e)，以闭环激活的姿态控制装置基于零微调设定点以及与具有零角 速度设定点的当前航向相对应的航向设定点来操作。
[0040] 现在将参考附图描述本发明的示例性实施例，附图中相同的附图标记在所有附图 中代表相同或者功能相似的元件。
[0041] 图1是示出无人机及构成该无人机的主要元件的整体视图。
[0042] 图2示意性地示出了以"抛投开始"开始飞行开始的初始阶段。
[0043] 图3为无人机的各种控制、伺服控制和辅助导航元件的框图。
[0044] 图4为详述本发明的的允许无人机从马达关闭的初始状态切换到处于稳定悬飞 的最终状态的方法的不同步骤的流程图。
[0045] 图5为示出针对六次连续抛投测量的无人机加速度模的变化的计时图。
[0046] 图6为更精确地示出加速度模在这些抛投之一中的不同阶段期间加速度模的变 化的计时图。
[0047] 图7和8分别示出在具有或者不具有对高度估计器的特定初始化的情况下的测试 结果，从而将由无人机的传感器测量到的实际高度数据与在无人机的稳定阶段期间产生的 对这些数据的估计进行比较。
[0048] 现在将通过图解的方式来描述本发明的实施例。
[0049] 图1显示了四螺旋桨遥控直升机类型的无人机10,该无人机具有中心主体12,从 该中心主体12向周围伸展出四个支撑臂14。每一支撑臂14在其远端配备有推进单元16， 推进单元包括马达18,该马达驱动延伸在支撑臂14上方的水平面中的推进器20旋转。
[0050] 集成的导航和姿态控制系统使四个马达18彼此独立地引导，该系统将参考图3更 详细地描述。
[0051] 这种无人机可有利地通过具有触摸屏和集成加速计的电话或者多媒体播放器来 驾驶，比如IPhone类型的蜂窝电话或者IPad类型的多媒体平板电脑（美国苹果股份有限 公司的注册商标）。这种装置包括检测驾驶命令以及经由Wi-Fi(IEEE802. 11)或者蓝牙（注 册商标）局域网类型的无线链路来与无人机双向交换数据所需的各种控制元件。此外，它 们还提供有允许显示无人机的相机所捕捉的图像的触摸屏并且叠加有允许通过用户的手 指在触摸屏上的简单接触来激活命令的多个符号。
[0052] 惯性传感器（加速计和陀螺仪）以某一精度值测量无人机的各角速度和姿态角， 即描述无人机相对于固定地球参考系的水平面的倾斜的欧拉角（俯仰角Φ、滚转角Θ、偏转 角Φ)，应理解水平速度的两个纵向分量和横向分量与围绕两个相应的俯仰轴和滚转轴的 倾斜密切相关。
[0053] 此外，布置在无人机下面的超声测距仪和机载测压计提供了组合起来给出无人机 相对于地面的高度的估计值的测量值。
[0054] 无人机也包括指向下的俯视相机，其适于捕捉所飞过的地面的连续图像，并具体 用于估计无人机相对于地面的速度。
[0055] 无人机提供有在悬飞时进行稳定化的自动和自主系统，具体地一旦用户将其手指 从该设备的触摸屏上移开，或者在起飞阶段的结束时，或者在该设备和无人机之间无线电 链路中断的情况下，该自动和自主系统就会被激活。然后无人机切换到上升条件，在上升条 件下，无人机在没有用户的干预的情况下，自动地停航并被稳定在这个固定位置。
[0056] 为了更加精确地描述这种无人机，通常对以下文档作出参考：W02010/061099A2 和EP2364757A1以及FR2915569A1 (其具体描述无人机所使用的陀螺仪和加速计系统）、 EP2431084A1 (其具体描述如何控制预定轨迹）以及EP2644240A1 (其具体描述基于气压传 感器和超声波传感器的测量的高度估计器系统），这些文档属于鹦鹉股份有限公司。
