本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)翼靶機的領(lǐng)航，該靶機例如為四軸直升機和類似飛機。這些靶機具有由相應(yīng)的電動機驅(qū)動的多個旋翼，電動機可以通過不同方式被控制從而以姿態(tài)-方式和速度-方式領(lǐng)航靶機。

背景技術(shù)：
這樣的靶機的一個典型例子是來自法國巴黎鸚鵡股份有限公司(PARROTSA)的AR.DRONE，它是裝備有一系列傳感器(加速度計，三軸陀螺儀，高度計)的四軸直升機。該靶機還設(shè)有前側(cè)安裝的攝像機，用以獲取靶機所朝向的場景的圖像，以及一垂直視域攝像機以獲取飛過的地形的圖像。這種靶機由用戶通過獨立的遙控設(shè)備來領(lǐng)航，該遙控設(shè)備-以下稱為“裝置”-通過無線鏈路連接到靶機。WO2010/061099A2與EP2364757A1(鸚鵡股份有限公司)特別描述了這樣一種靶機，以及與其通過電話或帶觸摸屏和集成加速度計的便攜式多媒體設(shè)備來領(lǐng)航的原理，例如IPHONE式的蜂窩電話，或IPODTOUCH或IPAD(由蘋果公司商標注冊，美國)類便攜裝置或多媒體便箋本。這些裝置整合各種控制元件，這些控制元件是檢測領(lǐng)航命令和與靶機通過WIFI(IEEE802.11)無線鏈路或藍牙(注冊商標)局域網(wǎng)類型雙向交換數(shù)據(jù)所必需的。它們進一步設(shè)有觸摸屏來顯示靶機前側(cè)安裝的攝像頭獲取的圖像，疊加某一數(shù)量的標志以使通過用戶在觸摸屏上簡單的手指接觸來激活命令成為可能。更具體地，靶機被用戶領(lǐng)航是通過裝置的傾斜檢測器發(fā)送的信號實現(xiàn)的，傾斜被靶機重復(fù)：例如，要靶機向前移動，用戶根據(jù)俯仰軸傾斜他或她的裝置，而且，要靶機向右或向左平移，他或她相對于其翻滾軸傾斜該同樣的裝置。這樣，如果靶機通過向下傾斜或“俯沖”(傾斜按照俯仰角)這樣的方式被控制，它將以隨著傾斜增加而遞增的速度向前移動；相反地，如果它通過相反方向“拉升”這樣的方式被控制，它的速度將逐漸減慢，然后通過開始向后移動被反向。類似地，對于依照翻滾軸的傾斜命令，靶機將向右或向左傾斜，驅(qū)使向右或向左的直線水平平移。用戶還有顯示在觸摸屏上的其他命令，特別是“爬升/下降”(油門控制)和“向右樞轉(zhuǎn)/向左樞轉(zhuǎn)”(關(guān)于偏航軸的靶機的樞轉(zhuǎn))。靶機還設(shè)有固定點通過命令：當(dāng)用戶解除他的遙控裝置的所有命令時，靶機完全自動地固定不動并穩(wěn)定在一個固定點。裝置屏幕上顯示由靶機前側(cè)安裝的攝像機獲取的圖像，并疊加有領(lǐng)航按鈕的標志，因而允許“身臨其境的駕駛”，其中用戶以同樣的方式使用來自機載攝像機的圖像，好像他自登上靶機一樣。然而，特殊地，這種領(lǐng)航模式在用戶可以“想象自己在靶機中”以控制后者之前涉及一定數(shù)量的訓(xùn)練，對初學(xué)者或孩子而言不是領(lǐng)航靶機的最直觀的方式。實踐中，在第一次使用時，用戶會有一種傾向：將他的目光固定在靶機而不是裝置的屏幕?，F(xiàn)在，在這種情形下，額外的困難出現(xiàn)了，在領(lǐng)航操作中不得不在心理上對于用戶描繪出靶機的方向。當(dāng)視線的方向(用戶→靶機)和靶機行進的方向或多或少地相同時-例如當(dāng)靶機背朝向用戶且從用戶那里飛遠時-不會出現(xiàn)任何特殊問題，因為裝置的俯仰/翻滾命令在靶機上被復(fù)制，靶機的俯仰/翻滾軸對此以相同的方式朝向。另一方面，當(dāng)靶機面向用戶且朝向他移動時，這些命令會反過來：想要靶機向左平移，用戶將必須向右(而不再是向左)傾斜他的裝置，反之亦然。否則，當(dāng)靶機行進的方向與視線的方向形成一角度時-例如當(dāng)靶機在用戶前面從左向右前移時-為了使從左向右的移動加速或減速，用戶必須向前或向后傾斜裝置，而不是像他觀察靶機那樣向左或向右。