[發明專利]飛行器導航方法、裝置和系統

有效

• 申請號: 201810179124.9
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN110231028B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 門春雷;劉艷光;張文凱;陳明軒;郝尚榮;鄭行;徐進;韓微
• 申請（專利權）人: 北京京東乾石科技有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/18;G01S19/47;G01S19/49
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 曹蓓;許蓓

本公開提出一種飛行器導航方法、裝置和系統，涉及飛行器技術領域。本公開的一種飛行器導航方法包括：獲取IMU探測數據和視覺采集數據；提取最接近視覺采集數據對應的狀態的發生時刻的IMU探測數據；根據相同發生時刻的IMU探測數據的分析結果和視覺采集數據的分析結果更新飛行器在發生時刻的下一時刻的狀態；基于更新后的數據執行飛行器導航。通過這樣的方法，能夠充分考慮到IMU探測數據與視覺采集數據的更新頻率不同的問題，結合相同發生時刻的IMU探測數據和視覺采集數據進行飛行器位置確定，從而減少誤差，提高定位的準確度，進而優化飛行器導航效果。

技術領域

本公開涉及飛行器技術領域，特別是一種飛行器導航方法、裝置和系統。

背景技術

飛行器在正常飛行過程中，通常利用GPS(Global Positioning System，全球定位系統)信息進行導航。但是，當飛行器丟失GPS或者GPS信號弱時，飛行器難以獲取準確的當前位置信息。

相關技術中采用了IMU(Inertial measurement unit，慣性測量單元)技術估計飛行器的位置。一個IMU通常包含三個單軸的加速度計和三個單軸的陀螺，加速度計檢測物體在載體坐標系統獨立三軸的加速度信號，而陀螺檢測載體相對于導航坐標系的角速度信號，測量物體在三維空間中的角速度和加速度，并以此解算出物體的姿態。但是，IMU技術存在時間漂移的問題，影響飛行器位置估計的準確性。

發明內容

本公開的一個目的在于提高飛行器位置估計的準確性，從而提高飛行器導航的準確性。

根據本公開的一個方面，提出一種飛行器導航方法，包括：獲取IMU探測數據和視覺采集數據；提取最接近視覺采集數據對應狀態的發生時刻的IMU探測數據；根據相同發生時刻的IMU探測數據的分析結果和視覺采集數據的分析結果更新飛行器在發生時刻的下一時刻的狀態；基于更新后的數據執行飛行器導航。

可選地，提取視覺采集數據對應的狀態的發生時刻的IMU探測數據包括：根據預定時間差確定發生時刻，預定時間差為視覺采集數據的獲取時延；提取最接近發生時刻的IMU探測數據。

可選地，更新飛行器在發生時刻的下一時刻的狀態包括：將基于視覺采集數據的分析結果作為更新數據，將基于IMU探測數據的分析結果作為預測數據，根據EKF(ExtendedKalman Filter，擴展卡爾曼濾波)算法預測飛行器在發生時刻的下一時刻的狀態；利用預測的飛行器在發生時刻的下一時刻的狀態更新緩存的飛行器在發生時刻的下一時刻的狀態。

可選地，飛行器導航方法還包括獲取飛行器在發生時刻的下一時刻的狀態協方差，以便基于更新后的數據和狀態協方差預測飛行器在當前時刻的狀態。

可選地，還包括：在飛行器能獲取GPS數據的情況下，根據GPS數據和IMU探測數據進行導航；在飛行器不能獲取GPS數據的情況下，執行獲取視覺采集數據，根據視覺采集數據和IMU探測數據進行導航的操作。

可選地，視覺采集數據的更新頻率低于IMU探測數據的更新頻率。

可選地，IMU探測數據的分析結果包括飛行器的加速度和三軸角速度；視覺采集數據的分析結果包括飛行器的三維位置和姿態。

通過這樣的方法，能夠充分考慮到IMU探測數據與視覺采集數據的更新頻率不同的問題，結合相同發生時刻的IMU探測數據和視覺采集數據進行飛行器位置確定，從而減少誤差，提高定位的準確度，進而優化飛行器導航效果。

根據本公開的另一個方面，提出一種飛行器導航裝置，包括：數據獲取單元，被配置為獲取IMU探測數據和視覺采集數據；同步數據提取單元，被配置為提取最接近視覺采集數據對應狀態的發生時刻的IMU探測數據；狀態更新單元，被配置為根據相同發生時刻的IMU探測數據的分析結果和視覺采集數據的分析結果更新飛行器在發生時刻的下一時刻的狀態；導航單元，被配置為基于更新后的數據執行飛行器導航。