[发明专利]一种基于多GPS接收机的无人机姿态追踪方法及系统

权利要求书

1.一种基于多GPS接收机的无人机姿态追踪方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在无人机的机臂上，以每个机臂为单位分别安装GPS接收机，并以其中一个GPS接收机为原点，建立ENU坐标系；

S2、将无人机水平放置，确定各个GPS接收机在ENU坐标系下的初始化位置；

S3、当无人机在飞行过程中姿态发生变化时，实时计算出各个GPS接收机在ECEF坐标系下的坐标位置；

S4、将步骤S3中得到的各个GPS接收机在ECEF坐标系下的坐标位置，转化为各个GPS接收机在ENU坐标系下的位置信息；

S5、通过比较步骤S4和步骤S2中各个GPS接收机的位置变化，计算出无人机各个轴向的旋转角度；具体是：通过比较位置发生变化后的GPS接收机的位置信息与初始化位置信息，根据坐标系旋转变换的理论，计算得出GPS接收机在ENU坐标系下绕各个轴向旋转的角度，即无人机横滚、俯仰、偏航的角度变化。

2.根据权利要求1所述的无人机姿态追踪方法，其特征在于，在步骤S2中，将作为原点的GPS接收机的坐标位置设为（0,0,0），将各个GPS接收机在ENU坐标系下相对于原点GPS接收机的坐标位置，作为各个GPS接收机在ENU坐标系下的初始化的位置。

3.根据权利要求1所述的无人机姿态追踪方法，其特征在于，步骤S3是采用RTK定位算法实时计算出各个GPS接收机在ECEF坐标系下的坐标位置。

4.根据权利要求1所述的无人机姿态追踪方法，其特征在于，在步骤S4中是应用三维坐标系旋转、空间向量运算的理论，将各个GPS接收机在ECEF坐标系下的坐标位置转化为在ENU坐标系下的位置信息，具体是：

首先进行三维坐标系的旋转，使得旋转后的ECEF坐标系转化为以地球地心为原点的ENU坐标系；然后，再应用空间向量运算，得到位置发生变化的GPS接收机在ENU坐标系下的位置信息。

5.一种基于多GPS接收机的无人机姿态追踪系统，其特征在于，包括：安装在无人机的各个机臂上GPS接收机，以及姿态追踪模块；其中，姿态追踪模块包括：

初始位置计算单元，用于将一个GPS接收机作为原点接收机，计算其余GPS接收机在ENU坐标系下相对于原点GPS接收机的坐标位置，得到各个GPS接收机在ENU坐标系下的初始化位置；

实时姿态计算单元，用于无人机在飞行过程中姿态发生变化时，实时计算出各个GPS接收机在ECEF坐标系下的坐标位置；

坐标信息转换单元，用于将实时姿态计算单元得到的各个GPS接收机在ECEF坐标系下的坐标位置，应用三维坐标系旋转、空间向量运算的理论，转化为各个GPS接收机在ENU坐标系下的位置信息；

位置变化计算单元，用于通过比较各GPS接收机在ENU坐标系下的实时位置与初始化位置，计算出无人机各个轴向的旋转角度。