置控制单元连接；
14.所述控制量转换单元，用于对接收到的所述感知距离和所述摇杆偏移数据进行控制量的转换处理；
15.所述位置控制单元，用于结合所述视觉位置估计系统的数据，对转换后的数据进行位置环计算，得到对应的姿态数据；
16.所述姿态控制单元，用于根据所述姿态数据和所述惯性测量模块的所述惯性数据进行倾斜角度的计算。
17.其中，所述视觉位置估计系统包括双目相机模块和视觉数据处理模块，所述视觉处理模块与所述双目相机模块通过usb接口连接；
18.所述双目相机模块，用于采集当前所述无人机的环境图像，并通过usb接口向所述视觉数据处理模块传输对应的像素亮度变化数据；
19.所述视觉数据处理模块，用于根据所述像素亮度变化数据，使用半密集深度图重建环境，并估计所述双目相机模块的姿态。
20.其中，对所述摇杆偏移数据的转换方法为：
21.根据所述改进遥控系统的遥控周期，分别对所述改进遥控系统产生的高度控制量、左右移动控制量、前后移动控制量、偏航角控制量进行积分，完成控制量的转换，其中，所述遥控周期为遥控器的摇杆从零位，到非零位，再到零位的时间。
22.其中，所述改进后的无人机控制方法为：
23.利用左手的摇杆的y轴对无人机高度的控制，其中高度控制的依据为无人机对地和对天的高度的比值；利用左手的摇杆的x轴对偏航角进行控制，摇杆偏移量是多少，则偏航角偏移的角度值就是多少；利用右手的摇杆的x轴、y轴用来对无人机前进和后退、左移和右移的控制，其中前进后退、左移右移的依据为无人机前后、左右与墙壁或者障碍物距离的比例。
24.本发明的一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，根据改进后的无人机控制方法，获取改进遥控系统产生的摇杆偏移数据，并利用所述视觉位置估计系统采集当前无人机的环境图像数据，通过无人机控制系统对所述摇杆偏移数据和获取的感知距离进行控制量转换，并将转换结果进行位置环和姿态环的数据计算，根据计算结果，对当前所述无人机进行位置和姿态的控制，增强无人机飞行的安全性，并且有效解决无人机在室内巡检时由于光线较暗而导致传统相机无法工作的问题，扩大无人机在实际应用中的使用范围。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本发明提供的一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置的结构示意图。
27.图2是本发明提供的无人机控制系统的结构示意图。
28.图3是本发明提供的飞行控制模块的结构示意图。
29.图4是本发明提供的视觉位置估计系统的结构示意图。
[0030]1‑
改进遥控系统、2
‑
视觉位置估计系统、3
‑
无人机控制系统、31
‑
飞行控制模块、32
‑
距离感知模块、33
‑
惯性测量模块、311
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位置控制单元、312
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姿态控制单元、313
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控制量转换单元、314
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混控单元、21
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双目相机模块、22
‑
视觉数据处理模块、211
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双目事件相机、212
‑
红外主动发光单元、213
‑
红外滤光单元。
具体实施方式
[0031]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0032]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0033]
