一种无人机飞行航迹精度检测方法及装置的制造方法_2

文档序号:9615410阅读:来源:国知局
br>[0060] 本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0061] 本发明通过增加的检测雷达能够实现无人机三维定位,可以对无人机实际飞行航 迹进行高精度定位。并通过与差分GPS检测的无人机三维航迹的比对分析,能够得到无人 机飞行三维航迹水平位置控制精度、高度控制精度、水平位置的误差方差和高度的误差方 差,得到了精确的无人机飞行三维航迹精度,可以实现对无人机实际飞行航迹的高精度定 位。
[0062] 此外,通过对检测时间的记录,可有效保证差分GPS单元的采集数据和雷达检测 单元的检测数据的可比较性和时间的一致性。同时,将差分GPS单元的采集数据存储并发 送到地面控制中心进行计算处理,可以解决无人机的载荷较大以及数据采集量大、处理复 杂度高的问题。
【附图说明】
[0063] 图1为本发明实施例一提供的无人机飞行航迹精度检测方法流程示意图;
[0064] 图2为本发明实施例二提供的无人机飞行航迹精度检测装置组成示意图。
【具体实施方式】
[0065] 为解决现有技术中无法检测无人机的实际飞行航迹,进而无法得到精确的无人机 飞行三维航迹精度的缺陷,本发明提供了一种无人机飞行三维航迹精度检测方法及系统, 下面结合附图对本发明做进一步的描述。
[0066] 实施例一:
[0067] 参照图1所示的无人机飞行航迹精度检测方法流程示意图,本发明具体步骤实施 如下:
[0068] 步骤S101,通过无人机中机载的差分GPS单元对无人机飞行三维航迹进行实时采 集,得到无人机飞行的预设三维航迹;
[0069] 差分GPS单元设置在无人机的机载设备中,无人机在飞行过程中,机载设备中的 第一智能控制单元控制无人机按照预设航迹飞行,差分GPS模块对无人机飞行的三维航迹 进行实时米集。
[0070] 本步骤中,为了保证采集时间和三维航迹的一一对应,还可以在机载设备中设置 第一计时单元,第一智能控制单元控制第一计时单元,通过第一计时单元对差分GPS单元 对无人机飞行三维航迹的实时采集的时间进行记录,得到与采集时间对应的第一三维坐 标,如t时刻的三维坐标记为(xt,yt,zt)。
[0071] 此外,如果对采集到的数据进行实时的处理,可能会存在无人机的载荷较大以及 数据采集量大、处理复杂度高的问题。对应的本步骤中,可以采用线上数据实时采集及存储 与事后数据综合处理相结合的无人机三维航迹精度检测方法。具体的,可以将差分GPS单 元实时采集到的无人机飞行的预设三维航迹,存储在机载设备的第一数据存储模块。此外, 还可以在机载设备中设置第一无线通信单元,用于将所述第一数据存储模块存储的无人机 飞行的预设三维航迹,通过无线方式发送到地面控制中心。当然也可以通过其它方式发送 所述第一数据存储模块存储的数据信息,如时间、坐标、状态参数等。
[0072] 步骤S102,对雷达检测单元的至少三个检测雷达到无人机的距离进行实时测量, 得到至少三个距离数据;
[0073] 依据三个检测雷达即可实现无人机三维定位的理论,本步骤中可以采用至少三个 高精度的检测雷达,对无人机实际飞行航迹进行高精度定位,不仅可以有效提高无人机实 际飞行航迹的定位精度,还能够提高计算结果的可靠性。根据对无人机的监控区域的大小, 也可以选择更多的检测雷达。
[0074] 具体的所述至少三个检测雷达分别向所述无人机发送测量信号,并根据接收到的 反馈信号得到该检测雷达到无人机的距离数据。同样的,为了保证采集时间和三维航迹的 一一对应,还可以在雷达检测单元中设置第二计时单元,通过第二计时单元对检测雷达发 送测量信号和接收反馈信号的时间进行记录,得到时间数据。
[0075] 同样的,所述雷达检测单元中还可以设置第二无线通信单元,用于将所述时间数 据和距离数据,通过无线方式发送到地面控制中心。
[0076] 在地面控制中心对应的可以设置有第二数据存储模块,用于存储所述时间数据和 所述至少三个距离数据。