換言之，在這種情形下，如果他想要通過靶機伴隨他的裝置來控制靶機的移動，他必須在心理上顛倒俯仰的擺動和翻滾傾斜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決這個困難，通過向給用戶，特別是新手用戶，提供一種身臨其境領(lǐng)航以外的領(lǐng)航方式，其使得靶機更容易受到控制。本質(zhì)上，本發(fā)明提出確定靶機和裝置相對于聯(lián)系到地面的一固定參照系的各自方向，來從其中推導(dǎo)出靶機相對于裝置的相對方向并以下列方式重計算用戶傳輸?shù)窖b置的命令：命令的軸(俯仰/翻滾)和這些軸的方向(前/后，或左/右)被考慮在內(nèi)以使領(lǐng)航對應(yīng)于裝置在固定參照系中的軸和方向，而不再是對應(yīng)于永久變化的靶機的軸和方向。用戶于是擁有一種和所述靶機的實際方向無關(guān)的靶機領(lǐng)航模式：這樣，如果例如靶機面向用戶，用戶將可以通過使裝置朝向他傾斜來加速靶機，通過向右傾斜裝置來讓它向右飛行等等，且因此當(dāng)他看著靶機時是在一種完全直觀的方式(但是在“身臨其境”模式，他將不得不顛倒這些命令)。類似地，如果靶機在從左向右移動，他可以用一種非常簡單且自發(fā)的方式通過朝向他傾斜裝置來使靶機更靠近他，通過向右傾斜裝置來使它加速等等。更具體地說，本發(fā)明提出一種例如之前提及的WO2010/061099A2披露的領(lǐng)航方法，也就是一種領(lǐng)航旋轉(zhuǎn)翼靶機的方法，該靶機具有由各自的電動機驅(qū)動的多個旋翼，這些電動機可以通過不同方式被控制從而以姿態(tài)-方式和速度-方式領(lǐng)航靶機，包括以下步驟：-通過裝置：根據(jù)裝置的俯仰軸和翻滾軸傾斜該裝置，并產(chǎn)生相應(yīng)的傾斜角信號，和將裝置的這些傾斜信號轉(zhuǎn)換為領(lǐng)航命令，且將這些命令發(fā)送到靶機；以及-通過靶機：接收領(lǐng)航命令且從這些命令產(chǎn)生用于靶機電動機控制回路的設(shè)定點值，這些設(shè)定點值適于根據(jù)靶機的俯仰和翻滾軸控制靶機的姿態(tài)。在本發(fā)明的一種方式特征中，該方法包括以下附加步驟：-獲取聯(lián)系到裝置的本地參照系相對于聯(lián)系到地面的絕對參照系的第一方向數(shù)據(jù)；-獲取聯(lián)系到靶機的本地參照系相對于所述絕對參照系的第二方向數(shù)據(jù)；-從所述第一方向數(shù)據(jù)和第二方向數(shù)據(jù)來計算靶機相對于裝置的相對角方向數(shù)據(jù)；以及-通過運用到旋轉(zhuǎn)度的領(lǐng)航命令在靶機參照系上重新校正裝置的參照系，所述旋轉(zhuǎn)度是所述相對角方向數(shù)據(jù)的函數(shù)。用這種方法，產(chǎn)生依照靶機的俯仰軸和翻滾軸校正的設(shè)定點值，其是傾斜角的函數(shù)，該設(shè)定點值按照其俯仰軸和翻滾軸由用戶施加到裝置，其考慮到的是聯(lián)系到裝置的本地參照系，而不再是聯(lián)系到靶機的。第一和第二方向數(shù)據(jù)較為有利地從裝置和靶機相對于北方的各自的航向角地獲得。在第一實施例，簡化的，旋轉(zhuǎn)度是這樣類型的關(guān)于相對角方向數(shù)據(jù)的函數(shù)：θd和為根據(jù)與靶機聯(lián)系的本地參照系中的俯仰軸和翻滾軸校正的設(shè)定點值，θI和為根據(jù)與裝置聯(lián)系的本地參照系中的俯仰軸和翻滾軸來施加的傾斜，且Δψ為裝置和靶機相對于北方的各自的航向角的差。于是較為有利地直接從接收到的來自裝置的數(shù)據(jù)在靶機內(nèi)執(zhí)行該旋轉(zhuǎn)度的計算，這些數(shù)據(jù)包括作用于裝置的傾斜角值和裝置的航向角數(shù)據(jù)。在第二實施例，完全的，旋轉(zhuǎn)度是這樣類型的關(guān)于所述相對角方向數(shù)據(jù)的函數(shù)：θd和為根據(jù)靶機的俯仰軸和翻滾軸校正的設(shè)定點值，θI和為根據(jù)裝置的俯仰軸和翻滾軸施加的傾斜角，且Δψ為裝置和靶機相對于北方的各自的航向角的差。