[发明专利]一种用于无人机航空物探的低空飞行仿真方法

摘要

本发明公开了一种用于无人机航空物探的低空飞行仿真方法，本发明将激光雷达挂载飞行引入飞前仿真中，可以获得作业区精确的DSM数据，为低空飞行仿真提供更全面的高程数据；提出的低空飞行仿真方法可以准确仿真出规划航迹上无人机低空飞行的各种状态，评估无人机飞行航迹内地面障碍物(信号塔、电线杆、高大的树木、建筑物、高楼、桥梁等)对无人机飞行安全是否产生危害,从仿真结果可以直观分析出无人机低空飞行过程中对地的飞行高度，判断出此航迹内无人机超低空飞行的安全性,可以降低对现有技术的更改幅度，提高工作效率，确保无人机飞行的安全，规避无人机在实际飞行中撞山的可能，有效的辅助无人机航空物探作业工作。

主权项

一种用于无人机航空物探的低空飞行仿真方法，其特征在于步骤如下：(1)针对航空物探作业区进行航迹规划；(2)挂载激光雷达的无人机根据规划的航迹按照特定气压高度飞行，激光雷达扫描飞行航迹内的全部地形，从而得到航空物探作业区内地表信息的DSM高度数据；同时获取航空物探作业区内地表信息公开的DEM高度数据；(3)将步骤(1)规划的航迹加载至无人机半实物仿真系统中，进行全程低空半实物仿真飞行，提取出半实物仿真飞行航迹的GPS点数据；(4)利用步骤(3)得到的GPS点数据对步骤(2)获得的DSM高度数据和DEM高度数据进行索引，提取出GPS点数据对应的DSM高度数据和DEM高度数据，将模拟的气压高度信息减去GPS点数据对应的DSM高度数据或DEM高度数据得到相对高度信息，模拟气压高度信息和相对高度信息进行互补滤波得到融合高度信息；(5)将步骤(4)提取的DSM高度数据和DEM高度数据、相对高度信息和融合高度信息作为低空飞行仿真程序的输入，开始进行低空飞行仿真得到包含速度、舵面角度、攻角和侧滑角信息的仿真结果；(6)判断低空飞行仿真结果是否有异常，如果其中任何一个信息有异常，则停止仿真，进行异常处理并返回步骤(1)重新进行仿真；如果低空飞行仿真结果正常，则将步骤(2)获得的DSM数据和DEM数据进行融合得到融合地形数据，将融合地形数据加入仿真结果中进行校验；DSM数据和DEM数据进行融合得到融合地形数据的方法为：(6a)对GPS点数据对应的DSM高度数据和DEM高度数据分别消除零位误差得到消除零位误差后的DSM高度数据和DEM高度数据；(6b)对步骤(6a)得到的消除零位误差后的DSM高度数据与DEM高度数据比较，如果同一GPS点处的DSM高度数据大于DEM高度数据，则取该GPS点对应的DSM高度数据作为融合地形数据输出，否则取该GPS点对应的DEM高度数据作为融合地形数据输出；(7)根据仿真结果与校验结果判断飞行轨迹上无人机低空飞行高度是否安全，如果飞行安全则将规划的航迹装载到无人机中，结束仿真；否则重新进行航迹规划，直到得到飞行安全的航迹为止。