【技术实现步骤摘要】
基于多传感器融合的高度解算方法、高度解算装置及无人机
本专利技术涉及无人机领域，具体为一种基于多传感器融合的高度解算方法、高度解算装置及无人机。
技术介绍
目前市面上采用无人机进行测量高度时，其普遍使用的传感器有加速度计、气压计、GPS或者超声测距仪等，通常会从气压计、GPS、超声测距仪等传感器中择优选择一种传感器与加速度计进行数据融合计算，以获取高度信息。但由于上述融合计算方式只采用一种传感器数据，但各传感器均具有其各自的短板，因此融合单一传感器数据不能有效弥补各传感器的不足之处，进一步会影响高度计算的精度，且计算结果不稳定。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于多传感器融合的高度解算方法、高度解算装置及无人机，其将气压计、GPS、超声测距仪等多种传感器数据同时与加速度计数据进行融合，利用不同传感器的优势弥补传感器自身的不足，从而得到更为精确可靠的高度信息和速度信息。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一方面，提供了一种基于多传感器融合的高度解算方法...
【技术保护点】
1.一种基于多传感器融合的高度解算方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、设置高度传感器，且通过每一高度传感器对应获取移动设备的有效高度数据，所述高度传感器包括：超声传感器、气压计以及GPS；所述有效高度数据包括超声高度、气压高度、GPS高度；/nS2、将各高度传感器获取的高度数据进行高度对齐；/nS3、根据移动设备的运动速度计算气压计的置信度；/n以及S4、将气压高度、超声高度和GPS高度与加速度计数据进行融合，以获取移动设备当前的高度信息。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器融合的高度解算方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、设置高度传感器，且通过每一高度传感器对应获取移动设备的有效高度数据，所述高度传感器包括：超声传感器、气压计以及GPS；所述有效高度数据包括超声高度、气压高度、GPS高度；
S2、将各高度传感器获取的高度数据进行高度对齐；
S3、根据移动设备的运动速度计算气压计的置信度；
以及S4、将气压高度、超声高度和GPS高度与加速度计数据进行融合，以获取移动设备当前的高度信息。
2.如权利要求1所述的高度解算方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：
根据公式(1-1)-(1-2)分别计算气压高度hbaro和超声高度hultra之间的偏移量Δh1，以及气压高度hbaro和GPS高度hGPS之间的偏移量Δh2；
Δh1＝hbaro-hultra(1-1)
Δh2＝hbaro-hGPS(1-2)；
根据公式(2-1)-(2-3)分别计算对齐后的GPS高度xGPS、对齐后的超声高度xultra以及对齐后的气压高度xbaro；
xultra＝hultra+Δh1(2-1)
xGPS＝hGPS+Δh2(2-2)
xbaro＝hbaro(2-3)；
对齐后的高度数据用于后续数据融合计算。
3.如权利要求2所述的高度解算方法，其特征在于，所述步骤S2还包括如下步骤：当某一传感器数据从无效标记切换为有效标记时也需要进行高度对齐，此时设该传感器当前获得的高度数据为h，融合高度为则偏移量对齐后的高度x＝h-Δx，然后再将对齐后的高度用于后续融合计算。
4.如权利要求3所述的高度解算方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
根据公式(3-1)-(3-2)计算气压计的置信度δbaro：
其中，|v|为移动设备当前运动速度；vx、vy、vz分别为XYZ三轴对应的运动速度；vmax为移动设备最大运动速度；k为系数，取值范围为0-100；
同时，还根据公式(4-1)-(4-2)计算GPS垂直速度置信度εGPS和/或GPS高度置信度δGPS：
其中，vdop为垂直精度因子，取值范围为0.5-99.9；vacc为垂直精度，单位mm；sacc为垂直速度精度因子，单位mm/s。
5.如权利要求4所述的高度解算方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
S41、根据公式(5-1)对加速度计数据进行积分，以得到垂直方向预测速度和预测高度；
其中，向量和分别为k时刻的预测高度和预测速度，为k时刻预测加速度修正量；向量xk-1、vk-1分别为k-1时刻的融合高度和融合速度；矩阵矩阵uk为垂直方向的加速度数据；abias为k-1时刻的加速度修正量；Δt为算法执行周期；
计算协方差矩阵Pk-＝APk-1AT+Q；其中为过程噪声矩阵；q为对预测模型误差的估计值，为可调参数，其取决于传感器自身...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓俊杰，张原艺，张正飞，余抗，吴晓斯，张巍，
申请(专利权)人：普宙机器人科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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