一种物流无人机导航精度确定的方法及设备

本申请涉及无人机，尤其涉及一种物流无人机导航精度确定的方法及设备。

背景技术：

1、随着无人机技术发展和社会公众认可度的提高，民用无人机在城市低空空域范围内开展客货运输将逐渐由试验验证走向大规模商业运营。城市低空空域环境复杂，超低飞行高度及大量人造建筑、障碍物限制了无人机可飞空间，为了与建筑物、障碍物、其它航空器保持安全的间隔，物流无人机需要满足一定的空域保持能力，才能够准确、安全、高效的按照预设的航线飞行。

2、物流无人机航线飞行可采用传统有人航空基于性能导航（performance-basednavigation，pbn）的方法确航路空间，但由于运行环境与机型差异，物流无人机航线飞行的需要根据运行场景重新定义导航精度要求。

3、目前物流无人机导航精度确定方法尚不成熟，现有的方法并未系统的考虑影响导航精度的主要因素，导航精度确定方法不完善。

4、例如，一种基于rnp的快递无人机运行实时保护模型的建立方法，rnp (requirednavigation performance) 表示所需导航性能，该方法是一个快递无人机rnp评估框架，使用简单的推算方法计算航路定义误差、飞行技术误差及导航系统误差；但并未提供各项误差组成与确定方法。

技术实现思路

1、本申请的一个目的是提供一种物流无人机导航精度确定的方法及设备，解决现有技术中未系统的考虑影响导航精度的主要因素，导航精度确定方法不完善的问题。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种物流无人机导航精度确定的方法，该方法包括：

