王 聪， 张 华,2， 陈财富， 汪 双， 黎荣华

(1.西南科技大学 信息工程学院，四川 绵阳 621000；2.西南科技大学 特殊环境机器人技术四川省重点实验室，四川 绵阳 621000)

0 引 言

无人机具备机动性强、视角广等优点，近年来在室内应急救援、巡检等领域得到广泛应用。其高度控制作为纵向飞行控制的重要组成部分[1]，是确保稳定性的重要环节。

现有导航方案，如气压计、惯性导航设备，在室内定高精度差，无法感知地形变化及上下方障碍物[2,3]。在室内，常采用超声波、激光测距仪测高，这类传感器可用于地形估计，如地形跟随，即无人机随下方地形高低起伏而起伏，与障碍物保持恒定相对高度[4,5]。文献[6,7]分别使用激光雷达、毫米波雷达用于坡路和植保中的地形跟随。但在实际使用过程中，无人机常需保持恒定绝对高度，如定距跟踪目标[8]，定高监视、巡检[9]。文献[10] 加入卡尔曼滤波融合超声波与加速度计估计无人机高度，但地形变化会影响融合效果。文献[11,12]分别使用双目视觉、视觉即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping，SLAM)进行无人机定高及定位，但视觉在光照、纹理特征不足时表现较差。文献[13]采用三维激光SLAM用于无人驾驶，但由于传感器体积及重量限制，不适用于小型无人机平台。文献[14]搭建无人机自主飞行系统，使用飞行时间(time of flight,ToF)传感器获取高度，在非平整地面仍需进一步处理。文献[15]使用惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)、气压计融合进行绝对高度的测量，能够一定程度适应突变地形，但在室内应用还需提高精度。

针对无人机在室内由于地形变化导致的定高不恒定问题，本文提出室内非平整地形下无人机定高控制方法，所提方法在室内应急救援，空中机器人路径规划，地空协同跟踪等领域有广阔应用前景。……