一种抗磁干扰的方法
【专利摘要】本发明涉及抗磁干扰领域，尤其涉及一种抗磁干扰的方法。本发明公开设计的一种抗磁干扰的方法，先获取飞行器在地理系下经过控制指令生成的理想状态下的速度，然后再测取实际飞行速度，根据理想速度和实际飞行速度求得飞行器的航向角误差，根据航向角误差来对飞行器的航向角进行修正，这样达到一个无磁强计辅助修正下达到抗磁干扰的目的。
【专利说明】
一种抗磁干扰的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及抗磁干扰领域，尤其涉及一种抗磁干扰的方法。
【背景技术】
[0002] 常规的MEMS航姿参考系统是一种由相互正交的三轴陀螺仪、三轴加速度计以及三 轴磁强计组成，通过数据融合算法精确测量空间姿态的传感系统，其被广泛应用于微小型 无人机的姿态测量中。MEMS航姿系统中集成的MEMS磁强计主要是用于修正姿态测量系统的 航向角误差，提高航向角测量精度和长期稳定性，但当其应用于微小型无人机时，其工作环 境主要为低空区域，系统中集成的MEMS磁强计极易受地面局部磁场干扰以及机载电机磁场 等的干扰而导致航向角测量不准确，从而影响微小型无人机的飞行稳定性。针对磁强计易 受磁场干扰的问题，研究学者提出了磁场干扰判断及抗磁干扰的方法，但是这些抗磁干扰 方法，仍然无法完全有效控制和完全抵消磁场干扰对航向角测量精度的影响。而在微小型 无人机应用中，基于多天线GPS或者D-RTK也可实现在无磁强计辅助下的航向角测量，从而 达到抗磁干扰的目的，但多天线GPS或者D-RTK的使用不仅会增加微小型无人机的开发成 本，同时当GPS信号受遮挡或干扰后，无法实现航向角的稳定测量。因此，为了达到以较低开 发成本、在各种应用环境下有效隔离磁场干扰的目的，需要进一步提出一种新型的无磁强 计辅助修正航向角的抗磁干扰方法。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种抗磁干扰的方法，鉴于上述问题，它弥补了上述的缺陷 并提供以下优点：
[0004] -种抗磁干扰的方法，其中，所述方法包括：
[0005] 获取飞行器通过控制指令生成的理想状态下速度；
[0006]记录所述飞行器在飞行过程中的实际速度；
[0007] 通过所述实际速度和理想状态速度来计算所述无人机的航向角误差；
[0008] 以所述航向角误差来计算并得到修正后的航向角，使得所述飞行器具备抗磁干扰 的能力。
[0009] 上述的方法，其中，所述理想状态下的速度分解为地理上的北向的速度，东向的速 度和地向速度。
[0010] 上述的方法，其中，所述实际速度通过所述飞行器搭载的GPS定位模块等其他定位 方式获取。
[0011] 上述的方法，其中，所述方法包括：
[0012] 将所述北向的速度和所述东向的速度合成速度矢量；
[0013] 记录所述速度矢量与所述北向的速度的夹角约#1。
[0014]上述的方法，其中，所述方法包括：
[0015]将所述实际速度分解为地理上的北向速度、东向速度和地向速度；
[0016] 将所述实际速度分解出来的北向速度和东向速度合成速度矢量；
[0017] 计算该速度矢量与北向速度的夹角
[0018] 上述的方法，其中，通过公式十算出航向角误差Δ夕。
[0019] 上述的方法，其中，通过式< =炉+Δ辦计算修正后的航向角供％其中识是通过陀螺 仪积分获取的微小型无人机航向角。
[0020] 综上所述，本发明公开设计的一种抗磁干扰的方法，通过计算地理系下的理想速 度和实际速度中的速度矢量和北向速度之间的夹角，进而得出航向角的误差，通过航向角 误差和实际航向角直接得出修正后的航向角。
【附图说明】
[0021] 参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和 阐述，并不构成对本发明范围的限制。
[0022] 图1是本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限 定。
[0024]本发明设计一种抗磁干扰的方法，首先是获取飞行器在地理系下通过控制指令生 成的理想状态下的速度，然后记录飞行器在飞行过程中的实际飞行速度，通过飞行器的实 际飞行速度和理想状态下的速度计算出飞行器的航向角误差，以该航向角误差和陀螺仪积 分得到的航向角求得飞行器的修正航向角，使得飞行器具有抗磁干扰的能力。
[0025] 如图1所示，具体的，通过以下具体步骤：
[0026] 1、获取微小型无人机在地理系下通过控制指令而生成的理想地理系速度，主要是 获取地理系下北向速度<^和东向速度Hk/。
