一种无人机飞行性能的检测设备、系统及检测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种无人机飞行性能的检测设备、系统及检测方法，包括：外置GPS天线，设置于无人机的上方，用于获取第一飞行数据；机载检测装置，设置于无人机的底部且位于无人机质心位置的下方，用于获取第二飞行数据以及接收外置GPS天线提供的第一飞行数据以及对第一飞行数据以及第二飞行数据进行解算融合以获得飞行数据；地面分析装置，用于接收机载检测装置反馈的飞行数据并进行检测分析；数据传输天线，用于向地面分析装置提供飞行数据；通过将机载检测装置安装于无人机质心位置的正下方，以机载检测装置测量的飞行数据作为标准，采用比较法比较无人机飞行数据与指标数据之间的差值可作为评价无人机飞行性能的依据。差值可作为评价无人机飞行性能的依据。差值可作为评价无人机飞行性能的依据。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机飞行性能的检测设备、系统及检测方法


[0001]本专利技术涉及无人机领域，具体涉及一种无人机飞行性能的检测设备、系统及检测方法。

技术介绍

[0002]近年来，无人机在军事作战、电力巡检、环境监测、地理测绘、警用侦查、林业防护、物流投递等领域得到了十分广泛的应用。我国从事无人机行业的单位众多，形成了配套齐全的研发、制造、销售和服务体系。目前在研和在用的无人机型多达上百种，小型工业和民用产业无人机技术逐步成熟。
[0003]当前无人机行业还存在诸多问题，其中较为突出的是检测设备不够专业，给无人机行业发展带来了不利影响。由于目前无人机检测装置的重量和体积较大，严重地影响了无人机的载荷，检测安装时容易偏离中心，影响无人机的平衡性能，降低了检测过程中的有效飞行时间、飞行航程等技术指标，因此测得的数据不宜作为评价无人机飞行性能的依据。对工业级无人机的市场推广及其关键的招投标资质认证环节带来了负面影响，制约了整个产业的发展。

