【技术实现步骤摘要】
基于双欧法和四元数混合编排的无人机导航方法和系统
本申请涉及无人机
，特别是涉及一种基于双欧法和四元数混合编排的无人机导航方法和系统。
技术介绍
随着无人机技术的发展，无人机也被用在生产生活中的各个领域中，从而对无人机的飞行形成有了新的要求。常用的固定翼无人机，可以采用欧拉角表示方法，对导航时的姿态进行控制，然而，在无人机的俯仰角等于或者接近±90度时，导致计算结果出现奇异值，从而无法正常的执行飞行导航控制。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决无人机欧拉角表示法进行姿态控制时存在奇异值问题的基于双欧法的无人机导航方法和装置。一种基于双欧法和四元数混合编排的无人机导航方法，所述方法包括：分别获取无人机水平飞行模式时对应的水平欧拉角表示的姿态旋转矩阵，以及垂直飞行模式时对应的垂直欧拉角表示的姿态旋转矩阵；所述水平飞行模式为按传统固定翼飞机飞行的模式，无人机机体的纵轴成水平状态；所述垂直飞行模式为按传统四旋翼飞机飞行的模式，无人机机体的纵轴成竖直状态；<...
【技术保护点】
1.一种基于双欧法和四元数混合编排的无人机导航方法，所述方法包括：/n分别获取无人机水平飞行模式时对应的水平欧拉角表示的姿态旋转矩阵，以及垂直飞行模式时对应的垂直欧拉角表示的姿态旋转矩阵；所述水平飞行模式为按传统固定翼飞机飞行的模式，无人机机体的纵轴成水平状态；所述垂直飞行模式为按传统四旋翼飞机飞行的模式，无人机机体的纵轴成竖直状态；/n当无人机的俯仰角大于设定的阈值时，将无人机的姿态旋转矩阵的表示形式切换为垂直欧拉角表示；/n当无人机的俯仰角小于或等于设定的阈值时，将无人机的姿态旋转矩阵的表示形式切换为水平欧拉角表示；/n在导航内部编排时，采用四元数表示对所述垂直欧拉角表...
【技术特征摘要】
1.一种基于双欧法和四元数混合编排的无人机导航方法，所述方法包括：
分别获取无人机水平飞行模式时对应的水平欧拉角表示的姿态旋转矩阵，以及垂直飞行模式时对应的垂直欧拉角表示的姿态旋转矩阵；所述水平飞行模式为按传统固定翼飞机飞行的模式，无人机机体的纵轴成水平状态；所述垂直飞行模式为按传统四旋翼飞机飞行的模式，无人机机体的纵轴成竖直状态；
当无人机的俯仰角大于设定的阈值时，将无人机的姿态旋转矩阵的表示形式切换为垂直欧拉角表示；
当无人机的俯仰角小于或等于设定的阈值时，将无人机的姿态旋转矩阵的表示形式切换为水平欧拉角表示；
在导航内部编排时，采用四元数表示对所述垂直欧拉角表示和所述水平欧拉角表示进行姿态更新，从而对无人机进行导航。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取无人机水平飞行模式时对应的水平欧拉角表示的姿态旋转矩阵，包括：
获取当地地理坐标系对应于无人机载体坐标系的旋转矩阵；
根据所述旋转矩阵计算当地重力加速度在无人机载体坐标系中的水平投影，得到六自由度运动模型中水平欧拉角表示，根据所述水平欧拉角表示的六自由度运动模型，得到水平欧拉角表示的姿态旋转矩阵。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取无人机垂直飞行模式时对应的垂直欧拉角表示的姿态旋转矩阵，包括：
获取当地地理坐标系对应于无人机载体坐标系的旋转矩阵；
根据所述旋转矩阵计算当地重力加速度在无人机载体坐标系中的垂直投影，得到六自由度运动模型的垂直欧拉角表示，根据所述垂直欧拉角表示的六自由度运动模型，得到垂直欧拉角表示的姿态旋转矩阵。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据水平欧拉角表示的六自由度运动模型，得到水平欧拉角表示的姿态旋转矩阵，包括：
根据所述水平欧拉角表示的六自由度运动模型，得到水平欧拉角表示的姿态旋转矩阵为：
其中，B表示姿态旋转矩阵，水平欧拉角φ绕Xb轴的旋转，水平欧拉角θ绕Yb轴旋转，水平欧拉角ψ绕Zb轴旋转，其中水平欧拉角的旋转顺序为Zb-Yb-Xb；C表示下标的余弦值，S表示下标的正弦值。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据垂直欧拉角表示的六自由度运动模型，得到垂直欧拉角表示的姿态旋转矩阵，包括：
根据所述垂直欧拉角表示的六自由...
【专利技术属性】
技术研发人员：王玉杰，高显忠，侯中喜，郭正，贾高伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。