3、根据无人机的飞行任务确定预期飞行轨迹；

4、确定无人机的实际飞行轨迹，根据所述预期飞行轨迹和所述实际飞行轨迹计算无人机的飞行技术误差；

5、建立全球导航卫星系统误差模型，建立气压高度表误差模型；

6、基于所述全球导航卫星系统误差模型及所述气压高度表误差模型计算无人机的导航系统误差；

7、基于所述飞行技术误差和所述导航系统误差确定总系统误差，以确定无人机的导航精度。

8、可选地，确定无人机的实际飞行轨迹，包括：

9、建立城市风场模型，根据所述城市风场模型及所述预期飞行轨迹建立无人机的动力学模型；

10、根据所述无人机的动力学模型确定无人机的实际飞行轨迹。

11、可选地，建立城市风场模型，包括：

12、根据无人机所在环境的风场环境类型确定对应的风速函数，构建得到城市风场模型。

13、可选地，根据所述城市风场模型及所述预期飞行轨迹建立无人机的动力学模型，包括：

14、根据不同风场环境类型的风速函数得到的风速、所述预期飞行轨迹以及用于提供控制变量的控制器，建立无人机的动力学模型。

15、可选地，建立全球导航卫星系统误差模型，包括：

16、根据全球导航卫星系统确定卫星观测矩阵，根据所述卫星观测矩阵确定精度因子；

17、根据所述精度因子以及伪距离测量误差的标准差构建全球导航卫星系统误差模型。

18、可选地，建立气压高度表误差模型，包括：

19、根据无人机的真实高度、所在真实高度时气压计受环境影响的常值误差以及气压计的量测噪声建立气压高度表误差模型。

20、可选地，基于所述全球导航卫星系统误差模型及所述气压高度表误差模型计算无人机的导航系统误差，包括：

21、根据所述全球导航卫星系统误差模型确定所述无人机的导航系统的水平误差；

22、根据无人机使用的全球导航卫星系统设备的状态信息从所述全球导航卫星系统误差模型及气压高度表误差模型中进行估计，得到导航系统的垂直误差。

23、可选地，所述无人机的导航系统的水平误差包括导航系统的水平误差均值和标准差，根据所述全球导航卫星系统误差模型确定所述无人机的导航系统的水平误差，包括：

24、根据所述全球导航卫星系统误差模型得到全球导航卫星系统水平误差、水平误差标准差及估计时间误差；

25、根据所述全球导航卫星系统水平误差得到无人机的侧向导航系统的水平误差均值等于0；

26、根据所述全球导航卫星系统的水平误差标准差、无人机位置矢量的速度矢量及估计时间误差确定侧向导航系统的水平误差标准差。

27、可选地，根据无人机使用的全球导航卫星系统设备的状态信息从所述全球导航卫星系统误差模型及气压高度表误差模型中进行估计，得到导航系统的垂直误差，包括：

28、根据所述全球导航卫星系统误差模型得到全球导航卫星系统的伪距离测量误差的标准差、垂直高度分量方差；

29、根据所述气压高度表误差模型得到气压高度的标准差、气压计受环境影响的常值误差；

30、确定所述伪距离测量误差的标准差、所述垂直高度分量方差及所述气压高度的标准差中的最小值，根据无人机使用的全球导航卫星系统设备的状态信息将最小值作为垂直高度误差标准差；

31、根据所述气压高度的标准差、气压计受环境影响的常值误差确定正态分布随机序列，根据无人机使用的全球导航卫星系统设备的状态信息将所述正态分布随机序列作为垂直高度误差。

32、可选地，总系统误差包括侧向总系统误差均值及标准差、垂直方向的总系统误差均值及标准差，基于所述飞行技术误差和所述导航系统误差确定总系统误差，包括：

33、；

34、；

35、；

36、；

37、其中，表示侧向总系统误差均值，表示侧向总系统误差标准差，表示垂直方向的总系统误差均值，表示垂直方向的总系统误差标准差，、分别为侧向飞行技术误差均值、标准差，、分别为垂直方向飞行技术误差均值、标准差，、分别为侧向导航系统误差均值、标准差，、分别为垂直方向导航系统误差均值、标准差。

38、根据本申请又一个方面，还提供了一种物流无人机导航精度确定的设备，该设备包括：

39、一个或多个处理器；以及

40、存储有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令在被执行时使所述处理器执行如前述所述方法的操作。

41、根据本申请再一个方面，还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现如前述所述的方法。

42、与现有技术相比，本申请通过根据无人机的飞行任务确定预期飞行轨迹；确定无人机的实际飞行轨迹，根据所述预期飞行轨迹和所述实际飞行轨迹计算无人机的飞行技术误差；建立全球导航卫星系统误差模型，建立气压高度表误差模型；基于所述全球导航卫星系统误差模型及所述气压高度表误差模型计算无人机的导航系统误差；基于所述飞行技术误差和所述导航系统误差确定总系统误差，以确定无人机的导航精度；进行系统的考虑影响导航精度的主要因素，完善了导航精度确定方法，使得导航精度更加精确。

技术特征：

1.一种物流无人机导航精度确定的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定无人机的实际飞行轨迹，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，建立城市风场模型，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述城市风场模型及所述预期飞行轨迹建立无人机的动力学模型，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立全球导航卫星系统误差模型，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立气压高度表误差模型，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述全球导航卫星系统误差模型及所述气压高度表误差模型计算无人机的导航系统误差，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述无人机的导航系统的水平误差包括导航系统的水平误差均值和标准差，根据所述全球导航卫星系统误差模型确定所述无人机的导航系统的水平误差，包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据无人机使用的全球导航卫星系统设备的状态信息从所述全球导航卫星系统误差模型及气压高度表误差模型中进行估计，得到导航系统的垂直误差，包括：

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，总系统误差包括侧向总系统误差均值及标准差、垂直方向的总系统误差均值及标准差，基于所述飞行技术误差和所述导航系统误差确定总系统误差，包括：

11.一种物流无人机导航精度确定的设备，其特征在于，所述设备包括：

12.一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现如权利要求1至10中任一项所述的方法。

技术总结
本申请的目的是提供一种物流无人机导航精度确定的方法及设备，本申请通过根据无人机的飞行任务确定预期飞行轨迹；确定无人机的实际飞行轨迹，根据所述预期飞行轨迹和所述实际飞行轨迹计算无人机的飞行技术误差；建立全球导航卫星系统误差模型，建立气压高度表误差模型；基于所述全球导航卫星系统误差模型及所述气压高度表误差模型计算无人机的导航系统误差；基于所述飞行技术误差和所述导航系统误差确定总系统误差，以确定无人机的导航精度；进行系统的考虑影响导航精度的主要因素，完善了导航精度确定方法，使得导航精度更加精确。

技术研发人员：刘菲,吕人力
受保护的技术使用者：中国民航管理干部学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16