请参阅图1至图4，本发明提供一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，所述使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置包括改进遥控系统1、视觉位置估计系统2和无人机控制系统3，所述改进遥控系统1与所述无人机控制系统3通过无线通信链路连接，所述视觉位置估计系统2与所述无人机控制系统3通过uart总线连接；
[0034]
所述改进遥控系统1，用于根据改进后的无人机控制方法，利用sbus协议将遥控器的摇杆偏移数据进行传输；其中，传输的数据为从遥控器获得到的摇杆数据的pwm量，通过遥控器配套的接收机进行数据的通信；
[0035]
所述视觉位置估计系统2，用于获取当前无人机的图像数据，并使用半密集深度图重建环境，同时估计双目事件摄像机平台的姿态，并将估计的得到的位置和姿态数据传输至所述无人机控制系统3；
[0036]
所述无人机控制系统3，用于接收所述摇杆偏移数据和所述视觉位置估计系统2处理后的数据，并根据对所有的数据进行转换和计算结果，对当前所述无人机的位置和姿态进行控制。
[0037]
在本实施方式中，当操作者在室内狭窄的环境下使用无人机时，基于所述改进遥控系统1上的遥感的操作，会产生所述摇杆偏移数据，根据改进后的无人机控制方法，利用
sbus协议将遥控器的摇杆偏移数据进行传输；由于无人机在飞行时会产生震动，传统的相机需要通过一定的曝光时间才能获取到完整的图像，使用传统相机的方案会由于无人机的震动而产生图像模糊的问题；而且，传统的相机动态范围较低，在光线不均匀的环境下获取的图像效果不佳，故传统的相机无法满足无人机视觉位置估计的要求；而在所述无人机上搭载了所述视觉位置估计系统2，利用所述视觉位置估计系统2来实现无人机的位置估计并输入到所述无人机控制系统3的位置环；并且能够在光线较暗的环境下也能够正常工作。
[0038]
所述无人机控制系统3能在无人机的前、后、左、右、上、下六个方向，测量无人机的这六个方向与墙壁或者障碍物的距离，然后根据这些距离执行相应的无人机飞行策略，并且对所述摇杆偏移数据和所述视觉位置估计系统2处理后的数据进行转换和计算，根据计算结果对当前所述无人机的位置和姿态进行控制。而所述无人机控制系统3与所述视觉位置估计系统2之间通过自定义的数据协议，通过uart总线进行数据传输，数据传输速率为115200bps；数据解析部分通过c或者c 语言编写自定义的数据解析程序，然后编译烧录到无人机的飞控上面实现。所述的自定义的数据协议的格式为：
[0039]
帧头xyzθφψ校验位
[0040]
其中，帧头为8位的char型数据，x,y,z,θ,φ,ψ分别为32位float型的数据，校验位为8位的char型数据，其中校验位的获取方法为奇偶校验或者crc校验。
[0041]
当无人机飞行控制系统3接收到视觉位置估计系统2估计出来的位置和姿态数据之后，分别输入到飞行控制模块的位置控制单元311和姿态控制单元312，然后通过自抗扰控制器对输入量(期望值)以及反馈量(视觉位置估计系统的估计值和imu的测量值)的计算，得到电机的输出量，从而控制电机的转速，达到稳定飞行的效果。
[0042]
其中，所述的改良后的无人机控制方法是通过c或者c 语言编写上述的控制策略程序，然后编译烧录到无人机控制系统3上面实现，所述的无人机遥控器可使用普通的遥控器就可以达到要求，具体步骤如下：左手的摇杆的y轴用来对无人机高度的控制，其中高度控制的依据为无人机对地和对天的高度的比值；左手的摇杆的x轴用来对偏航角进行控制，摇杆偏移量是多少，则偏航角偏移的角度值就是多少；右手的摇杆的x轴、y轴用来对无人机前进和后退、左移和右移的控制，其中前进后退、左移右移的依据为无人机前后、左右与墙壁或者障碍物距离的比例。具体如下：定义无人机的机身与上面的墙壁的距离为x1，无人机与下面的地板的距离为x2,左手遥控器的满度值为h，y轴的偏移值为a，则对应的计算公式为：
[0043][0044]
