1.一种室内无人机导航方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1,采用三轴陀螺仪测量无人机的角速度,并采用多组超声波测距传感器测量超声波信号、采用温度传感器测量室内的温度数据,其中,所述超声波测距传感器为6组,分别安装于所述无人机上多个固定位置处;
步骤S2,根据所述室内的温度数据对测量的超声波信号进行温度补偿;
步骤S3,利用温度补偿后的超声波信号分别计算所述无人机与室内的四壁、天花板和地板的距离,并根据无人机与室内的四壁、天花板和地板的距离反向定位出所述无人机的位置;
步骤S4,根据所述无人机的角速度,计算所述无人机的姿态角,包括如下步骤:步骤S41,建立机体坐标系和导航坐标系;
步骤S42,根据所述无人机的角速度计算所述无人机在所述机体坐标系和导航坐标系下,机体转动的旋转矩阵,并根据所述旋转矩阵计算所述无人机的飞机姿态矩阵;
步骤S43,根据所述飞机姿态矩阵计算所述无人机的飞行姿态角。
2.如权利要求1所述的室内无人机导航方法,其特征在于,在所述步骤S42中,所述飞行姿态角为机体按照以下顺序转动时的角度:绕Z轴转动的角度ψ,绕Y轴转动的角度θ,绕X轴转动的角度Ф。
3.如权利要求1所述的室内无人机导航方法,其特征在于,在所述步骤S42中,所述旋转矩阵为(c1,c2,c3),根据绕z轴转动ψ角,计算得到
根据绕y轴转动θ角,计算得到
根据绕x轴转动Ф角,计算得到
4.如权利要求3所述的室内无人机导航方法,其特征在于,在所述步骤S42中,根据所述旋转矩阵计算所述无人机的飞机姿态矩阵,包括如下步骤:根据所述旋转矩阵将参考体系变化至载体系,
然后计算所述飞机姿态矩阵 为:
5.如权利要求4所述的室内无人机导航方法,其特征在于,在所述步骤S43中,所述无人机的飞行姿态角分别为:
6.一种无人机,其特征在于,包括:电源模块、电池、电机、电机驱动模块、多个超声波测距传感器、温度传感器、陀螺仪和控制芯片,其中,所述电池与所述电源模块、所述电机和所述控制芯片分别相连,
所述电机驱动模块的一端与所述电机相连,另一端与所述控制芯片的脉冲宽带调制单元相连,用于在所述脉冲宽带调制单元输出的PWM脉冲信号的控制下驱动所述电机工作;
所述多个超声波传感器与所述控制芯片的监测端口相连,用于测量超声波信号并传送至所述控制芯片,所述无人机为四旋翼无人机,所述多个超声波传感器分别固定于所述四旋翼无人机的四个机翼和中心位置处;
所述温度传感器与所述控制芯片的监测端口相连,用于测量室内的温度数据并传送至所述控制芯片;
所述陀螺仪与所述控制芯片的SPI接口相连,用于测量所述无人机的角速度并传送至所述控制芯片;
所述控制芯片根据所述室内的温度数据对测量的超声波信号进行温度补偿,利用温度补偿后的超声波信号分别计算所述无人机与室内的四壁、天花板和地板的距离,并根据无人机与室内的四壁、天花板和地板的距离反向定位出所述无人机的位置,以及所述控制芯片还用于根据所述无人机的角速度,计算所述无人机的姿态角,包括:建立机体坐标系和导航坐标系,然后根据所述无人机的角速度计算所述无人机在所述机体坐标系和导航坐标系下,机体转动的旋转矩阵,并根据所述旋转矩阵计算所述无人机的飞机姿态矩阵,并根据所述飞机姿态矩阵计算所述无人机的飞行姿态角。
7.如权利要求6所述的无人机,其特征在于,还包括:灯光闪烁模块,所述灯光闪烁模块与所述控制芯片相连,用于在所述无人机飞行时发出闪烁光以提示周边。
8.如权利要求6所述的无人机,其特征在于,还包括:无线通信模块,所述无线通信模块与所述控制芯片相连,用于与外部的终端设备进行通信交互,以由外部的终端设备远程控制所述无人机。