一种无人机高度传感器融合方法与流程

本发明涉及一种无人机高度传感器融合方法，主要应用于无人机导航、制导与控制领域。

背景技术

无人机是一种由动力驱动、机上无人驾驶的航空器，它通常由机体、动力装置、飞行控制与管理设备、发射回收设备等组成，能够遥控或自动飞行，既能一次性使用，也能回收、多次使用，它是当今高新技术武器装备之一，在民用领域，它已经被广泛的应用于航空遥感、航空测绘、森林防火、海岸线巡逻等领域，无人机飞行时，需要有稳定可靠的高度数据，目前无人机上的气压高度表受气温、气流影响较大，尤其在低空测量时误差较大，但不受地形或者海浪影响，稳定性相对较好；而无线电测高精度相对较好，但容易受地形或者海浪杂波影响产生波动，如何得到稳定可靠的无人机高度数据成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种无人机高度传感器融合方法，该方法简单易行，通过对无人机机载的两种高度传感器数据进行融合，大大提高高度测量的精度，提高无人机飞行稳定性与安全性。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种无人机高度传感器融合方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）在无人机靶机上配置高度传感器，地面遥控控制高度融合，默认融合开，当打融合关指令时，停止融合，当打融合开指令时，继续融合；

（2）当在步骤（1）的靶机上配置两种高度传感器时，并且两个高度传感器高度数据不一致时，自动开始融合；

（3）其中一种高度传感器的数据以设定好的加减速率向另一种高度传感器数据进行逼近计算，其计算后的结果为当前的融合后高度数据；

（4）直至融合后的数据与步骤（3）中另一种高度传感器数据一致时，自动停止融合。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，前述无人机高度传感器融合方法中，靶机开机默认融合打开，并自动检测两种高度传感器数据，当其中一种高度传感器故障或数据失效时，自动关闭融合功能。

前述无人机高度传感器融合方法中，通过地面发送指令对融合功能进行打开或关闭。

前述无人机高度传感器融合方法中，步骤（2）靶机上设置的高度传感器通过串/并联的方式实现多个高度传感器数据的融合。

前述无人机高度传感器融合方法中，步骤（2）靶机上设置的两种高度传感器分别为气压高度表和无线电高度表。

前述无人机高度传感器融合方法中，具体包括以下步骤：

（1）在无人机靶机上配置气压高度表及无线电高度表，地面遥控控制高度融合，默认融合开，当打融合关指令时，停止融合，当打融合开指令时，继续融合；

（2）当融合开关开时，无线电高度为有效数据时，自动开始融合，气压高度表的数据以程序设定好的加减速率向无线电高度表的数据进行逼近计算，具体为：

设定△h初始值为0，每循环计算开始时，融合高度计算hr=hq+△h；

其中，△h为变量融合量，hr为当前的融合后高度，hq表示当前气压高度当前值；

（3）当融合高度小于无线电高度时，气压高度以设定的加速率跟随无线电高度，△h=△h+n；

其中，n为设定加法速率，表示每个计算循环递增n米；

（4）当融合高度大于无线电高度时，气压高度以设定的减速率跟随无线电高度，△h=△h–m；

其中，m为设定减法速率，表示每个计算循环递减m米；

（5）当融合高度等于无线电高度时，△h=△h，融合自动停止；

（6）当无线电高度无效或者故障时，自动停止融合；

（7）使用指令打开或关闭融合功能，完成融合。

本发明的有益效果是：

两种高度数据融合处理，结合两种高度的优点，得到稳定准确的融合高度，提高了无人机高度控制的稳定性与安全性。

附图说明

图1为本发明构成示意图；

图2为本发明中融合算法流程图；

图3实例2飞行中的无线电高度数据；

图4实例2飞行中的气压高度数据；

图5实例2飞行中的融合高度数据。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种无人机高度传感器融合方法，如图1-5所示，具体包括以下步骤：