然后旋轉(zhuǎn)度的計算可以部分地在裝置內(nèi)、且部分地在靶機內(nèi)實施：-在裝置內(nèi)，從作用于裝置的傾斜角θI和的值以及裝置的航向角數(shù)據(jù)Ψip的值來計算第一旋轉(zhuǎn)度：-在靶機內(nèi)，從靶機的航向角數(shù)據(jù)Ψdrone來計算第二旋轉(zhuǎn)度：通常，聯(lián)系到地面的絕對參照系優(yōu)選為地磁參照系，航向角為相對于磁北測得的角度。靶機航向角的確定于是包括獲取由靶機的磁力傳感器傳遞的磁航向的測量。特別地，靶機的航向角能夠通過以下組合來獲得：磁航向測量，它通過運用低通濾波器的靶機的磁力傳感器傳送；以及陀螺儀航向測量，它通過運用補足所述低通濾波器的高通濾波器的靶機的慣性單元傳送。該方法較為有利地包括靶機磁力傳感器的校準的預(yù)備步驟，其包括以下子步驟：-對飛行中的靶機平地繞偏航軸的一個完整旋轉(zhuǎn)度排序；-記錄由磁力傳感器傳送的測量；以及-確定表示周圍干擾磁場的全局偏移和磁力傳感器的特定偏移的值。附圖說明現(xiàn)在參考附圖說明本發(fā)明的示例性實施例，在附圖中相同的數(shù)字標記，從一幅圖到另一幅，表示相同或功能類似的元件。圖1為示出靶機和相關(guān)聯(lián)的、能遠程領(lǐng)航靶機的裝置的總覽圖。圖2示出本發(fā)明的方法考慮的各種參照系：絕對地理參照系，靶機的特定參照系，裝置的特定參照系。圖3a-3c說明傳輸?shù)窖b置以領(lǐng)航靶機的傾斜命令的效果，分別為現(xiàn)有技術(shù)的情況(附圖3a和3b)和本發(fā)明的情況(附圖3c)。圖4是靶機的各種控制、伺服控制和輔助領(lǐng)航部件的方框圖。圖5示出如何相對于裝置確定靶機的相對方向。圖6說明地球磁場的各個成份，以及它們相對于地球的地理參照系的方向。圖7示例性地說明如何將由靶機的磁力計和陀螺儀單元獲得的磁場方向信息組合起來。圖8示出根據(jù)本發(fā)明，在預(yù)備磁力計校準過程的背景下，在靶機本身的一個完整旋轉(zhuǎn)期間的磁力測量的記錄。具體實施例現(xiàn)在描述本發(fā)明示例性的實施例。在附圖1中，標記10總地表示靶機，該靶機為在以上所述的WO2010/061099A2和EP2364757A1中、以及在WO2009/109711A2(描述了基于由高度計和前景攝像機提供的信息的示例性自動穩(wěn)定系統(tǒng))和FR2915569A1(特別地描述了具有由靶機使用的陀螺儀和加速度計的控制系統(tǒng))中特別描述的例如來自法國鸚鵡股份有限公司(PARROTSA)的AR.DRONE模型的四軸直升機。靶機10包括四個共面的旋翼12，其電動機獨立地由集成的導(dǎo)航和姿態(tài)控制系統(tǒng)領(lǐng)航。它設(shè)有前景第一攝像機14，例如帶CMOS傳感器的廣角攝像機，使其可以獲取靶機所朝向的場景的圖像。靶機也包括指向下方的垂直景象第二攝像機(未示出)，適用于獲取飛過的地形的連續(xù)圖像，且特別用來評價靶機相對于地面的速度。慣性傳感器(加速度計和陀螺儀)使以特定的準確度測量靶機的角速度和姿態(tài)角變得可能，也就是說描述靶機的傾斜角的歐拉角。設(shè)置在靶機下的超聲測距儀同樣提供相對于地面的高度測量。至于靶機的直線移動速度，憑借估計由攝像機獲取的從一幅圖像到下一幅圖像的場景位移且將作為測量高度的函數(shù)的比例因子作用到該估計的位移的軟件，通過組合分析由靶機的垂直視角攝像機提供的圖像與加速度計數(shù)據(jù)來計算直線移動速度。靶機10被遙控裝置16領(lǐng)航，遙控裝置16設(shè)有觸摸屏18，用以顯示前側(cè)安裝的攝像機14獲取的圖像，疊加一定數(shù)目的標志使得觸摸屏18通過用戶的手指20的簡單觸摸就可以激活領(lǐng)航命令。裝置16設(shè)有無線電鏈路裝置來與靶機進行從靶機10到裝置16的雙向數(shù)據(jù)交換，特別是傳輸攝像機14獲取的圖像，以及從裝置16到靶機10的領(lǐng)航命令的發(fā)送。這個鏈路可以是例如WIFI(IEEE802.11)或藍牙(注冊商標)局域網(wǎng)類型。