[0057] 参考图2,本发明的目的在于允许无人机10的"抛投开始"，在抛投开始时，用户22 抛出或者释放他手中具有的无人机。然后，无人机10沿着初始状态L(这时用户22抛起无 人机且马达关闭）和为稳定升起状态的最终状态STS之间的轨迹24前进。轨迹24或多或 少是不稳定的或者不可提前预计，因为其在很大程度上取决于用户22释放或者抛投无人 机时的高度、在该用户抛投无人机时该用户赋予无人机的初始速度V、在该抛投"向外螺旋" 而非平直等情况下的可能角速度。
[0058] 问题在于通过避免和最小化不利现象（具体为马达的将趋于使无人机更为接近 地面的推进）来以更高效的方式管理这两个初始和最终状态之间转变，，并使此以最小时 间发生。
[0059] 无人机马达的控制和伺服控制
[0060] 现将参考图3详细描述无人机马达驾驶各设定点的一般方式，图3是无人机的各 控制和伺服控制元件的框图。
[0061] 应该注意到，尽管这些框图被呈现为互连的电路，但不同功能的实现基本上是基 于软件的，而该表示仅仅是示例性的。
[0062] 除了高度变化外，驾驶系统还涉及用于控制无人机的水平速度、角速度和姿态的 若干交织回路。
[0063] 最中心的回路（其姿态和角速度控制回路100)使用由陀螺仪102所提供的信号， 并且在姿态和角速度校正阶段104,将这些信号与角速度设定点组成的参考进行比较。阶段 104驾驶马达108的控制阶段106,以便分开地控制不同马达的体系（regime)以通过由这 些马达驱动的转子的组合动作来校正无人机的角速度。
[0064] 由陀螺仪102以及由加速计110提供的指示被应用于PI(比例积分器）类型的 姿态估计阶段112。阶段112产生对无人机的真实姿态的估计（俯仰角φ、滚转角Θ、偏航 角Φ)，其被应用于姿态和角速度校正阶段104。阶段10将这样估计出的姿态与角度设定 点进行比较，这些角度设定点由电路114基于由用户116直接应用的命令（"受控驾驶"配 置）和/或基于由无人机的自动驾驶经由用于将无人机保持在静止上升位置的水平速度校 正电路118在内部生成的数据（自动驾驶"固定点"配置）生成。应用到阶段104并与无 人机的经估计姿态进行比较的可能经校正的设定点通过阶段104到阶段106传送以合适地 控制马达108。
[0065] 总之，基于（由用户应用和/或在内部生成的）设定点和（由姿态估计电路112 给出的）角度测量之间的误差，回路100计算角速度设定点，然后计算这个先前角速度设定 点和由陀螺仪102有效测量的角速度之间的差。回路100基于这个信息确定不同的转速设 定点（并因此确定升力设定点），这些设定点被发送给马达108以执行用户所要求和/或无 人机的自动驾驶所计划的操纵。
[0066] 水平速度控制回路120使用（此后更详细描述的）垂直摄影机122和高度估计器 电路124。电路126确保处理由垂直摄影机122所产生的图像以及加速计1110的信号和姿 态估计电路112的信号以借助电路128来估计无人机的水平速度的两个分量。所估计的水 平速度依据由电路130给出的垂直速度估计以及从估计器134和从在无人机的某个特定飞 行配置中校正/补偿高度值的电路132获得的高度的值来校正。
[0067] 关于无人机的垂直位移，用户116向计算高度设定点的电路134应用命令，这样的 设定点被经由接收由电路132给出的高度估计的高度校正电路138应用于计算上升速度设 定点Vz的电路136。计算出的上升速度Vz被应用于电路140,该电路140将这个设定点速 度与电路140所估计的相应速度进行比较，并因此改进马达控制数据（阶段106)，以同时 增加或者减少所有马达的转速，以使得设定点上升速度和所测得的上升速度之间的差最小 化。
[0068] 无人机高度的估计
[0069] 现将描述高度估计电路124和估计的高度值校正/补偿电路132操作的方式。
[0070] 本文中，单词"高度"指无人机在垂直方向上的即时位置在固定的地球参考系中 (比如伽里略参考系中）考虑的值，其高度零对应于地