进一步的，所述无人机控制系统3包括飞行控制模块31和多个距离感知模块32，所述飞行控制模块31与所述飞行控制模块31和多个所述距离感知模块32连接，多个所述距离感知模块32还与所述飞行控制模块31连接；
[0045]
所述飞行控制模块31，用于使用地址轮询法获取所述距离感知模块32获取的感知距离，并接收所述改进遥控系统1和所述视觉位置估计系统2传输的数据；然后根据接收的所有数据，对当前所述无人机飞行进行调整；
[0046]
多个所述距离感知模块32，用于获取当前时点无人机的前、后、左、右、上、下六个方向与墙壁或者障碍物之间的所述感知距离。
[0047]
在本实施方式中，多个所述距离感知模块32分别放在无人机的前、后、左、右、上、下六个方向，用来测量无人机的这六个方向与墙壁或者障碍物的感知距离，然后根据这些感知距离执行相应的无人机飞行策略；机身距离感知单元可以使用超声波测距单元和激光测距单元来实现；多个所述距离感知模块32通过串口总线与所述飞行控制模块31连接，所述飞行控制模块31使用地址轮询法对多个所述距离感知模块32进行轮询而获得到距离数据，所述飞行控制模块31使用一款基于arm的嵌入式芯片作为主控芯片，主要用来运行无人机自抗扰控制算法的程序以及一些飞行策略，然后对无人机进行飞行控制。
[0048]
其中，所述的根据无人机机身所述距离感知模块32获取到的感知距离数据执行相应的无人机飞行策略具体的实现方法为：当无人机的某个方向与障碍物的距离或墙壁的距离小于或等于无人机设定的安全距离时，无人机无法继续往那个方向飞行。
[0049]
本发明设计的基于“x”字型的四旋翼无人机，该无人机前、后、左、右、上、下都装有(距离感知模块32以高精度超声波测距传感器为例)高精度的超声波传感器，分别用来检测前、后、左、右、上、下六个方向与障碍物或者墙壁的距离，然后将获得的数据发送给飞行控制模块31，飞行控制模块31根据这些数值来判断是否允许继续往某个方向飞行。定义的无人机飞行方向为y轴正方向为无人机的前方向，y轴负方向为无人机的后方向；x轴正方向为无人机的右方向，x轴负方向为无人机的左方向；z轴的正方向为无人机的上方向，z轴的负方向为无人机的下方向。无人机的飞行控制模块31采用基于amr核的可编程的嵌入式芯片，板载的imu单元用来采集无人机的姿态数据，然后输入到无人机的控制器，来对无人机进行姿态控制。六个超声波传感器通过串口总线与飞行控制模块31连接，飞行控制模块31通过使用程序来对六个超声波传感器使用地址轮询法来获得到距离数据。
[0050]
在无人机飞行时，通过超声波测距传感器来检测六个方向的距离书，当某个方向与障碍物的距离或墙壁的距离小于或等于无人机设定的安全距离时，无人机无法继续往那个方向飞行；其中，安全距离应该根据不同的无人机机型的尺寸来进行测量然后确定。
[0051]
进一步的，所述无人机控制系统3还包括惯性测量模块33，所述惯性测量模块33与所述飞行控制模块31连接；
[0052]
所述惯性测量模块33，用于获取当前所述无人机的惯性数据，并传输至所述飞行控制模块31中。
[0053]
在本实施方式中，利用所述惯性测量模块33获取当前所述无人机的惯性数据，并传输至所述飞行控制模块31中进行对应的数据计算和处理。
[0054]
进一步的，所述飞行控制模块31包括位置控制单元311、姿态控制单元312和控制量转换单元313，所述位置控制单元311与所述视觉位置估计系统2连接，所述姿态控制单元312与所述惯性测量模块33和所述位置控制单元311连接，所述控制量转换单元313与多个所述距离感知模块32、所述改进遥控系统1和所述位置控制单元311连接；
[0055]
所述控制量转换单元313，用于对接收到的所述感知距离和所述摇杆偏移数据进行控制量的转换处理；
[0056]
所述位置控制单元311，用于结合所述视觉位置估计系统2的数据，对转换后的数据进行位置环计算，得到对应的姿态数据；
[0057]
所述姿态控制单元312，用于根据所述姿态数据和所述惯性测量模块33的所述惯性数据进行倾斜角度的计算。
[0058]