一种无人机高度传感器融合方法，具体包括以下步骤：

（1）在无人机靶机上配置高度传感器，地面遥控控制高度融合，默认融合开，当打融合关指令时，停止融合，当打融合开指令时，继续融合；

（2）当在步骤（1）的靶机上配置两种高度传感器时，并且两个高度传感器高度数据不一致时，自动开始融合；

（3）其中一种高度传感器的数据以设定好的加减速率向另一种高度传感器数据进行逼近计算，其计算后的结果为当前的融合后高度数据；

（4）直至融合后的数据与步骤（3）中另一种高度传感器数据一致时，自动停止融合。

在本实施例中，靶机开机默认融合打开，并自动检测两种高度传感器数据，当其中一种高度传感器故障或数据失效时，自动关闭融合功能；通过地面发送指令对融合功能进行打开或关闭。

在本实施例中，步骤（2）靶机上设置的两种高度传感器分别为气压高度表和无线电高度表，当设置气压高度表和无线电高度表时，无人机高度传感器融合方法，具体包括以下步骤：

（1）在无人机靶机上配置气压高度表及无线电高度表，地面遥控控制高度融合，默认融合开，当打融合关指令时，停止融合，当打融合开指令时，继续融合；

（2）当融合开关开时，无线电高度为有效数据时，自动开始融合，气压高度表的数据以程序设定好的加减速率向无线电高度表的数据进行逼近计算，具体为：

设定△h初始值为0，每循环计算开始时，融合高度计算hr=hq+△h；

其中，△h为变量融合量，hr为当前的融合后高度，hq表示当前气压高度当前值；

（3）当融合高度小于无线电高度时，气压高度以设定的加速率跟随无线电高度，△h=△h+n；

其中，n为设定加法速率，表示每个计算循环递增n米；

（4）当融合高度大于无线电高度时，气压高度以设定的减速率跟随无线电高度，△h=△h–m；

其中，m为设定减法速率，表示每个计算循环递减m米；

（5）当融合高度等于无线电高度时，△h=△h，融合自动停止；

（6）当无线电高度无效或者故障时，自动停止融合；

（7）使用指令打开或关闭融合功能，完成融合。

实施例2

本实施例提供一种无人机高度传感器融合方法，通过高度融合处理，得到稳定准确的高度数据，融合方法是，设定一个初值为零的变量融合量、则融合高度的数值等于气压高度加融合量，如果融合高度不等于无线电高度，则融合高度通过改变融合量的方式来跟随无线电高度，设定改变的速率为每秒3米，如图1-5所示，具体包括以下步骤：

（1）在无人机靶机上配置气压高度表及无线电高度表，地面遥控控制高度融合，默认融合开，当打融合关指令时，停止融合，当打融合开指令时，继续融合；

（2）当融合开关开时，无线电高度为有效数据时，自动开始融合，气压高度表的数据以程序设定好的加减速率向无线电高度表的数据进行逼近计算，具体为：

设定△h初始值为0，每循环计算开始时，融合高度计算hr=hq+△h；

其中，hr为当前的融合后高度，hq表示当前气压高度当前值；

（3）当融合高度小于无线电高度时，气压高度以每秒加3米的速度跟随无线电高度，△h=△h+n，n为3米；

（4）当融合高度大于无线电高度时，气压高度以每秒减3米的速度跟随无线电高度，△h=△h–m；m为3米；

（5）当融合高度等于无线电高度时，△h=△h，融合自动停止；

（6）当无线电高度无效或者故障时，自动停止融合；

（7）使用指令打开或关闭融合功能，完成融合。

在本实施例中，其计算后的结果hr为当前的融合后高度数据，作为无人机的高度观测和控制依据；当融合后的数据与无线电高度表数据一致时，不进行数据计算，其中加减速率m、n可根据高度传感器自身特点以及无人机特性进行不同设定。

通过上述方式，该型无人机将两种高度数据融合，其高度测量精度与控制精度均得到了较好的提升，融合前后数据见图3、4、5，从途中可以看出，融合高度既规避了气压高度采集误差较大的缺点，又规避了无线电高度采集杂波扰动大的缺点，其飞行过程中的高度采集与控制精度均优于融合前。

本发明的无人机高度传感器融合方法，靶机上设置的高度传感器通过串/并联的方式实现多个高度传感器数据的融合；并且本方法不止限定于高度传感器融合，其余类型数据也可以通过此方法进行融合计算。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。