[發明專利]一種基于最小檢測代價的無人機高程誤差雙門限修正方法

有效

• 申請號: 201811035262.6
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109341650B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 王智學;李陽;張宏偉;梁海濱;李琦;張偉明;劉永濱;杜華
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司;中石油昆侖燃氣有限公司
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 北京艾皮專利代理有限公司 11777
• 代理人: 楊克

本發明公開了一種基于最小檢測代價的無人機高程誤差雙門限修正方法，它涉及信號檢測技術領域；它的修正方法如下：步驟一：測量無人機高程誤差的統計參數，誤差的均值、方差和多次檢測中的相干時間；步驟二：設置檢測成本和用戶定位誤差成本；步驟三：根據無人機測量誤差和檢測成本，計算依據期望代價最小的最佳檢測門限；步驟四：設置最大檢測迭代次數；步驟五：基于雙門限的檢測算法定位用戶位置；本發明可以有效地降低系統總的檢測代價，可以減小檢測次數，增加檢測的靈活性；綜合考慮檢測代價和所需的檢測次數，可以實現系統總體的代價降到最低。

技術領域

本發明屬于信號檢測技術領域，具體涉及一種基于最小檢測代價的無人機高程誤差雙門限修正方法。

背景技術

近年來，隨著我國燃氣工業的迅速發展，城鎮燃氣管網遍布全國大中小城鎮，城鎮燃氣事故時有發生，泄漏的燃氣嚴重威脅城鎮燃氣管網周圍民眾的生命財產安全。預防燃氣泄漏的當務之急，完善管網監控系統，加強城鎮燃氣管網運行安全和用戶用氣安全，實現城鎮燃氣業務的安全運營和平穩供氣。使用無人機搭載傳感器的燃氣巡檢代替傳統的人工巡檢的方式，可以提高巡檢效率，減少檢測成本，巡檢線路更加靈活，這有助于實現燃氣管網監測的智能化。使用無人機也可以對城鎮中住戶的燃氣信息進行檢測。

然而相比于無人機管網巡檢，檢測城鎮中住戶的位置信息要獲取更多的信息，獲取高精度的高程信息是精確定位樓層的前提。對于高層的用戶定位，由于GPS測量高度信息的誤差較大，需要使用其他高度模塊進行高度測量。目前無人機上常用的高度測量傳感器是氣壓計。采用氣壓計作為高度測量模塊具有體積小、功耗低、測量準確度高、響應時間短、可靠性好、測量范圍廣的特點，在四旋翼無人機上得到廣泛使用。

檢測用戶的高程信息，采用的方法是將無人機飛行到與用戶相同水平線位置上，測量無人機的高度來代表被測用戶高度，進而定位用戶所在樓層。采用氣壓計測量高程信息有兩個主要誤差，一個是模型誤差，還有一個是傳感器的輸出誤差。模型誤差可以利用差分的方法進行修正，而傳感器的輸出誤差來源于傳感器的熱噪聲、溫度漂移、歸零偏差，元器件非線性引起的影響，是完全隨機的值。由于傳感器測量數據與真實數據的誤差，會引起無人機的定位出現誤差。測量無人機的高度，需要假設無人機上搭載的攝像頭和檢測儀指向的方向與地面保持水平。然而，由于無人機的姿態控制過程中不可避免的使用了大量的傳感器和復雜的算法，導致存在各種誤差。由于無人機的姿態不能精確地控制，導致無人機上搭載的攝像頭和檢測儀指向的方向引入隨機噪聲，就會給被測用戶位置測量帶來誤差。無人機平臺高程誤差來源如圖1所示，由傳感器和無人機姿態誤差最終導致確定被檢測用戶位置時出現錯誤。

發明內容

為解決現有無人機在測量高程信息上存在隨機誤差，導致定位用戶的位置時出現錯誤。使用多次測量的結果進行最大似然檢測可以有效的降低定位差錯概率。在實際中，每測量一次高程信息會引起相應的檢測開銷，而定位用戶位置錯誤也將給系統帶來額外的開銷的問題；本發明的目的在于提供一種基于最小檢測代價的無人機高程誤差雙門限修正方法。

本發明的一種基于最小檢測代價的無人機高程誤差雙門限修正方法，它的修正方法如下：

步驟一：測量無人機高程誤差的統計參數，誤差的均值、方差和多次檢測中的相干時間；

步驟二：設置檢測成本和用戶定位誤差成本；

步驟三：根據無人機測量誤差和檢測成本，計算依據期望代價最小的最佳檢測門限；

步驟四：設置最大檢測迭代次數；

步驟五：基于雙門限的檢測算法定位用戶位置；

所述步驟三的具體方法為：假設樓層檢測出現錯誤，會帶來損失C₁，而每增加一次檢測次數，會增加損失C₂；現在假設，需要進行k次檢驗的概率是P_k，進行k次檢驗錯誤的概率是P_ek，那么總的檢測錯誤代價的期望是：