飞行器飞行误差矫正装置及无人飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种飞行器飞行误差矫正装置及无人飞行器。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，无人机飞行设备开始进入人们的视野，逐渐深入到人们的生活，改善着人们的生活。无人机飞行器的应用范围越来越广，例如在航拍、测量、灾害控制以及实时监测等专业领域都有着广泛的应用。
[0003]同时，对飞行器的导航和定位精度也提出了更高的要求，目前，飞行器飞行过程中常用的导航技术主要有惯性导航和卫星定位(GPS)导航，惯性导航和GPS导航相结合可实现飞行器较准确的导航和定位。
[0004]但是，在一些封闭空间内、GPS信号可能受到阻挡的空间内以及在电磁干扰很强的区域内，GPS信号无法正常传输到飞行器，飞行器收不到GPS信号时只能单纯依靠惯性导航技术飞行，而惯性导航技术是通过积分原理实现的，其本身必然存在着一定的误差，并且该误差会随着时间的延长而逐渐积累增大，将造成飞行器长期导航精度误差较大，以致于在封闭空间或者电磁信号干扰较强区域等GPS信号无法接收的环境中，飞行器的飞行精度将出现较大偏差，甚至无法正常定位和飞行。
[0005]另外，由于单纯依靠惯性导航在一段时间后将出现较大精度误差，所以在每次飞行之后第二次飞行之前，都要进行较长时间的初始校准，操作繁琐，费时费工。
[0006]鉴于上述情况，本设计人借其多年相关领域的技术经验以及丰富的专业知识，不断研发改进，并经大量的实践验证，提出了本实用新型飞行器飞行误差矫正装置及无人飞行器的技术方案。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种飞行器飞行误差矫正装置，在GPS信号无法接收的环境中仍然能够矫正飞行误差，实现飞行器的精确导航。
[0008]本实用新型的另一目的在于提供一种无人飞行器，设有本实用新型的飞行误差矫正装置，在GPS信号无法接收的环境中仍然能够矫正飞行误差，实现精确导航。
[0009]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种飞行器飞行误差矫正装置，包括:生成飞行器速率信号的光流传感模块，设于飞行器上，能检测飞行器高度和连续拍摄地面图像；惯性导航模块，设于飞行器上；矫正飞行误差的飞行控制器，设于飞行器上，连接所述光流传感模块和惯性导航模块，接收二者传输的信号数据并进行数据处理。
[0010]优选的，上述的飞行器飞行误差矫正装置，其中，所述光流传感模块包括:连续拍摄地面图像的摄像装置；检测飞行器高度的高度检测器；光流模块处理器，连接所述摄像装置和高度检测器，接收二者的信号并进行数据处理，所述光流模块处理器连接于所述飞行控制器，并向所述飞行控制器传输数据。
[0011]优选的，上述的飞行器飞行误差矫正装置，其中，所述摄像装置为照相机，具有相机镜片和感光元件，所述相机镜片和感光元件间隔一焦距。
[0012]优选的，上述的飞行器飞行误差矫正装置，其中，所述高度检测器为测量所述相机镜片到地面的高度的超声波测距仪。
[0013]优选的，上述的飞行器飞行误差矫正装置，其中，所述高度检测器为激光测距仪。
[0014]优选的，上述的飞行器飞行误差矫正装置，其中，所述光流模块处理器连接于所述飞行控制器，并向所述飞行控制器传输飞行器速率信号数据和飞行器位移数据。
[0015]为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种无人飞行器，设置有本实用新型的飞行器飞行误差矫正装置。
[0016]本实用新型的飞行器飞行误差矫正装置及无人飞行器至少具有以下优点及特占.V.