裝置16還設(shè)有傾斜傳感器，它能夠通過發(fā)送給裝置根據(jù)俯仰軸和翻滾軸的相應(yīng)傾斜角來控制靶機的姿態(tài)(參考之前提到的WO2010/061099A2提供系統(tǒng)這方面的更多細節(jié))。如在前序部分中指出的，遙控裝置16較為有利地包括電話或帶觸摸屏和集成加速度計的便攜多媒體設(shè)備，例如IPHONE類型的蜂窩電話，iPodTouch類型的便攜裝置，或iPad類型的多媒體便箋本，裝置包括必要的各種控制部件，用于顯示和檢測領(lǐng)航命令，用于觀察由前側(cè)安裝的攝像機獲取的圖像，并用于通過Wi-Fi或藍牙鏈路與靶機進行數(shù)據(jù)雙向交換。領(lǐng)航靶機10包括通過以下方式來四處移動靶機10：a)繞俯仰軸22旋轉(zhuǎn)，使其向前或向后移動；和/或b)繞翻滾軸24旋轉(zhuǎn)，使其向右或向左移動；和/或c)繞偏航軸26旋轉(zhuǎn)，使靶機的主軸且因此前側(cè)安裝的攝像機的指向方向向右或向左樞轉(zhuǎn)；和/或d)通過改變油門速度來向下28或向上30移動，從而分別減少或增加靶機的高度。當(dāng)由用戶根據(jù)已知的領(lǐng)航模式從遙控裝置16施加這些領(lǐng)航命令時，繞俯仰軸22和翻滾軸24樞轉(zhuǎn)的命令a)和b)通過裝置16分別繞其縱向軸32和其橫向軸34的傾斜而獲得：例如要使靶機向前移動，通過使其繞軸32傾斜足以使裝置向前傾斜，要使靶機向右平移，通過使其繞軸34向右傾斜足以使裝置傾斜，等等。命令c)和d)，對它們來說，通過用戶的手指20(一般為右手指)與觸摸屏18的相應(yīng)特定區(qū)域的接觸所施加的動作引起。靶機同樣具有自動和獨立的用于平穩(wěn)飛行中穩(wěn)定化的系統(tǒng)，其對應(yīng)于自動領(lǐng)航模式，一旦用戶從裝置的觸摸屏移開手指，或自動地在起飛階段末尾，或甚至在裝置和靶機之間的無線鏈接中斷的情況下，該自動領(lǐng)航模式就特別地被激活。靶機然后切換到上升模式，在這種模式中，靶機通過自動領(lǐng)航和穩(wěn)定系統(tǒng)靜止不動且保持在這個固定位置，假如沒有用戶干涉的話。本發(fā)明提出的技術(shù)的目的是通過使在靶機領(lǐng)航操作期間用戶無需關(guān)注靶機的方向成為可能，從而有利于靶機的領(lǐng)航。圖2示出了考慮到本發(fā)明的實施例的各種參照系：-關(guān)于靶機10，聯(lián)系到靶機本體的本地參照系{Xb，Yb，Zb}將被考慮。靶機，盡管被構(gòu)造得非常對稱，包括前部和尾部，且攝像機的位置被認為是向前指向，從而界定軸Xb。軸Yb在靶機中央平面內(nèi)相對于Xb成直角，且軸Zb為直接指向地面的垂直軸；-關(guān)于裝置16，后者同樣由特定的本地參照系{X1，Y1，Z1}定義，X1和Y1分別對應(yīng)于遙控情況下的橫向和縱向方向，而Z1對應(yīng)于平面X1Y1的法線；-除這兩個本地參照系(靶機10和裝置16)外，全局參照系36將同樣被考慮，全局參照系36是一固定的絕對參照系，特別是一NED(北(North)東(East)下(Down))型地理參照系{XNED，YNED，ZNED}。該絕對參照系較為有利地為地磁參照系，軸XNED對應(yīng)于磁北方向，它可以參考附圖6-8稍后解釋的方式確定；方向YNED是平行于地平面并與地理北方成直角的方向(也就是所謂地理東方)，而方向ZNED與地平面成直角且朝向下。因此有三個參照系，其中有兩個本地參照系{Xb，Yb，Zb}和{X1，Y1，Z1}，它們相對于全局參照系{XNED，YNED，ZNED}是移動的。如果ψ，θ和是用來指示施加到靶機的命令：-ψ對應(yīng)于繞軸ZNED的旋轉(zhuǎn)，-θ對應(yīng)于繞軸YNED通過ψ轉(zhuǎn)動伴隨的旋轉(zhuǎn)，且對應(yīng)于繞軸Xb的旋轉(zhuǎn)。在這些約定下，靶機的參照系{Xb，Yb，Zb}相對于地理參照系{XNED，YNED，ZNED}的重新校正將可以通過以下形式的矩陣表達：為了裝置16的參照系{X1，Y1，Z1}的重新校正，基于裝置16的方向相對于絕對參照系{XNED，YNED，ZNED}定義的角度，施加類似的轉(zhuǎn)換。