[實用新型]基于十字激光的無人機姿態與飛行高度的測量裝置

有效

• 申請號: 201821374726.1
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN208536841U
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 張洋;張虎;姜柳
• 申請（專利權）人: 張洋;張虎;姜柳
• 主分類號: G01C11/34
• 分類號: G01C11/34;G01C11/08;G01C5/00
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 李世喆

本申請公開了一種基于十字激光的無人機姿態與飛行高度的測量裝置。所述裝置的一具體實施方式包括：十字激光發射器、攝像機、計算模塊，其中，所述十字激光發射器與所述攝像機被安裝在所述無人機的底部且垂直于所述無人機，具體的：十字激光發射器，用于向地面發射十字激光；攝像機，用于獲取包含所述十字激光的一幀地面圖像；計算模塊，用于識別所述地面圖像中的所述十字激光，并以十字交叉點為原點，計算所述十字激光四個方向的激光線的長度，然后，根據所述十字激光四個方向的激光線的長度，計算無人機的飛行高度、橫滾角、俯仰角。該實施方式簡單，且能精確的測量出無人機的飛行高度、橫滾角、俯仰角。

技術領域

本申請涉及航空技術領域，具體的涉及基于十字激光的無人機姿態與飛行高度的測量裝置。

背景技術

隨著無人機技術的不斷成熟，消費級無人機產品近年來進入了普通大眾的視野。外觀小巧，操作簡便的小型無人機受到市場歡迎。

目前測量無人機的飛行高度通常采用如下方法：(1)利用氣壓高度計測試大氣壓力，然后換算成飛行高度的方法，但這種測量方法的精度差、響應速度低。(2)采用超聲波測距儀測距的方法，但該方法探測范圍十分有限，通常不足10m。(3)基于飛行時間的激光測距方法，但該方法易受激光散射、不均的空氣密度、熱空氣氣團、地面溫度等影響，精度差。

目前通常陀螺儀測量無人機的姿態即俯仰角和橫滾角，由于從陀螺儀的角速度獲得角度信息，需要經過積分運算。如果角速度信號存在微小的偏差，經過積分運算之后，變化形成積累誤差。這個誤差會隨著時間延長逐步增加，最終導致電路飽和，無法形成正確的角度信號。申請號201410528527.1和201711203612.0的專利中都有提到在無人機的不同部位安裝至少3個激光測距傳感器用于測量無人機各個部位相對地面的高度信息，進而計算無人機的姿態信息。但該方法需要的激光測距傳感器的個數較多。

發明內容

本申請的目的在于提出一種改進的基于十字激光的無人機姿態與飛行高度的測量裝置，來解決以上背景技術部分提到的技術問題。

本申請提供了一種基于十字激光的無人機姿態與飛行高度的測量裝置，所述裝置包括十字激光發射器、攝像機、計算模塊，其中，所述十字激光發射器與所述攝像機被安裝在所述無人機的底部且垂直于所述無人機，具體的：十字激光發射器，用于向地面發射十字激光；攝像機，用于獲取包含所述十字激光的一幀地面圖像；計算模塊，用于識別所述地面圖像中的所述十字激光，并以十字交叉點為原點，計算所述十字激光四個方向的激光線的長度，然后，根據所述十字激光四個方向的激光線的長度，計算無人機的飛行高度、橫滾角、俯仰角。

在一些實施例中，所述無人機水平飛行時，十字激光發射器發射的十字激光的相對方向的激光線長度相等，相鄰激光線的長度可以相等也可以不相等。

在一些實施例中，所述計算模塊具體配置用于：識別所述地面圖像中的所述十字激光，并以十字交叉點為原點，計算所述十字激光四個方向的激光線的長度；根據線性幾何，通過預先測量的所述十字激光發射器的出光張角度、所述十字激光四個方向的激光線的長度，計算所述無人機的橫滾角、俯仰角、飛行高度。

在一些實施例中，所述計算模塊還具體配置用于：識別所述地面圖像中的所述十字激光，并以十字交叉點為原點，計算所述十字激光四個方向的激光線的長度；將所述十字激光四個方向的激光線的長度，代入預先標定的十字激光的長度與無人機的高度之間的曲線，計算得到無人機的飛行高度。

在一些實施例中，所述計算模塊還具體配置用于：根據前一幀地面圖像對應的前橫滾角、前俯仰角及兩幀圖像的時間間隔，計算橫滾角的角速度、俯仰角的角速度。

本申請提供的基于十字激光的無人機姿態與飛行高度的測量裝置，通過向地方發射十字型的激光，然后測量十字激光四個方向的長度，進而計算出無人機的飛行高度、橫滾角、俯仰角，該算法簡單，精確度高。

附圖說明