[0017]1、本实用新型的飞行器飞行误差矫正装置及基于其的矫正方法无需借助GPS信号，通过光流传感器可检测获得一段时间内连续拍摄的地面图像，通过图像处理获得两幅图像中相同物体的移动像素数，进而确定飞行器移动的位移，再通过数据处理得到飞行器速率值，通过飞行器速率值即可矫正惯性导航的飞行误差，从而使飞行器在封闭空间或者电磁信号干扰较强区域等GPS信号无法接收的环境中也能保持高精度的导航，正常定位和飞行。
[0018]2、本实用新型的飞行器飞行误差矫正装置及基于其的矫正方法能够实时检测图像数据并处理数据，设置合理的采样频率，能够保证足够的采样精度，从而实时的对飞行器进行飞行误差矫正，在飞行一段时间之后也不会出现现有技术中单纯依靠惯性导航而产生较大精度误差的问题，再次飞行也不需要进行长时间的校准工作，节省时间和人力。
[0019]3、本实用新型的飞行器飞行误差矫正装置及无人飞行器将光流传感模块、惯性导航模块以及飞行控制器等部件及功能进行整合，各个模块分工明确，技术成熟，使得整体导航的信赖度高，设备稳定性高，从而保证高精度导航。
[0020]4、本实用新型的飞行器飞行误差矫正装置及无人飞行器结构简单，成本低，可实施性强，应用范围广。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型飞行器飞行误差矫正装置结构示意图；
[0022]图2为本实用新型飞行器飞行误差矫正装置的矫正方法步骤示意图；
[0023]图3为本实用新型飞行器飞行误差矫正装置工作流程示意图；
[0024]图4为本实用新型飞行误差矫正方法移动像素距离与飞行位移比例关系原理示意图。
[0025]主要元件标号说明:
[0026]10飞行器
[0027]I 光流传感模块
[0028]11摄像装置
[0029]111相机镜片
[0030]112感光元件
[0031]12高度检测器
[0032]13光流模块处理器
[0033]2惯性导航模块
[0034]3飞行控制器
[0035]F焦距
[0036]H高度
[0037]S像素移动距离
[0038]T间隔时间
[0039]V速率
[0040]X飞行器位移
[0041]O物体
【具体实施方式】
[0042]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。
[0043]请参考图1，为本实用新型飞行器飞行误差矫正装置模块示意图，如图所示，本实用新型飞行器飞行误差矫正装置主要包括:光流传感模块I，设于飞行器10上，光流传感模块I能够检测飞行器高度和连续拍摄地面图像，并进行数据处理得到飞行器速率信号和飞行器位移信号；惯性导航模块2，设于飞行器10上，用于对飞行器10进行惯性导航；飞行控制器3，设于飞行器10上，连接光流传感模块I和惯性导航模块2，接收二者传输的信号数据并进行数据处理，对惯性导航进行飞行误差矫正。
[0044]进一步的，光流传感模块I还包括摄像装置11、高度检测器12和光流模块处理器13，其中:摄像装置11用于连续拍摄地面图像，其可为各种不同型号的照相机，摄像装置11具有相机镜片111和感光元件112 (结合参考图4)，相机镜片111和感光元件112的间距也就是焦距为F，地面物体光线通过相机镜片111而在感光元件112上成像；高度检测器12设于飞行器10上，用于检测飞行器高度H，具体的说是相机镜片111到地面的高度H，高度检测装置12可为超声波测距仪或激光测距仪等，此类仪器种类较多且为常规技术，并不做具体限定，能测量飞行高度者均应属于本实用新型的保护范围；光流模块处理器13连接摄像装置11和高度检测器12，接收二者的信号并进行数据处理，其中，光流模块处理器13接收摄像装置11的图像数据并进行图像处理，得到相隔时间T的两幅图像中相同物体的像素移动距离S，同时光流模块处理器13接收高度检测器12测得的高度H，再结合焦距F和时间T的值，可运算得到飞行器10在时间T内移动的位移X和飞行速率V，飞行器位移X和飞行速率V将可传输给飞行控制器3。光流模块处理器13可为光流传感处理芯片。
[0045]惯性导航模块2主要用于飞行器10的惯性导航，其可为常见的惯性导航仪，与飞行控制器3相连，向飞行控制器3传输惯性导航数据，惯性导航仪为较成熟的技术，其结构和功能为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
[0046]飞行控制器3连接光流传感模块I，具体的说是连接于光流模块处理器13，接收其传输的飞行器的位移X和飞行速率V等数据，同时飞行控制器3还连接惯性导航模块2并接收其传输的惯性导航数据。飞行控制器3进行数据处理，通过光流传感模块I传输的飞行速率V