從全局地理參照系到靶機的本地參照系的逆變換借助一矩陣獲得，該矩陣是矩陣R的轉(zhuǎn)置矩陣。不同參照系的相互重新校正的目的是克服附圖3a到3c所示的困難。在圖3a所示的情況下，靶機的前進軸Xb和裝置的相應(yīng)軸X1大體上相同，且指向相同的方向，裝置的向右傾斜(如38)將驅(qū)使靶機的相應(yīng)傾斜，這將使靶機向右移動(箭頭40)，因此和裝置16的傾斜處在相同的方向。類似地，裝置的向左傾斜(如42)將驅(qū)使靶機向左位移(箭頭44)。另一方面，如附圖3b所示，如果靶機相對于圖3a的位置旋轉(zhuǎn)90°，也就是說如果它的方向Xb指向右方(相對于用戶從左到右位移)，裝置的向右傾斜38將驅(qū)使靶機在相同方向傾斜，在靶機的本地參照系，這將被反映為，對于用戶，靶機向用戶靠攏(convergence)的方向的位移(箭頭46)。類似地，裝置向左的傾斜(如42)將驅(qū)使在靶機遠離用戶的方向上的位移(箭頭48)。這種適于身臨其境的領(lǐng)航的命令，在用戶看向靶機的情況下不是直觀的。沿著相同的路線，如果靶機的運動是朝向用戶的運動(也就是說軸Xb和X1大致對準但是指向相反方向)，裝置的向右傾斜將導(dǎo)致靶機的向左傾斜，反之亦然。為了允許更直觀的領(lǐng)航，排除俯仰軸和翻滾軸互換(如附圖3b描述的情況)或命令方向顛倒引起的效果，本發(fā)明提出運用參照系的變換來恢復(fù)直觀命令。這些直觀命令的效果在附圖3c中被示出：不管靶機的方向如何，裝置的向右傾斜(命令38)將導(dǎo)致靶機向右的位移(箭頭50)，而向左的傾斜(命令42)將帶來靶機向左的位移(箭頭52)，且裝置16的向前或向后傾斜也是如此。本質(zhì)上，本發(fā)明利用在裝置16中和靶機10中出現(xiàn)的傳感器(磁力計型)，這允許裝置16和靶機10中的每一個知道自己在絕對參照系中的方向，也就是先前定義的NED參照系或地磁參照系。因此，當(dāng)用戶朝向他傾斜裝置時，靶機將朝裝置所指的方向位移，不管靶機的具體方向如何；類似地，如果用戶向右傾斜他的裝置，靶機將被移向用戶的右方，不管它自己的方向如何(如附圖3c所示)。下面將描述可產(chǎn)生這種命令的技術(shù)要素。圖4是靶機的多樣控制和伺服控制元件的功能性框圖。需要注意的是，盡管框圖以互連電路的形式出現(xiàn)，然而不同功能的實施例本質(zhì)上是軟件，這種表示法僅僅是示例性的。除了自動地或根據(jù)來自用戶的控制命令作用下控制高度變化外，為了靶機的水平速度控制、角速度控制以及姿態(tài)控制，領(lǐng)航系統(tǒng)還包括許多嵌套回路。最中央回路是控制角速度的回路100，其一方面使用陀螺儀102提供的信號，另一方面使用角速度設(shè)定點104構(gòu)成的基準，這些各種各樣的信息項被運用為角速度修正級106的輸入。該級106引導(dǎo)控制電動機110的級108以便通過由這些電動機驅(qū)動的旋翼的組合動作單獨地控制不同電動機的轉(zhuǎn)速以修正靶機的角速度。角速度控制回路100被嵌套在姿態(tài)控制回路112內(nèi)，姿態(tài)控制回路112以基于陀螺儀102、加速度計114和磁力計116提供的信息操作，這些數(shù)據(jù)被運用作為等價于互補濾波的非線性合并型的姿態(tài)估計級118的輸入。級118傳遞被運用到PI(比例積分)型姿態(tài)修正電路120的角速度設(shè)定點，姿態(tài)修正電路120還根據(jù)用戶命令124接收由電路122產(chǎn)生的角設(shè)定點，用戶命令124或者直接運用到電路122，或者被電路126產(chǎn)生的自動領(lǐng)航命令修正或取代，特別是在自動穩(wěn)定模式或在自動駕駛過渡階段。因此，從設(shè)定點(由用戶施加，或者是在自動領(lǐng)航情況下內(nèi)部產(chǎn)生的)和姿態(tài)估計電路118提供的角度測量結(jié)果之間的誤差，姿態(tài)控制回路112利用電路120的PI修正器計算角速度設(shè)定點。