一种飞行状态测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种飞行状态测量方法，所述方法包括：采集飞行状态的加速度信息、速度信息、位置信息和角度信息；根据所述加速度信息和角度信息得到坐标系指定方向上的合成加速度信息；根据所述加速度信息、速度信息、位置信息和合成加速度信息得到坐标系指定方向上的速度信息和位置信息。本发明专利技术还同时公开了一种导航方法、一种飞行状态测量装置和一种导航系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于导航定位
，尤其涉及一种飞行状态测量方法及装置。
技术介绍
无人机是一类低风险、低成本的空中无人载具，在军民用领域中均得到了广泛应 用。四旋翼无人机具有结构简单、控制灵活和可垂直升降等优点，被广泛用于空中监视、 灾后重建、复杂环境探测以及地面目标跟踪等。因为四旋翼在动力学上是一个欠阻尼系 统，需要高频率、实时地进行位置和姿态调整，因此一个稳定、快速、精确的导航系统对于四 轴而言至关重要。由于低成本惯性导航系统误差发散很快，依靠单一的低成本惯性导航 系统很难满足要求。将惯性导航系统与全球卫星导航系统和全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS)信息进行融合来提供载体的运动信息已被广泛应 用。但由于GNSS信号在受到外界干扰或欺骗，甚至信号转发源被摧毁的情况下，不能够长 期提供稳定可靠的定位信息，无人机无法获得准确的导航定位信息，进而可能出现无人机 及机载设备损毁的风险。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种飞行状态测量方法及装置，至少能解决无 人机在没有GNSS信号时无法精确导航的技术问题。 本专利技术实施例的技术方案是这样实现的： 本专利技术实施例提供了一种飞行状态测量方法，所述方法包括： 采集飞行状态的加速度信息、速度信息、位置信息和角度信息； 根据所述加速度信息和角度信息得到坐标系指定方向上的合成加速度信息； 根据所述加速度信息、速度信息、位置信息和合成加速度信息得到坐标系指定方 向上的速度信息和位置信息。 上述方案中，所述根据所述加速度信息和角度信息得到坐标系指定方向上的合成 加速度信息包括： 根据所述加速度信息和角度信息得到第一指定方向上的加速度信息； 根据所述加速度信息和角度信息得到第二指定方向上的加速度信息。 上述方案中，所述根据所述加速度信息、速度信息、位置信息和合成加速度信息得 到坐标系指定方向上的速度信息和位置信息包括： 根据所述第一指定方向上的加速度信息和所述速度信息得到第一指定方向上的 速度信息； 根据所述第二指定方向上的加速度信息和所述速度信息得到第二指定方向上的 速度信息； 根据所述第一指定方向上的速度信息和位置信息得到第一指定方向上的位置信 息； 根据所述第二指定方向上的速度信息和位置信息得到第二指定方向上的位置信 息。 本专利技术实施例还提供了一种导航方法，所述方法包括： 通过上述所述的飞行状态测量方法测量指定方向上的速度信息和位置信息； 通过所述指定方向上的速度信息和位置信息对惯性导航装置测得的速度信息和 位置信息进行修正，得到导航数据。 本专利技术实施例还提供了一种飞行状态测量装置，所述装置包括： 数据采集单元，用于采集飞行状态的加速度信息、速度信息、位置信息和角度信 息； 数据分析单元，用于根据所述加速度信息和角度信息得到坐标系指定方向上的合 成加速度信息； 数据合成单元，用于根据所述加速度信息、速度信息、位置信息和合成加速度信息 得到坐标系指定方向上的速度信息和位置信息。 上述方案中，所述数据采集单元包括： 加速度信息采集子单元，用于采集加速度信息； 速度信息子单元，用于采集速度信息； 位置信息子单元，用于采集位置信息； 角度信息子单元，用于采集角度信息，所述角度信息包括偏航角、俯仰角和横滚 角。 上述方案中，所述数据分析单元包括： 第一合成加速度子单元，用于根据所述加速度信息和角度信息得到第一指定方向 上的加速度信息； 第二合成加速度子单元，用于根据所述加速度信息和角度信息得到第二指定方向 上的加速度信息。 