[發明專利]無人機航姿監測系統

在審

• 申請號: 201811030494.2
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109405820A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 張朋;常靜;劉娜;劉志懷;郭琳琳;楊益;林漫漫;焦岳超;瞿博陽;蘇晨;張士磊
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/16;G01C5/00;G01S19/53
• 代理公司: 鄭州浩德知識產權代理事務所(普通合伙) 41130
• 代理人: 邊鵬

本發明提供了一種無人機航姿監測系統，包括：加速度檢測模塊、角速度檢測模塊、磁強檢測模塊、溫度檢測模塊、無線電高度檢測模塊、航姿信息顯示模塊、GPS接收模塊、數據通信模塊及航姿解算模塊；加速度檢測模塊、角速度檢測模塊、磁強檢測模塊、溫度檢測模塊、無線電高度檢測模塊、航姿信息顯示模塊、GPS接收模塊、數據通信模塊分別連接至航姿解算模塊，航姿解算模塊用于根據新型卡爾曼算法對無人機加速度、無人機角速度、無人機飛行磁偏角、無人機機身溫度、無人機飛行高度及GPS接收模塊獲取到的無人機位置信息進行處理，以得到無人機航姿信息，并將無人機航姿信息發送至航姿信息顯示模塊、無人機導航系統及地面控制臺。

技術領域

本發明涉及無人機技術領域，具體而言，涉及一種無人機航姿監測系統。

背景技術

姿態信息是無人機的重要飛行參數，對無人機的正常運行具有十分重要的意義。當下常用的導航和姿態系統主要有慣性導航、航姿系統，組合導航、航姿系統和捷聯導航、航姿系統，其中，慣性導航、航姿系統，組合導航、航姿系統因為結構復雜、成本高而無法在無人機上大規模應用；而捷聯導航、航姿系統由于采用數字平臺代替物理平臺而在無人機應用中具有巨大的優勢。但是，由于計算誤差、傳感數據易受到環境干擾而導致捷聯導航、航姿系統的精度較差。目前常用的姿態解算方法有互補濾波姿態解算算法，基于梯度下降法的姿態解算算法，基于卡爾曼濾波器的姿態解算算法，以及粒子濾波姿態解算算法。這些算法或者精度較差或者算法復雜、實時性差，難以在無人機上應用。

發明內容

本發明正是基于上述技術問題至少之一，提出了一種新的無人機航姿監測系統，提高了無人機航姿數據的解算精度，并將測得航姿信息發送到地面控制平臺和機載顯示設備，大大提高了無人機航姿監測系統的智能化、信息化水平。

有鑒于此，根據本發明提出了一種無人機航姿監測系統，無人機航姿監控系統包括：加速度檢測模塊、角速度檢測模塊、磁強檢測模塊、溫度檢測模塊、無線電高度檢測模塊、航姿信息顯示模塊、GPS接收模塊、數據通信模塊及航姿解算模塊；其中，所述加速度檢測模塊、所述角速度檢測模塊、所述磁強檢測模塊、所述溫度檢測模塊、所述無線電高度檢測模塊、所述航姿信息顯示模塊、所述GPS接收模塊、所述數據通信模塊分別連接至所述航姿解算模塊，所述航姿解算模塊基于所述數據通信模塊與無人機導航系統及地面控制臺建立通信連接，所述航姿解算模塊用于根據新型卡爾曼算法對所述加速度檢測模塊監測到的無人機加速度、所述角速度檢測模塊監測到的無人機角速度、所述磁強檢測模塊監測到的無人機飛行磁偏角、所述溫度檢測模塊監測到的無人機機身溫度、所述無線電高度檢測模塊監測到的無人機飛行高度及所述GPS接收模塊獲取到的無人機位置信息進行處理，以得到無人機航姿信息，并將所述無人機航姿信息發送至所述航姿信息顯示模塊、所述無人機導航系統及所述地面控制臺。

在該技術方案中，無人機航姿監控系統整合有加速度檢測模塊、角速度檢測模塊、磁強檢測模塊、溫度檢測模塊、無線電高度檢測模塊及GPS接收模塊以實現對無人機加速度、角速度、磁偏角、溫度、高度以及位置信息等航姿數據的高精度測量，航姿解算模塊基于新型卡爾曼算法實現對航姿數據信息的綜合處理，提高了無人機航姿數據的解算精度，并將測得航姿信息發送到地面控制平臺和機載顯示設備，大大提高了整個系統的智能化、信息化水平。

在上述技術方案中，優選地，所述航姿解算模塊包括加速度數據處理功能模塊、角速度數據處理功能模塊、磁強數據處理功能模塊、溫度數據處理功能模塊、無線電高度數據處理功能模塊、航姿信息顯示功能模塊、GPS數據處理功能模塊、數據通信控制功能模塊、基于新型卡爾曼算法的航姿解算功能模塊、綜合管理模塊。

在上述任一項技術方案中，優選地，所述加速度檢測模塊包括MEMS智能三軸加速度計、加速度誤差補償單元、第一無線通信接口單元，所述加速度檢測模塊基于所述第一無線通信接口單元與所述航姿解算模塊建立通信連接。