角速度控制回路100然后計算前一角速度設(shè)定點和陀螺儀102實際測得的角速度之間的差。角速度控制回路100然后從這些信息項計算要發(fā)送給靶機的電動機110的不同的轉(zhuǎn)速設(shè)定點(和因此產(chǎn)生的升力設(shè)定點)，以產(chǎn)生一開始用戶要求的或者被自動領(lǐng)航排入日程的操作。為了控制水平速度，特別在自動領(lǐng)航操作中，回路128提供垂直攝像機130和測距傳感器132充當(dāng)高度計，它們產(chǎn)生被施加于電路134的信息，電路134還接收從陀螺儀102獲取的數(shù)據(jù)以對由電路136提供的水平速度的估值進行必要的修正。該水平速度的估值可以通過垂直速度的估值Vz被修正，所述垂直速度估值Vz由電路138提供，來自從測距傳感器132接收信息的電路140提供的高度估值。為了自動領(lǐng)航飛行，水平速度被電路136估計，這使得電路126計算速度設(shè)定點成為可能，該速度設(shè)定點然后在通過電路122轉(zhuǎn)換為角設(shè)定點后被作為輸入施加到姿態(tài)控制回路112，從而逐漸地帶領(lǐng)靶機到一停止點，然后使靶機保持在零速度且零傾斜的態(tài)勢。關(guān)于靶機的垂直位移，用戶124或?qū)⒗俣仍O(shè)定點Vz直接提供給電路42，或?qū)⒏叨仍O(shè)定點提供給電路144，該電路144從由電路140產(chǎn)生的高度估值計算施加至電路142的拉升速度設(shè)定點。在一種或其他情況下，拉升速度(指定的或計算的)被施加到電路146，電路146將設(shè)定點拉升速度Vz與電路138提供的相應(yīng)估算速度進行比較。這個電路146因此修正給電動機的命令數(shù)據(jù)(電路108)，以同時在所有電動機上提高或降低旋轉(zhuǎn)速度，從而最小化設(shè)定點拉升速度和測得的拉升速度之間的差。最后，在本發(fā)明的一種方式特征中，電路148運用參照系的變換來使靶機的特定參照系重新較正到裝置的特定參照系。更具體地，在不具有靶機的參照系到裝置的重新校正的傳統(tǒng)領(lǐng)航技術(shù)中，也就是所謂的“身臨其境的領(lǐng)航”模式，命令取這種形式：θd和為靶機在它的特定參照系中的設(shè)定點歐拉角，且θI和為裝置的歐拉角。換句話說，靶機的角設(shè)定點角對應(yīng)于表征裝置在它的參照系中的姿態(tài)的角度。這里，和下文中，這些等式顯然在一個可能的放大因子下給出，并在一個方向或另一個方向上具有最大傾斜角的可能限制，以避免任何命令超過靶機的物理能力。在本發(fā)明的情況下，參照系執(zhí)行參照系變化在裝置的特定參照系上重新校正靶機的特定參照系參照系，且因此允許不依賴于靶機相對于用戶的相對方位的直觀領(lǐng)航，就如用戶看著靶機那樣。正如上面指出的，關(guān)于絕對參照系(這里有利地是地球的地磁參照系)運用這種變換參照系，這種變換由將要在后面解釋的方式、從由磁力計116在后者已經(jīng)成為通過電路150控制校正的對象之后提供的數(shù)據(jù)來確定。為了知道靶機相對于裝置的相對方位，了解這兩個裝置的每個相對于地面(尤其是相對于NED地磁參照系的磁北)的絕對方位就足夠了參照系。如圖5所示，字母ψ用來指示朝向，也就是說表示靶機或裝置相對于NED參照系的磁北的方向特征的方向角度。關(guān)于裝置，朝向ψip通過包含在裝置中的磁力計工具獲得，使用裝置的其他慣性傳感器予以調(diào)整。關(guān)于靶機，朝向ψdrone由靶機的各種傳感器(包括磁力計116)提供的信息組合獲得。如何獲得關(guān)于朝向ψdrone的可靠信息將在下面參考附圖6-8看到。圖5是一平行于地面的顯示了裝置朝向ψip和靶機朝向ψdrone的NED參照系的平面圖。如果這兩個朝向假設(shè)為是已知的(后面將會看到它們?nèi)绾伪淮_定)，課題在于，通過角的旋轉(zhuǎn)Δψ＝ψip-ψdrone，將靶機的本地參照系重新校正到裝置的本地參照系。