在本实施方式中，视觉位置估计线条估计得到的位置数据作为位置环的反馈输入数据；使用惯性测量模块33测量得到的惯性数据作为姿态环的反馈输入数据。其中，改良后的遥控器的控制方法和根据无人机机身距离感知模块32获取到的感知距离执行相应的无人机飞行策略在控制量转换模块实现。
[0059]
所述的控制量转换模块实现的遥控器控制量转换的方法为：在使用无线遥控器来对无人机进行控制的这段时间里，对遥控器发送过来的这四个控制量分别进行积分，分别为高度控制量、左右移动控制量、前后移动控制量、偏航角控制量；积分结果也就是转换结果输入到所述位置控制单元311，然后所述姿态控制单元312进行计算，计算结果输出给电机，实现对无人机进行相应飞行的控制；当遥控器的摇杆从开始控制到控制结束控制，即遥控器的摇杆从零位，到非零位，再到零位这段时间作为一个积分时间，遥控结束或者遥控器的摇杆归回零位时，无人机在当前点悬停。这四个控制量通过所述控制量转换单元313，然后输出转换后的值。所述位置控制单元311的位置环进行计算之后输出无人机的姿态数据；无人机通过姿态也就是x轴、y轴的倾斜角度来控制无人机的移动，这部分的计算在所述姿态控制单元312来完成，当无人机达到期望的位置的时候就停止下来，在当前的点悬停，也就是稳定在这个点不动。
[0060]
进一步的，所述飞行控制模块31还包括混控单元314，所述混控单元314与所述姿态控制单元312连接；
[0061]
所述混控单元314，用于根据所述姿态数据控制当前所述无人机上的多个电机的升力。
[0062]
在本实施方式中，所述混控单元314实现了虚拟控制量到四个电机控制量的转换，也就是通过控制四个电机的升力来控制无人机的总力矩来实现无人机的角度倾斜。无人机倾斜之后会由于重力的作用产生横向的力，从而使无人机运动。其中，由于角度倾斜，在四个方向由于合力的作用产生的力会产生加速度，其计算公式如下：
[0063][0064]
其中，自抗扰控制器的实现包括跟踪微分器(td)、扩张状态观测器(eso)和非线性状态误差反馈(nlsef)组成，自抗扰控制器的实现方法与传统的自抗扰控制器一致，需要将控制器离散化然后以程序代码来实现。其中，自抗扰控制器实现方法如下：
[0065]
跟踪微分器：
[0066][0067]
扩展状态观测器：
[0068]
[0069]
非线性状态误差反馈：
[0070][0071][0072]
进一步的，所述视觉位置估计系统2包括双目相机模块21和视觉数据处理模块22，所述视觉处理模块与所述双目相机模块21通过usb接口连接；
[0073]
所述双目相机模块21，用于采集当前所述无人机的环境图像，并通过usb接口向所述视觉数据处理模块22传输对应的像素亮度变化数据；
[0074]
所述视觉数据处理模块22，用于根据所述像素亮度变化数据，使用半密集深度图重建环境，并估计所述双目相机模块21的姿态。
[0075]
在本实施方式中，所述视觉位置估计系统2采用一种基于双目事件相机211的位置估计方法，用来实现无人机的位置估计并输入到所述位置控制单元311。其中，所述双目相机模块21是一种新型的传感器，输出的是像素亮度变化的情况，能具有很高的帧率。所述的基于视觉的无人机位置估计单元包含一个所述双目相机模块21和一个基于arm核的视觉数据处理模块22。其中，基于arm核的视觉数据处理模块22用来处理摄像头的图像数据，然后通过算法来对无人机的位置进行估计；基于arm核的视觉数据处理模块22带有多个gpu单元，用于图像数据的加速处理，其中cpu最好是四核心的，以满足计算要求，推荐的配置可以参考nvidia
‑
tx2开发板的配置或者直接用此款开发板；除此之外，该计算单元还有usb接口，其中usb2.0或者usb3.0都可以满足要求，该usb接口用来连接事件相机进行驱动以及数据传输的功能。
[0076]
其中，所述的视觉位置估计系统2包含主要包括三个重要模块：数据处理、tracking和mapping；双目相机模块21位置估计方法如下：
[0077]