[0077] 步骤S103,根据所述至少三个距离数据计算得到无人机飞行的实际三维航迹;
[0078] 地面控制中心的第一数据处理单元,从第二数据存储模块中存储的多个距离数据 中随机选择3个,对无人机进行一次定位计算,可以得到一组无人机的三维坐标。
[0079] 为了提高计算得到的实际三维航迹的准确性,本步骤中,还可以通过如下方案对 坐标值进行修正:
[0080] 选择至少两组距离数据进行定位计算,得到至少两组无人机的第二三维坐标;
[0081] 计算所述无人机的至少两组第二三维坐标值的平均值和标准差;
[0082] 用所述标准差对平均值进行修正,得到无人机实际飞行航迹的精确三维坐标,以 确认无人机飞行的实际三维航迹。
[0083] 具体的,η组举例数据可以得到组三维航迹坐标(设I),计算I组无人机 三维坐标值的平均值(x/、y/、zt'),计算公式如下式(1)所示:
[0084]
V?……"V " '?-…ν ?…' ,V
[0085] 计算I组无人机三维坐标值的标准差(σx、〇y、σz),计算公式如下式(2)所示:
[0086]

[0087] 然后用计算得到的标准差值对平均坐标值进行修正,就可得到t时刻(t=(夂+知)/2)无 人机实际飞行航迹的精确三维坐标^^即4 = 士 %,良=W士 %,% 4 士 .?。
[0088] 步骤S104,根据所述预设三维航迹和实际三维航迹,计算得到无人机飞行三维航 迹精确评估参数。
[0089] 在上述步骤分别得到预设三维航迹和实际三维航迹的基础上,本步骤中,根据预 设三维航迹和实际三维航迹中的坐标值,计算设定时间段或者工作内,无人机飞行三维航 迹水平位置控制精度、高度控制精度、水平位置的误差方差和高度的误差方差。
[0090] 具体的,计算方法可以为:
[0091] 设飞行总时间为T,t时刻的三维坐标记为(xt,yt,zt),无人机实际飞行航迹的精 确三维坐标灸,\),则:
[0092]
[0093] 其中:AJP△y为该工作区内无人机飞行三维航迹水平位置控制精度,△ z为高度 控制精度。
[0094]
[0095] 其中:εjPεy作为水平位置的误差方差,ε2作为高度的误差方差。
[0096] 上述方法步骤,通过航迹精度的评估,针对两组数据分别计算各维度坐标值差的 平均值和均方根误差,可以作为该工作区内无人机飞行三维航迹水平位置和高度的精度评 定指标,完成无人机三维航迹精度的检测,检测结果可以通过显示器显示,以供相关人员据 以调整无人机的飞行航迹,解决无人机预设飞行航迹与实际飞行航迹存在误差的问题。
[0097] 本实施例公开的上述方案中,通过增加的检测雷达能够实现无人机三维定位,可 以对无人机实际飞行航迹进行高精度定位。并通过与差分GPS检测的无人机三维航迹的比 对分析,能够得到无人机飞行三维航迹水平位置控制精度、高度控制精度、水平位置的误差 方差和高度的误差方差,得到了精确的无人机飞行三维航迹精度,可以实现对无人机实际 飞行航迹的高精度定位。
[0098] 此外,通过对检测时间的记录,可有效保证差分GPS单元的采集数据和雷达检测 单元的检测数据的可比较性和时间的一致性。同时,将差分GPS单元的采集数据存储并发 送到地面控制中心进行计算处理,可以解决无人机的载荷较大以及数据采集量大、处理复 杂度高的问题。
[0099] 实施例二:
[0100] 相应于实施例一提供的方法,本实施例提供了一种无人机飞行航迹精度检测装 置,如图2所示的系统架构图,该系统包括以下模块:
[0101] 差分GPS单元101,设置在无人机的机载设备100中,用于对无人机飞行三维航迹 进行实时采集,得到无人机飞行的预设三维航迹;
[0102] 雷达检测单元201,设置在雷达检测系统200中,所述雷达检测系统200包括至少 三个雷达检测单元,每个雷达检测单元至少包括一个检测雷达2011,所述检测雷达2011用 于对其到无人机的距离进行实时测量,得到至少三个距离数据;
[0103] 根据对无人机的监控区域的大小,也可以选择更多的雷达检测单元。
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