如果θI和用來指定用戶生成的角設(shè)定點角，也就是傳輸?shù)窖b置的關(guān)于俯仰軸和翻滾軸的傾斜角，已經(jīng)證實必須運用到靶機上的角設(shè)定點角θd和通過下面兩個關(guān)系式系統(tǒng)被確定：Δψ為裝置和靶機關(guān)于北方的各自朝向角的差。這種重新校正的實現(xiàn)因此在于，根據(jù)Δψ，θI和角設(shè)定點角對裝置的設(shè)定點角θd和執(zhí)行轉(zhuǎn)換。在第一實施例，這種操作完全地且不簡化地從上面的等式系統(tǒng)執(zhí)行。相應(yīng)的計算可以在靶機內(nèi)和裝置內(nèi)同等地被執(zhí)行。優(yōu)選地，這些計算在靶機內(nèi)被執(zhí)行，因為有這兩種可能性：靶機最強健且引入最小的等待時間。實踐中，如果靶機從裝置接收參數(shù)θI，和ψip(裝置在其特定參照系內(nèi)的朝向)，且已知靶機能夠確定自身朝向ψdrone的這個事實，那么靶機具有使它可以計算校正后的角設(shè)定點角θd和的所有參數(shù)。另一方面，如果計算在裝置中執(zhí)行，需要靶機將其朝向ψdrone發(fā)送給裝置，裝置將在本地計算重新校正的角度θd和并將它們送至靶機以對其中的電動機發(fā)命令：這種情況下，將會有兩種數(shù)據(jù)傳輸(從靶機到裝置然后從裝置到靶機)，和前述的只需要一種數(shù)據(jù)傳輸(從裝置到靶機)的解決辦法相比，這會增加等待時間。在靶機內(nèi)計算新的重新校正的角設(shè)定點角同樣能簡化第三方開發(fā)者的工作，例如游戲的程序設(shè)計在裝置中運行和按照本發(fā)明執(zhí)行領(lǐng)航模式：如果所有的計算在靶機中執(zhí)行，開發(fā)者不需要知道重新校正的角設(shè)定點角的計算模式，完全由靶機的內(nèi)部軟件執(zhí)行。最后，在靶機內(nèi)執(zhí)行計算的選擇減少了靶機和裝置之間的鏈路短暫通信中斷的后果，由于只需要傳送單一數(shù)據(jù)，而不是像計算在裝置內(nèi)執(zhí)行(見前面內(nèi)容)時命令的往返。在第二實施例，上面兩個等式系統(tǒng)給出的精確命令被簡化形式取代，對小角度的近似值有效：這種實現(xiàn)僅依賴于Δψ對裝置的角度θI和執(zhí)行轉(zhuǎn)換，在將后者運用到靶機的伺服控制回路之前。這個轉(zhuǎn)換可以被分解為兩個旋轉(zhuǎn)，一個在裝置內(nèi)被執(zhí)行，而另一個在靶機內(nèi)被執(zhí)行。因此，這兩個設(shè)備中的任何一個都不需要知道另一個的朝向。角ψip的第一個旋轉(zhuǎn)，在裝置內(nèi)執(zhí)行，且返回一個中間命令θ′I和中間命令被發(fā)送給靶機，靶機從其本身的朝向角數(shù)據(jù)ψdrone中計算角度的旋轉(zhuǎn)-ψdrone，由此給出最后的角設(shè)定點θd，接著描述確定靶機的磁性朝向ψdrone的方法。具體而言，該朝向值ψdrone從包括磁力計116和陀螺儀單元102的多個機載傳感器傳遞的信息中獲得，以補償由靶機本身(在導(dǎo)體中循環(huán)的高電流，電動機的磁鐵等)和由于測量的不完善性(傳感器的偏壓，高測量噪音)引入的一定數(shù)目的干擾。它牽涉到相對于地球的地磁參照系測量靶機的方位。局部地，在球體表面的地球磁場產(chǎn)生矢量B，該矢量B如圖6所示通過如下的量表征：-其大小(以毫高斯計)，-其相對于地理北方的偏角D，以及-其相對于水平面(地理北方，地理東方)的傾斜角I。偏角，一般相當(dāng)小，對本發(fā)明的實施沒有影響，因為所選擇的參照系是地磁參照系且目的是確定磁北的方向而不是地理北方(在這里是不重要的)。另一方面，傾斜角I可取正的或負的相對高值，例如在巴黎65°向下(磁性傾斜)的數(shù)量級。地球磁場B的幅度取決于地理位置典型地在200至600mG之間變化，磁場的水平分量的幅度Bhrzt，依照場B的本地幅度和本電傾斜角I，在0至300mG變化。該分量Bhrzt是必須被確定的，這使估計靶機相對于磁北的朝向ψdrone成為可能。磁場的垂直分量Bhrzt可以從水平分量的大小和磁場的傾斜角I的大小被估算出。