从校准后的相机获取到的数据输入到视觉里程计系统，并在使用半密集深度图重建环境的同时估计双目事件摄像机平台的姿态。其中，tracking部分使用ts negative(time surfaces negative，简称tsn)，定义为其值越小意味着距离真实边缘越接近。在tracking时，需要根据已有的mapping结果(local map)，将已知逆深度的边界点投影到图像帧上，计算对应的tsn的数值，进行相加，越小这意味着投影的参数越正确。定义的目标函数为：
[0078][0079]
其中x为图像的像素点，s为参考帧中具有有效逆深度的像素集合，w(...)为仿射变换函数，ρ为已知的逆深度，θ为运动参数，θ
*
为θ的估计值，函数的意义为寻找一个最佳的θ，使tsn尽可能小。
[0080]
其中，深度估计部分通过tracking得到的轨迹进行运动补偿，然后估计得到一个事件的逆深度ρ。当在估计t时刻的一个事件的深度ρ时，可以得到这个事件在左右目的坐标定义的目标函数为：
[0081][0082]
其中，t表示时刻，x为图像的像素点，函数c(...)为求两个对应像素之间的时间差异函数，ρ为已知的逆深度，ρ
*
为估计值，δ为时间参数，t
left
、t
right
为该像素点在这段时间内的ts对应的值，t为摄像机的轨迹，函数的意义为经过当前假设逆深度投影后，经过对应时间戳投影到指定时刻的frame。
[0083]
进一步的，所述双目相机模块21包括双目事件相机211、红外主动发光单元212、红外滤光单元213，所述红外主动发光单元212和所述红外滤光单元213均与所述双目事件相机211连接，所述双目事件相机211与所述视觉数据处理模块22连接；
[0084]
所述双目事件相机211，用于获取当前所述无人机的环境图像数据；
[0085]
所述红外主动发光单元212，用于在所述双目事件相机211工作过程中，发出红外光；
[0086]
所述红外滤光单元213，用于对所述双目事件相机211获取图像数据时，滤除红外光。
[0087]
在本实施方式中，所述双目相机模块21包括双目事件相机211、红外主动发光单元212、红外滤光单元213，所述双目事件相机211是一种新型的传感器，输出的是像素亮度变化的情况，能具有很高的帧率。红外滤光单元213和红外主动发光单元212，以使事件相机能够在光线较暗的环境下也能够正常工作。
[0088]
本发明的一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，根据改进后的无人机控制方法，获取改进遥控系统1产生的摇杆偏移数据，并利用所述视觉位置估计系统2采集当前无人机的环境图像数据，通过无人机控制系统3对所述摇杆偏移数据和获取的感知距离进行控制量转换，并将转换结果进行位置环和姿态环的数据计算，根据计算结果，对当前所述无人机进行位置和姿态的控制，增强无人机飞行的安全性，并且有效解决无人机在室内巡检时由于光线较暗而导致传统相机无法工作的问题，扩大无人机在实际应用中的使用范围。
[0089]
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，其特征在于，所述使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置包括改进遥控系统、视觉位置估计系统和无人机控制系统，所述改进遥控系统与所述无人机控制系统通过无线通信链路连接，所述视觉位置估计系统与所述无人机控制系统通过uart总线连接；所述改进遥控系统，用于根据改进后的无人机控制方法，利用sbus协议将遥控器的摇杆偏移数据进行传输；所述视觉位置估计系统，用于获取当前无人机的图像数据，并使用半密集深度图重建环境，同时估计双目事件摄像机平台的姿态，并将估计的得到的位置和姿态数据传输至所述无人机控制系统；所述无人机控制系统，用于接收所述摇杆偏移数据和所述视觉位置估计系统处理后的数据，并根据对所有的数据进行转换和计算结果，对当前所述无人机的位置和姿态进行控制。2.