[0027]地理系理想速度获取的一种途径是，首先获取飞行控制中位置控制环路生成的地 理系的期望北向速度和期望东向速度，然后根据用户操作的摇杆或其他方式输 入的横滚角γ和俯仰角θ，再结合待修正的航向角々，计算用户期望的北向速度和期望 东向速度 1Jlj地理系理想北向速度= v0L + vlL，东向速度。但 地理系理想速度的获取不仅局限于此种途径。
[0028] 2、获取微小型无人机在地理系下实际输出的北向速度和东向速度。
[0029] 地理系下实际输出的北向速度ν：；β;和东向速度V。的获取可以通过无人机上搭载 的GPS定位模块等其他定位方式获取，但是获取途径不仅局限于此。
[0030] 3、计算航向角误差首先计算地理系下理想的北向速度和东向速度合成的速 度矢量与北向的夹角％?，计算如式（1)所示;然后计算地理系下实际的北向速度和东向速 度合成的速度矢量与北向的夹角,计算如式(2)所示;最后计算航向角误差Ap,.计算如 式(3)所示。
[0031]
Π )
[0032] (2)
[0033] (3)
[0034]
[0035] 通过陀螺仪积分获取微小型无人机的航向角於，然后将航向角误差△於进行扣除， 从而得到修正后的航向角f。
[0036]这样就可以直接得出修正后的航向角，使得无人机不需要磁强计辅助修正就可以 按照规定线路进行飞行，达到抗磁干扰的目的了。
[0037] 实施例一
[0038] -未设置有磁强计的无人机通过系统实现设计程序获取设定飞行的理想飞行速 度，然后当该无人机在实际飞行过程中的时候，自带的GPS定位模块记录其实际飞行速度， 预先写入的程序是将理想速度和实际速度进行分解，分别得到地理上的北向速度和东向速 度，然后分别得出北向速度与东向速度的合成速度矢量，通过速度矢量与北向速度之间的 夹角求出航向角误差，通过航向角误差和该无人机实际的航向角求出修正后的航向角，这 样就不需要磁强计的辅助修正，直接依靠无人机自身的程序和其它硬件协同工作得出修正 的航向角。
[0039]综上所述，本发明公开设计的一种抗磁干扰的方法，通过计算地理系下的理想速 度和实际速度中的速度矢量和北向速度之间的夹角，进而得出航向角的误差，通过航向角 误差和实际航向角直接得出修正后的航向角。
[0040] 通过说明和附图，给出了【具体实施方式】的特定结构的典型实施例，基于本发明精 神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为 局限。
[0041] 对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。 因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权 利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
【主权项】
1. 一种抗磁干扰的方法，其特征在于，所述方法包括： 获取飞行器通过控制指令生成的理想状态下速度； 记录所述飞行器在飞行过程中的实际速度； 通过所述实际速度和理想状态速度来计算所述飞行器的航向角误差； 以所述航向角误差来计算并得到修正后的航向角，使得所述飞行器抗磁干扰。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述理想状态下的速度分解为地理上的北 向的速度，东向的速度和地向速度。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实际速度通过所述飞行器搭载的GPS 定位模块获取。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括： 将所述北向的速度和所述东向的速度合成速度矢量； 记录所述速度矢量与所述北向的速度的夹角仍m5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括： 将所述实际速度分解为地理上的北向速度、东向速度和地向速度； 将所述实际速度分解出来的北向速度和东向速度合成速度矢量；计算该速度矢量与北向速度的夹角6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过公式 十算出航向角误 差..Δ炉。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过公式夕计算修正后的航向角 <，其中辦是通所述过陀螺仪积分获取的所述飞行器的航向角。
【文档编号】G01C25/00GK105890626SQ201610334386
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】杭义军, 邢丽, 贾文峰, 吕印新
【申请人】极翼机器人(上海)有限公司