技术实现思路

[0004]鉴于上述无人机的检测设备体积大、重量大导致无人机性能受影响，测量数据不够准确的问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种无人机飞行性能的检测设备、系统及检测方法。
[0005]依据本专利技术的一个方面，提供一种无人机飞行性能的检测设备，包括：
[0006]外置GPS天线，设置于无人机的上方，用于获取第一飞行数据；所述第一飞行数据至少包括以下之一：位置数据、高度数据、地速数据以及三轴磁场强度数据；<br/>[0007]机载检测装置，设置于无人机的底部且位于所述无人机质心位置的下方，用于获取第二飞行数据以及接收所述外置GPS天线提供的所述第一飞行数据；所述第二飞行数据至少包括以下之一：三轴角速率、三轴加速度以及海拔高度；
[0008]所述机载检测装置还用于对第一飞行数据以及第二飞行数据进行解算融合以获得飞行数据；所述飞行数据至少包括以下之一：飞行轨迹、飞行高度以及飞行姿态；
[0009]地面分析装置，用于接收所述机载检测装置反馈的飞行数据并对所述飞行数据进行检测分析；
[0010]数据传输天线，电性连接所述机载检测装置并与所述地面分析装置无线通信，以向所述地面分析装置提供飞行数据；
[0011]其中，所述机载检测装置包括：中央处理器以及基于MEMS一体化集成的第一惯性测量单元、GPS接收模块以及气压高度计；所述GPS接收模块接收所述外置GPS天线发送的第一飞行数据，所述第一惯性测量单元用于采集无人机的三轴角速率及三轴加速度，所述气压高度计用于采集无人机的海拔高度，所述中央处理器用于对所述第一飞行数据以及第二
飞行数据进行解算融合。
[0012]优选的，所述外置GPS天线包括：差分GPS以及第一三轴磁场计，所述差分GPS用于采集无人机的位置数据、高度数据以及地速数据，所述第一三轴磁场计用于采集无人机的三轴磁场强度数据。
[0013]优选的，所述机载检测装置还包括：第二惯性测量单元和/或第二三轴磁场计，所述第二惯性测量单元和/或第二三轴磁场计基于MEMS一体化集成于所述机载检测装置内；
[0014]所述第二惯性测量单元用于当所述第一惯性测量单元故障时采集所述第二飞行数据；
[0015]所述第二三轴磁场计用于当所述第一三轴磁场计故障时采集所述三轴磁场强度数据。
[0016]优选的，所述第一惯性测量单元包括：第一三轴陀螺仪以及第一三轴加速度计；
[0017]所述第二惯性测量单元包括：第二三轴陀螺仪以及第二三轴加速度计。
[0018]优选的，所述机载检测装置通过超轻黏土以及柔性胶带固定于无人机的底部，所述外置GPS天线通过柔性胶带粘贴于无人机的上方。
[0019]依据本专利技术的另一个方面，提供一种无人机飞行性能的检测系统，包括：
[0020]安装平台、水平仪以及如上所述的无人机飞行性能的检测设备，其中，机载检测装置在设置于无人机底部之前放置于所述安装平台上，并通过所述水平仪对所述机载检测装置进行调平处理；
[0021]所述水平仪还用于在所述无人机放置于所述机载检测装置上方之后对所述无人机进行调平处理。
[0022]依据本专利技术的又一个方面，提供一种无人机飞行性能的检测方法，包括：
[0023]外置GPS天线获取无人机的第一飞行数据；所述第一飞行数据至少包括如下之一：位置数据、高度数据、地速数据以及三轴磁场强度数据；
[0024]机载检测装置获取无人机的第二飞行数据并接收所述外置GPS天线发送的第一飞行数据；所述第二飞行数据至少包括如下之一：三轴角速率、三轴加速度以及海拔高度；
[0025]对所述第一飞行数据以及第二飞行数据进行解算融合后获得飞行数据；所述飞行数据至少包括如下之一：飞行轨迹、飞行高度以及飞行姿态；
[0026]地面分析装置接收所述机载检测装置提供的飞行数据并对所述飞行数据进行检测分析；
[0027]其中，所述机载检测装置包括基于MEMS一体化集成的第一惯性测量单元、GPS接收模块以及气压高度计，所述第一惯性测量单元用于采集无人机的三轴角速率及三轴加速度，所述气压高度计用于采集无人机的海拔高度，所述GPS接收模块用于接收外置GPS天线发送的所述第一飞行数据；
[0028]所述外置GPS天线包括：差分GPS以及第一三轴磁场计，所述差分GPS用于采集无人机的位置数据、高度数据以及地速数据，所述第一三轴磁场计用于采集无人机的三轴磁场强度数据。
[0029]优选的，所述方法还包括：
[0030]将获得的海拔高度进行扩展卡尔曼滤波修正以得到海拔数据；
[0031]将获得的第一飞行数据以及第二飞行数据分别进行扩展卡尔曼滤波修正；
[0032]将经过扩展卡尔曼滤波修正的所述三轴角速率及三轴加速度通过四元数矩阵变换后进行积分以获得欧拉角，并通过所述欧拉角获得所述飞行姿态；
[0033]将所述欧拉角与经过扩展卡尔曼滤波修正后的三轴磁场强度数据进行融合解算以获得磁航向；
[0034]将经过扩展卡尔曼滤波修正后的地速信息和三轴加速度与欧拉角以及磁航向做混合滤波以获得修正地速；
[0035]将经过扩展卡尔曼滤波修正后的位置数据及海拔数据使用修正地速以及欧拉角作修正以得到最终位置数据，并通过所述最终位置数据获得所述飞行轨迹。
[0036]优选的，所述方法还包括：
[0037]当所述第一惯性测量单元故障时，通过第二惯性测量单元采集所述第二飞行数据；
[0038]当所述第一三轴磁场计故障时，通过第二三轴磁场计采集所述三轴磁场强度数据；
[0039]所述第二惯性测量单元以及第二三轴磁场计均基于MEMS集成于所述机载检测装置内。
[0040]优选的，对无人机飞行性能进行检测前，所述方法还包括：
[0041]将机载检测装置放置于安装平台上并通过水平仪对所述机载检测装置进行调平处理；
[0042]获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机飞行性能的检测设备，其特征在于，包括：外置GPS天线，设置于无人机的上方，用于获取第一飞行数据；所述第一飞行数据至少包括以下之一：位置数据、高度数据、地速数据以及三轴磁场强度数据；机载检测装置，设置于无人机的底部且位于所述无人机质心位置的下方，用于获取第二飞行数据以及接收所述外置GPS天线提供的所述第一飞行数据；所述第二飞行数据至少包括以下之一：三轴角速率、三轴加速度以及海拔高度；所述机载检测装置还用于对第一飞行数据以及第二飞行数据进行解算融合以获得飞行数据；所述飞行数据至少包括以下之一：飞行轨迹、飞行高度以及飞行姿态；地面分析装置，用于接收所述机载检测装置反馈的飞行数据并对所述飞行数据进行检测分析；数据传输天线，电性连接所述机载检测装置并与所述地面分析装置无线通信，以向所述地面分析装置提供飞行数据；其中，所述机载检测装置包括：中央处理器以及基于MEMS一体化集成的第一惯性测量单元、GPS接收模块以及气压高度计；所述GPS接收模块接收所述外置GPS天线发送的第一飞行数据，所述第一惯性测量单元用于采集无人机的三轴角速率及三轴加速度，所述气压高度计用于采集无人机的海拔高度，所述中央处理器用于对所述第一飞行数据以及第二飞行数据进行解算融合。2.根据权利要求1所述的一种无人机飞行性能的检测设备，其特征在于，所述外置GPS天线包括：差分GPS以及第一三轴磁场计，所述差分GPS用于采集无人机的位置数据、高度数据以及地速数据，所述第一三轴磁场计用于采集无人机的三轴磁场强度数据。3.根据权利要求2所述的一种无人机飞行性能的检测设备，其特征在于，所述机载检测装置还包括：第二惯性测量单元和/或第二三轴磁场计，所述第二惯性测量单元和/或第二三轴磁场计基于MEMS一体化集成于所述机载检测装置内；所述第二惯性测量单元用于当所述第一惯性测量单元故障时采集所述第二飞行数据；所述第二三轴磁场计用于当所述第一三轴磁场计故障时采集所述三轴磁场强度数据。4.根据权利要求3所述的一种无人机飞行性能的检测设备，其特征在于，所述第一惯性测量单元包括：第一三轴陀螺仪以及第一三轴加速度计；所述第二惯性测量单元包括：第二三轴陀螺仪以及第二三轴加速度计。5.根据权利要求1所述的一种无人机飞行性能的检测设备，其特征在于，所述机载检测装置通过超轻黏土以及柔性胶带固定于无人机的底部，所述外置GPS天线通过柔性胶带粘贴于无人机的上方。6.一种无人机飞行性能的检测系统，其特征在于，包括：安装平台、水平仪以及如权利要求1-5任意一项所述的无人机飞行性能的检测设备，其中，机载检测装置在设置于无人机底部之前放置于所述安装平台上，并通过所述水平仪对所述机载检测装置进行调平处理；所述水平仪还用于在所述无人机放置于所述机载检...

【专利技术属性】
技术研发人员：易卉，赵博，马越岗，杜海辉，付拓，
申请(专利权)人：北京振兴计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：