上述方案中，所述数据合成单元包括： 第一速度合成子单元，用于根据所述第一指定方向上的加速度信息和所述速度信 息得到第一指定方向上的速度信息； 第二速度合成子单元，用于根据所述第二指定方向上的加速度信息和所述速度信 息得到第二指定方向上的速度信息； 第一位置合成子单元，用于根据所述第一指定方向上的速度信息和位置信息得到 第一指定方向上的位置信息； 第二位置合成子单元，用于根据所述第二指定方向上的速度信息和位置信息得到 第二指定方向上的位置信息。 本专利技术实施例还提供了一种导航系统，所述系统包括： 上述任一所述的飞行状态测量装置，用于测量指定方向上的速度信息和位置信 息； 导航数据计算装置，用于通过所述指定方向上的速度信息和位置信息对惯性导航 系统测得的速度信息和位置信息进行修正，得到导航数据。 本专利技术实施例所提供的飞行状态测量方法及装置，在没有GNSS时，通过飞行状态 的加速度信息、速度信息、位置信息和角度信息得到飞行装置在坐标系指定方向上的速度 信息和位置信息，实现了对飞行装置的飞行状态测量，为飞行状态在无 GNSS时的导航提供 了必要的数据支持。【附图说明】 图1为本专利技术实施例1的飞行状态测量方法的流程图； 图2为本专利技术实施例3的飞行状态测量装置的组成结构示意图； 图3为本专利技术实施例5的四旋翼无人机组合导航方法原理图； 图4为本专利技术实施例5的四旋翼无人机结构与坐标系定义示意图。 为了能明确实现本专利技术的实施例的结构，在图中标注了特定的尺寸、结构和器件， 但这仅为示意需要，并非意图将本专利技术限定在该特定尺寸、结构、器件和环境中，根据具体 需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或 者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。【具体实施方式】 在以下的描述中，将描述本专利技术的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技 术人员而言，可以仅仅利用本专利技术的一些或者全部结构或者流程来实施本专利技术。为了解释 的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况 下也可以实施本专利技术。在其他情况下，为了不混淆本专利技术，对于一些众所周知的特征将不再 进行详细阐述。 实施例1 为了解决无人机在没有GNSS信号时无法精确导航的技术问题，本专利技术实施例提 供了一种飞行状态测量方法，如图1所示，本实施例所述方法包括： 步骤SlOl :采集飞行状态的加速度信息、速度信息、位置信息和角度信息； 为了得到精确的导航数据，飞行时的加速度信息、速度信息、位置信息和角度信息 是必须要考虑的，加速度信息、速度信息、位置信息和角度信息可以通过飞行装置自身的传 感器获得，或者通过外加的传感器获得。 步骤S102 :根据所述加速度信息和角度信息得到坐标系指定方向上的合成加速 度信息； 为了适应导航需要，将步骤SlOl得到的信息转换到飞行装置能够识别的坐标系 和方向上，以便后续对导航数据的计算。 步骤S103 :根据所述加速度信息、速度信息、位置信息和合成加速度信息得到坐 标系指定方向上的速度信息和位置信息。 通过对加速度信息、速度信息、位置信息和合成加速度信息进行处理，能够得到飞 行装置在坐标系指定方向上的速度信息和位置信息，从而实现了在没有GNSS时对飞行装 置的飞行状态的数据测量。 本实施例方法在没有GNSS时，通过飞行状态的加速度信息、速度信息、位置信息 和角度信息得到飞行装置在坐标系指定方向上的速度信息和位置信息，实现了对飞行装置 的飞行状态测量，为飞行状态在无 GNSS时的导航提供了必要的数据支持。 具体的，步骤S102具体包括： 步骤S1021 :根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行状态测量方法，其特征在于，所述方法包括：采集飞行状态的加速度信息、速度信息、位置信息和角度信息；根据所述加速度信息和角度信息得到坐标系指定方向上的合成加速度信息；根据所述加速度信息、速度信息、位置信息和合成加速度信息得到坐标系指定方向上的速度信息和位置信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵龙，周明月，王丁，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11