如权利要求1所述的使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，其特征在于，所述无人机控制系统包括飞行控制模块和多个距离感知模块，所述飞行控制模块与所述飞行控制模块和多个所述距离感知模块连接，多个所述距离感知模块还与所述飞行控制模块连接；所述飞行控制模块，用于使用地址轮询法获取所述距离感知模块获取的感知距离，并接收所述改进遥控系统和所述视觉位置估计系统传输的数据；然后根据接收的所有数据，对当前所述无人机飞行进行调整；多个所述距离感知模块，用于获取当前时点无人机的前、后、左、右、上、下六个方向与墙壁或者障碍物之间的所述感知距离。3.如权利要求2所述的使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，其特征在于，所述无人机控制系统还包括惯性测量模块，所述惯性测量模块与所述飞行控制模块连接；所述惯性测量模块，用于获取当前所述无人机的惯性数据，并传输至所述飞行控制模块中。4.如权利要求3所述的使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，其特征在于，所述飞行控制模块包括位置控制单元、姿态控制单元和控制量转换单元，所述位置控制单元与所述视觉位置估计系统连接，所述姿态控制单元与所述惯性测量模块和所述位置控制单元连接，所述控制量转换单元与多个所述距离感知模块、所述改进遥控系统和所述位置控制单元连接；所述控制量转换单元，用于对接收到的所述感知距离和所述摇杆偏移数据进行控制量的转换处理；所述位置控制单元，用于结合所述视觉位置估计系统的数据，对转换后的数据进行位置环计算，得到对应的姿态数据；所述姿态控制单元，用于根据所述姿态数据和所述惯性测量模块的所述惯性数据进行倾斜角度的计算。5.如权利要求1所述的使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，其特征在于，所述视觉位置估计系统包括双目相机模块和视觉数据处理模块，所述视觉处理模块与
所述双目相机模块通过usb接口连接；所述双目相机模块，用于采集当前所述无人机的环境图像，并通过usb接口向所述视觉数据处理模块传输对应的像素亮度变化数据；所述视觉数据处理模块，用于根据所述像素亮度变化数据，使用半密集深度图重建环境，并估计所述双目相机模块的姿态。6.如权利要求1所述的使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，其特征在于，对所述摇杆偏移数据的转换方法为：根据所述改进遥控系统的遥控周期，分别对所述改进遥控系统产生的高度控制量、左右移动控制量、前后移动控制量、偏航角控制量进行积分，完成控制量的转换，其中，所述遥控周期为遥控器的摇杆从零位，到非零位，再到零位的时间。7.如权利要求1所述的使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，其特征在于，所述改进后的无人机控制方法为：利用左手的摇杆的y轴对无人机高度的控制，其中高度控制的依据为无人机对地和对天的高度的比值；利用左手的摇杆的x轴对偏航角进行控制，摇杆偏移量是多少，则偏航角偏移的角度值就是多少；利用右手的摇杆的x轴、y轴用来对无人机前进和后退、左移和右移的控制，其中前进后退、左移右移的依据为无人机前后、左右与墙壁或者障碍物距离的比例。
技术总结
本发明公开了一种使用事件相机位置反馈的无人机自抗扰控制装置，根据改进后的无人机控制方法，获取改进遥控系统产生的摇杆偏移数据，并利用所述视觉位置估计系统采集当前无人机的环境图像数据，通过无人机控制系统对所述摇杆偏移数据和获取的感知距离进行控制量转换，并将转换结果进行位置环和姿态环的数据计算，根据计算结果，对当前所述无人机进行位置和姿态的控制，增强无人机飞行的安全性，并且有效解决无人机在室内巡检时由于光线较暗而导致传统相机无法工作的问题，扩大无人机在实际应用中的使用范围。际应用中的使用范围。际应用中的使用范围。


技术研发人员：张琦 韦耀星 李晓 施允堃 许涵
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：2021.02.26
技术公布日：2021/6/29