磁場的傾斜角將由裝載入靶機存儲器的映射表確定，為了緯度和經(jīng)度值(例如由在裝置中的GPS電路或任意其他手段確定的)，映射表將給出地球磁場矢量B相對于水平的傾斜角。但是，靶機的磁力計給出的磁場朝向受到許多干擾成分的影響。首先，由于靶機電動機的磁鐵，在高頻中存在相對重大的干擾成分。由于這些磁鐵是旋轉(zhuǎn)的，磁鐵對磁場的作用同樣隨著它們旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致在高頻下(也就是在等于或大于電動機轉(zhuǎn)速的頻率下)的干擾成分。為了消除第一干擾來源，如圖7所示，靶機的磁場朝向較為有利地通過下列組合來獲得：(i)由在高頻下變得不可靠的磁力計116產(chǎn)生的粗略磁場朝向的低頻分量，，和(ii)陀螺儀傳感器102的高頻分量。這種組合由兩個互補濾波器152，154來實現(xiàn)，它們分別為具有HLP和HHP傳遞函數(shù)的低通和高通濾波器，這些傳遞函數(shù)表現(xiàn)出互補的特性HLP+HHP＝1。所得到的信號被融合入156以給出剝離可變高頻干擾元素的朝向值。這種技術(shù)使得在濾除其他傳感器的缺陷的同時重構(gòu)朝向數(shù)據(jù)成為可能。因此優(yōu)勢地利用在低頻下的可靠性和磁力測量的絕對分量，同時保留依靠陀螺儀測量值的高頻的動態(tài)測試的品質(zhì)。在磁力傳感器中重大的高頻噪聲問題因此被濾除。溫度漂移的問題和聯(lián)系于來自陀螺儀類型的慣性傳感器的數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)積分的問題也得以補償。然而，通過磁力計傳遞的測量受由傳感器的環(huán)境產(chǎn)生的其他干擾的影響，特別是：-電動機的高功率供電電流產(chǎn)生的磁場；-通過在靶機上固定磁鐵(例如用于防護整流罩的磁性釘扎(magneticfastening)的磁體)產(chǎn)生的磁場，這些磁鐵不旋轉(zhuǎn)；和-磁性傳感器的特定偏移。這些干擾與地球的磁場本身為同一數(shù)量級，并且為了足夠精確地確定靶機的磁場朝向，需要剔除這些干擾。這些不同的干擾疊加且形成一全局偏移量，該偏移量將可以通過將要描述的預(yù)備校準程序被估算。之前引證的干擾有固定于靶機參照系的特征。這個屬性將被用來估計這些干擾且從測量值中剔除這些干擾。校正程序包括使靶機通過自身在平飛中自動地轉(zhuǎn)過一圈(繞偏航軸大約的360°旋轉(zhuǎn))。測得的磁力數(shù)據(jù)因此是偏移量和外部磁場之和。然而，該偏移量在靶機的參照系是固有的常量，而外部磁場(要確定的地球磁場)將在相同的參照系中轉(zhuǎn)過完整的一圈。圖8示出記錄來自磁力傳感器的測量的例子。在測量平面內(nèi)，獲得大量的點以形成居中在C處的全局偏移上并具有與地球磁場分量對應(yīng)的半徑R的圓。從執(zhí)行的測量，圓的中心C和半徑R可以通過應(yīng)用基于最小二乘法的遞歸優(yōu)化算法獲得，該算法本身是已知的；它涉及，基于與測量點對應(yīng)的不同多組值，尋找使錯誤函數(shù)最小化的最佳中心和最佳半徑。因此，推導(dǎo)出在靶機的水平面與所提供的磁力測量值相關(guān)的偏移量。當(dāng)達到垂直方向的偏移量時，能夠從先前估算的半徑R、在校正階段獲得的測量值以及傾斜角的本地值來確定該偏移量，所述本地值能夠從加載到靶機存儲器中的值的表格獲得。如果Bhrzt用來表示磁場的水平分量，且Bvert表示該相同場的垂直分量，則后者具有以下值：Bvert＝Bhrzt·tan(傾斜角)＝R·tan(傾斜角)，傾斜角I的值是從加載到存儲器的表格中獲得的?，F(xiàn)在，在垂直軸上，測得的磁場Pmes被賦予偏置Z0，從而Bmes＝Z0+Bvert。能夠通過使用校正測量的組來估算偏置Z0：表示在校正測量期間在垂直軸Z上的磁場測量的平均值。然后通過補償俯仰角和翻滾角的磁場測量值并接著通過提取由經(jīng)補償?shù)臏y量值的水平分量給出的朝向，來獲得磁場朝向：MX，MY，MZ表示從磁力測量獲得的粗略值，以及BcompX，BcompY，BcompZ表示投射到水平平面的有用值。