飞行器导航方法、装置和系统制造方法及图纸

本公开提出一种飞行器导航方法、装置和系统，涉及飞行器技术领域。本公开的一种飞行器导航方法包括：获取IMU探测数据和视觉采集数据；提取最接近视觉采集数据对应的状态的发生时刻的IMU探测数据；根据相同发生时刻的IMU探测数据的分析结果和视觉采集数据的分析结果更新飞行器在发生时刻的下一时刻的状态；基于更新后的数据执行飞行器导航。通过这样的方法，能够充分考虑到IMU探测数据与视觉采集数据的更新频率不同的问题，结合相同发生时刻的IMU探测数据和视觉采集数据进行飞行器位置确定，从而减少误差，提高定位的准确度，进而优化飞行器导航效果。

Navigation methods, devices and systems for aircraft

【技术实现步骤摘要】
飞行器导航方法、装置和系统
本公开涉及飞行器
，特别是一种飞行器导航方法、装置和系统。
技术介绍
飞行器在正常飞行过程中，通常利用GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)信息进行导航。但是，当飞行器丢失GPS或者GPS信号弱时，飞行器难以获取准确的当前位置信息。相关技术中采用了IMU(Inertialmeasurementunit，惯性测量单元)技术估计飞行器的位置。一个IMU通常包含三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。但是，IMU技术存在时间漂移的问题，影响飞行器位置估计的准确性。
技术实现思路
本公开的一个目的在于提高飞行器位置估计的准确性，从而提高飞行器导航的准确性。根据本公开的一个方面，提出一种飞行器导航方法，包括：获取IMU探测数据和视觉采集数据；提取最接近视觉采集数据对应状态的发生时刻的IMU探测数据；根据相同发生时刻的IMU探测数据的分析结果和视觉采集数据的分析结果更新飞行器在发生时刻的下一时刻的状态；基于更新后的数据执行飞行器导航。可选地，提取视觉采集数据对应的状态的发生时刻的IMU探测数据包括：根据预定时间差确定发生时刻，预定时间差为视觉采集数据的获取时延；提取最接近发生时刻的IMU探测数据。可选地，更新飞行器在发生时刻的下一时刻的状态包括：将基于视觉采集数据的分析结果作为更新数据，将基于IMU探测数据的分析结果作为预测数据，根据EKF(ExtendedKalmanFilter，扩展卡尔曼滤波)算法预测飞行器在发生时刻的下一时刻的状态；利用预测的飞行器在发生时刻的下一时刻的状态更新缓存的飞行器在发生时刻的下一时刻的状态。可选地，飞行器导航方法还包括获取飞行器在发生时刻的下一时刻的状态协方差，以便基于更新后的数据和状态协方差预测飞行器在当前时刻的状态。可选地，还包括：在飞行器能获取GPS数据的情况下，根据GPS数据和IMU探测数据进行导航；在飞行器不能获取GPS数据的情况下，执行获取视觉采集数据，根据视觉采集数据和IMU探测数据进行导航的操作。可选地，视觉采集数据的更新频率低于IMU探测数据的更新频率。可选地，IMU探测数据的分析结果包括飞行器的加速度和三轴角速度；视觉采集数据的分析结果包括飞行器的三维位置和姿态。通过这样的方法，能够充分考虑到IMU探测数据与视觉采集数据的更新频率不同的问题，结合相同发生时刻的IMU探测数据和视觉采集数据进行飞行器位置确定，从而减少误差，提高定位的准确度，进而优化飞行器导航效果。根据本公开的另一个方面，提出一种飞行器导航装置，包括：数据获取单元，被配置为获取IMU探测数据和视觉采集数据；同步数据提取单元，被配置为提取最接近视觉采集数据对应状态的发生时刻的IMU探测数据；状态更新单元，被配置为根据相同发生时刻的IMU探测数据的分析结果和视觉采集数据的分析结果更新飞行器在发生时刻的下一时刻的状态；导航单元，被配置为基于更新后的数据执行飞行器导航。可选地，同步数据提取单元被配置为：根据预定时间差确定发生时刻，预定时间差为视觉采集数据的获取时延；提取最接近发生时刻的IMU探测数据。可选地，状态更新单元被配置为：将基于视觉采集数据的分析结果作为更新数据，将基于IMU探测数据的分析结果作为预测数据，根据EKF算法预测飞行器在发生时刻的下一时刻的状态；利用预测的飞行器在发生时刻的下一时刻的状态更新缓存的飞行器在发生时刻的下一时刻的状态。可选地，飞行器导航装置还包括：协方差确定单元，被配置为获取飞行器在发生时刻的下一时刻的状态协方差；导航单元，被配置为基于更新后的数据和状态协方差预测飞行器在当前时刻的状态并进行导航。可选地，还包括：信号判断单元，被配置为确定飞行器是否能够获取GPS数据；数据获取单元被配置为在飞行器不能获取GPS数据的情况下，执行获取视觉采集数据的操作；导航单元被配置为在飞行器能获取GPS数据的情况下，根据GPS数据和IMU探测数据进行导航；在飞行器不能获取GPS数据的情况下，根据状态更新单元更新后的数据进行导航。可选地，视觉采集数据的更新频率低于IMU探测数据。可选地，IMU探测数据的分析结果包括飞行器的加速度和三轴角速度；视觉采集数据的分析结果包括飞行器的三维位置和姿态。根据本公开的又一个方面，提出一种飞行器导航装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行上文中任意一种飞行器导航方法。这样的装置能够充分考虑到IMU探测数据与视觉采集数据的更新频率不同的问题，结合相同发生时刻的IMU探测数据和视觉采集数据进行飞行器位置确定，从而减少误差，提高定位的准确度，进而优化飞行器导航效果。根据本公开的再一个方面，提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上文中任意一种飞行器导航方法的步骤。通过执行这样的计算机可读存储介质上的指令，能够充分考虑到IMU探测数据与视觉采集数据的更新频率不同的问题，结合相同发生时刻的IMU探测数据和视觉采集数据进行飞行器位置确定，从而减少误差，提高定位的准确度，进而优化飞行器导航效果。另外，根据本公开的一个方面，提出一种飞行器导航系统，包括：上文中的任意一种飞行器导航装置；IMU测量设备，被配置为生成IMU探测数据；图像采集设备，被配置为采集视觉采集数据；和，飞行控制器，被配置为根据所述飞行器导航装置的输出结果对飞行器进行控制。这样的飞行器导航系统能够充分考虑到IMU探测数据与视觉采集数据的更新频率不同的问题，结合相同发生时刻的IMU探测数据和视觉采集数据进行飞行器位置确定，从而减少误差，提高定位的准确度，进而优化飞行器导航效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：图1为本公开的飞行器导航方法的一个实施例的流程图。图2为本公开的飞行器导航方法的另一个实施例的流程图。图3为本公开的飞行器导航方法的又一个实施例的流程图。图4为本公开的飞行器导航装置的一个实施例的示意图。图5为本公开的飞行器导航装置的另一个实施例的示意图。图6为本公开的飞行器导航装置的又一个实施例的示意图。图7为本公开的飞行器导航系统的一个实施例的示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。本公开的飞行器导航方法的一个实施例的流程图如图1所示。在步骤101中，获取IMU探测数据和视觉采集数据。在一个实施例中，可以根据IMU探测设备和视觉采集设备各自的频率接收数据并存储。在步骤102中，提取最接近视觉采集数据对应状态的发生时刻的IMU探测数据。在一个实施例中，由于视觉采集数据的更新频率往往低于IMU探测数据的更新频率，同时获得或于相近时刻获得的IMU探测数据和视觉采集数据的实际发生时刻可能会相距较远。为提高IMU探测数据和视觉采集数据的时间匹配度，在得到视觉采集数据后，提取与视觉采集数据对应的状态的发生时刻相距最近的IMU探测数据。在步骤103本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器导航方法，包括：获取惯性测量单元IMU探测数据和视觉采集数据；提取最接近所述视觉采集数据对应的状态的发生时刻的IMU探测数据；根据相同所述发生时刻的IMU探测数据的分析结果和所述视觉采集数据的分析结果更新所述飞行器在所述发生时刻的下一时刻的状态；基于更新后的数据执行飞行器导航。

