[发明专利]无人机数据处理方法和装置

说明书

本发明公开了一种无人机数据处理方法和装置，涉及数据融合技术领域。该方法包括：利用多个传感器实时测量无人机的飞行状态；根据无人机的飞行状态的变化过程确定状态方程；根据状态方程获取状态转移矩阵；根据状态转移矩阵，采用EKF将多个传感器的测量值进行数据融合，从而确定无人机的姿态信息。该方法和装置提高了无人机姿态信息确定的实时性和精度。

技术领域

本发明涉及数据融合技术领域，特别涉及一种无人机数据处理方法和装置。

背景技术

近年来，无人机被广泛应用于军用和民用的各个领域。例如，利用无人机进行货物配送比汽车配送更加快捷，而且配送成本大大降低。为了使无人机能够顺利、平稳地完成任务，如何精确地实时获取无人机的姿态信息，从而对无人机进行高精度控制，是无人机控制技术的关键问题。

目前，现有技术多采用陀螺仪来确定无人机的姿态信息，但是，针对陀螺仪测量值的滤波方法大都基于平均滤波或滑动滤波，这类滤波技术的输出延时严重，实时性差；另外，有些现有技术加入了其他传感器对陀螺仪的测量值进行修正，但是，陀螺仪测量值的零点漂移仍然比较大，导致获取的无人机姿态信息精度低，从而严重降低了无人机的控制精度。

发明内容

本发明的发明人发现上述现有技术中存在的问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。

本发明的一个目的是提供一种无人机数据处理技术方案，能够提高无人机姿态信息确定的实时性和精度。

根据本发明的第一方面，提供了一种无人机数据处理方法，包括：利用多个传感器实时测量无人机的飞行状态；根据所述无人机的所述飞行状态随时间的变化过程确定状态方程；根据所述状态方程获取状态转移矩阵；根据所述状态转移矩阵，采用EKF(ExtendedKalman Filter，扩展卡尔曼滤波器)将所述多个传感器的测量值进行数据融合，从而确定所述无人机的姿态信息。

可选地，所述利用多个传感器实时测量无人机的飞行状态包括：利用陀螺仪和加速度计分别实时测量所述无人机的角速度和加速度；利用磁力计实时测量所述无人机所处的地磁场强度。

可选地，所述根据所述无人机的所述飞行状态随时间的变化过程确定状态方程包括：以所述无人机的所述角速度、角加速度和所述加速度及其所处的所述地磁场强度为状态变量；根据所述状态变量随时间的变化过程确定所述状态方程。

可选地，所述根据所述状态方程获取状态转移矩阵包括：将所述状态方程进行线性化处理，从而将包含所述状态转移矩阵的隐式表达式转化为所述状态转移矩阵的显式表达式，并从所述显式表达式中获取所述状态转移矩阵。

可选地，所述将所述状态方程进行线性化处理，从而将包含所述状态转移矩阵的隐式表达式转化为所述状态转移矩阵的显式表达式，并从所述显式表达式中获取所述状态转移矩阵包括：将所述状态方程在所述状态变量等于当前时刻的状态变量先验估计值处对所述状态变量求偏导，从而获得当前时刻的所述状态变量与下一时刻的所述状态变量之间的所述状态转移矩阵。

可选地，所述根据所述状态转移矩阵，采用扩展卡尔曼滤波器EKF将所述多个传感器的测量值进行数据融合，从而确定所述无人机的姿态信息包括：根据所述状态转移矩阵，采用EKF将所述陀螺仪、所述加速度计和所述磁力计的测量值进行数据融合，从而确定所述无人机的姿态信息。所述陀螺仪的测量值可以包括：所述角速度在机体坐标系下的三轴分量。所述加速度计的测量值可以包括：所述加速度在所述机体坐标系下的三轴分量。所述磁力计的测量值可以包括：所述地磁场强度在所述机体坐标系下的三轴分量。所述姿态信息可以包括：所述无人机的俯仰角、偏航角和滚动角。