[发明专利]微型多源感知计算系统

说明书

本公开提供一种微型多源感知计算系统，包括：多源传感器、飞行参数采集单元、飞行参数解算单元、视频采集单元、特征提取单元、机载数据库、多源信息融合单元和导航参数输出接口；飞行参数采集单元接收多源传感器采集到的信号，飞行参数解算单元对信号进行解算并获得飞行参数；视频采集单元采集图像数据并对图像数据进行增强处理，特征提取单元对增强处理后的图像数据进行特征提取并输出视觉信息；多源信息融合单元对飞行参数、视觉信息和机载数据库进行融合滤波，估计运动参数，并将运动参数输出至伺服系统和任务系统。

技术领域

本发明涉及组合导航技术领域，具体涉及一种微型多源感知计算系统，其能够满足中小型飞行器全飞行周期的自主导航。

背景技术

中小型无人飞行器由于受到成本的严格限制不可能采用高精度的激光惯性导航系统，其自主导航方式常采用MEMS惯性测量单元(IMU)与全球卫星定位系统(GPS)的组合导航，即IMU+GPS，导航精度取决于IMU和GPS的定位精度，IMU误差会随时间不断累积；当飞行里程较远时，导航误差显著增大，直接影响飞行安全和任务执行效率。IMU与GPS组合导航时，导航精度显著提升，特别是在差分GPS支持下可以获得精确的导航信息，但是GPS信号极易受到电磁干扰、环境遮挡和信号丢失等情况的影响，严重影响了飞行器自主导航定位。为了满足在无GPS信号条件下高精度自主导航的需求，采用图像传感器获取视觉信息，与惯性测量构建组合导航。然而，现有的方法只针对特定飞行阶段，没有一种通用的组合导航框架。为此，本申请基于中小型无人飞行器的典型应用场景，提出了一种统一的组合导航滤波框架，可以根据任务阶段动态配置和管理传感器，构建相应的视觉量测方程，确定视觉-惯性滤波算法，以支持中小型无人飞行器全飞行周期的自主导航。

微型多源感知计算系统具有多源传感器采集、飞行参数解算和多源信息融合的主要功能，能够实时采集加速度、角速度、磁航向、动压、静压、外部大气温度等物理量，经过信号处理解算出飞行器运动信息，根据任务阶段选取不同的融合算法，实现飞行器自主运动参数估计；并将运动参数发送给伺服系统用于飞行控制，与任务载荷系统通信，用以实现飞行任务规划。

发明内容

本发明的目的：为满足中小型无人飞行器在低能见度、复杂电磁环境下自主导航与目标定位，实现全飞行周期多任务的导航需求，设计微型多源感知计算系统，使其具备高精度、低成本和微型化的特性。

本发明的技术方案：

通过本发明的微型多源感知计算系统实现上述目的，该微型多源感知计算系统包括：多源传感器、飞行参数采集单元、飞行参数解算单元、视频采集单元、特征提取单元、机载数据库、多源信息融合单元和导航参数输出接口；其中，飞行参数采集单元接收多源传感器采集到的信号，飞行参数解算单元对所述信号进行解算并获得飞行参数；视频采集单元采集图像数据并对所述图像数据进行增强处理，特征提取单元对增强处理后的图像数据进行特征提取并输出视觉信息；多源信息融合单元对所述飞行参数、所述视觉信息和机载数据库进行融合滤波，估计运动参数，并将所述运动参数输出至伺服系统和任务系统。

在上述微型多源感知计算系统中，所述多源传感器可以包括加速度计、角速度计、磁传感器、气压计、GPS、GLONASS、北斗中的一个或多个。

在上述微型多源感知计算系统中，所述图像数据可以包括机载红外视频或可见光视频。

在上述微型多源感知计算系统中，所述飞行参数可以包括加速度、角速度、磁航向、姿态、速度、经度、纬度、海拔高度、动压、静压、真空速、气压高度、无线电高度中的一个或多个参数。

在上述微型多源感知计算系统中，所述机载数据库可以包括机场信息数据库、地形数据库和航路数据库。

在上述微型多源感知计算系统中，所述微型多源感知计算系统可以包括一种或多种工作模式。