【技术特征摘要】
1.一种飞行器导航方法，包括：获取惯性测量单元IMU探测数据和视觉采集数据；提取最接近所述视觉采集数据对应的状态的发生时刻的IMU探测数据；根据相同所述发生时刻的IMU探测数据的分析结果和所述视觉采集数据的分析结果更新所述飞行器在所述发生时刻的下一时刻的状态；基于更新后的数据执行飞行器导航。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提取所述视觉采集数据对应的状态的发生时刻的IMU探测数据包括：根据预定时间差确定所述发生时刻，所述预定时间差为所述视觉采集数据的获取时延；提取最接近所述发生时刻的所述IMU探测数据。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述更新所述飞行器在所述发生时刻的下一时刻的状态包括：将基于所述视觉采集数据的分析结果作为更新数据，将基于所述IMU探测数据的分析结果作为预测数据，根据扩展卡尔曼滤波EKF算法预测所述飞行器在所述发生时刻的下一时刻的状态；利用预测的所述飞行器在所述发生时刻的下一时刻的状态更新缓存的所述飞行器在所述发生时刻的下一时刻的状态。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：获取所述飞行器在所述发生时刻的下一时刻的状态协方差，以便基于更新后的数据和所述状态协方差预测所述飞行器在当前时刻的状态。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述飞行器能获取全球定位系统GPS数据的情况下，根据所述GPS数据和所述IMU探测数据进行导航；在所述飞行器不能获取所述GPS数据的情况下，执行获取所述视觉采集数据，根据所述视觉采集数据和所述IMU探测数据进行导航的操作。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述视觉采集数据的更新频率低于所述IMU探测数据的更新频率。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述IMU探测数据的分析结果包括所述飞行器的加速度和三轴角速度；所述视觉采集数据的分析结果包括所述飞行器的三维位置和姿态。8.一种飞行器导航装置，包括：数据获取单元，被配置为获取惯性测量单元IMU探测数据和视觉采集数据；同步数据提取单元，被配置为提取最接近所述视觉采集数据对应的状态的发生时刻的IMU探测数据；状态更新单元，被配置为根据相同发生时刻的IMU探测数据的分析结果和所述视觉采集数据的分析结果更新所述飞行器在所述发生时刻的下一时刻的状态；导航单元，被配置为基于更新后的数据执行飞行...

【专利技术属性】
技术研发人员：门春雷，刘艳光，张文凯，陈明轩，郝尚荣，郑行，徐进，韩微，
申请(专利权)人：北京京东尚科信息技术有限公司，北京京东世纪贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11