[發(fā)明專利]一種無(wú)人機(jī)懸停姿態(tài)測(cè)量裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010589562.X
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111688949B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段發(fā)階;王憲全;梁春疆;李天宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): B64F5/60
• 分類號(hào): B64F5/60
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉子文

1.一種無(wú)人機(jī)懸停姿態(tài)測(cè)量方法，基于無(wú)人機(jī)懸停姿態(tài)測(cè)量裝置，放置在無(wú)人機(jī)懸停姿態(tài)測(cè)試基地，包括設(shè)置在無(wú)人機(jī)懸停姿態(tài)測(cè)試基地四周的投影立壁，所述投影立壁的一側(cè)設(shè)有測(cè)量相機(jī)組，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將無(wú)人機(jī)放置在無(wú)人機(jī)懸停姿態(tài)測(cè)試基地，無(wú)人機(jī)掛載輕量級(jí)激光發(fā)射器，固定懸停在離地高度15m的測(cè)試基地上空；

(2)激光發(fā)射器向兩端和前向發(fā)射3束激光，分別打在三面投影立壁上，形成3個(gè)激光點(diǎn)；

(3)攝像機(jī)組分別測(cè)量3個(gè)激光點(diǎn)的空間坐標(biāo)，并將測(cè)量結(jié)果傳輸給無(wú)人機(jī)定位系統(tǒng)；

(4)無(wú)人機(jī)定位系統(tǒng)根據(jù)3個(gè)激光點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果，并綜合無(wú)人機(jī)的當(dāng)前空間位置，進(jìn)而解算出無(wú)人機(jī)姿態(tài)角，即俯仰角θ_P、橫滾角θ_R和偏航角θ_Y，具體的：

式中h₁為無(wú)人機(jī)在第一投影立壁上的位移值，h₂為無(wú)人機(jī)在第二投影立壁上的位移值，h₃為無(wú)人機(jī)在第三投影立壁上的位移值，(x₁，y₁)為無(wú)人機(jī)在第一投影立壁的質(zhì)心坐標(biāo)，(x₂，y₂)為無(wú)人機(jī)在第二投影立壁的質(zhì)心坐標(biāo)，(x₃，y₃)為無(wú)人機(jī)在第三投影立壁的質(zhì)心坐標(biāo)，(x₀，y₀)為無(wú)人機(jī)的質(zhì)心坐標(biāo)；

投影立壁可視高度h與無(wú)人機(jī)到投影立壁最大距離L之間的關(guān)系如下：

式中，θ_max為姿態(tài)角測(cè)量范圍；

攝像機(jī)的分辨精度Δx，滿足以下條件：

Δx＜L·tan(θmin)

式中θ_min為姿態(tài)角測(cè)量精度；

設(shè)每個(gè)相機(jī)的獨(dú)立測(cè)量視場(chǎng)為D，相機(jī)成面大小為M×M，則根據(jù)小孔成像模型可知：

式中，Z為相機(jī)到投影立壁之間的距離，f為相機(jī)焦距；通過(guò)壁高得到相機(jī)到投影立壁之間的距離Z的取值范圍，完善相機(jī)參數(shù)。