一种无人机导航用的位置及速度的实时估计方法和系统技术方案

本发明专利技术公开的属于无人机技术领域，具体为一种无人机导航用的位置及速度的实时估计方法和系统，包括：S1获取无人机起飞区域地图信息；S2获取无人机初始位置A(X0,Y0,Z0)GPS信息，以及无人机高程信息，在该点记录图片信息P1，并记录时间T0，并在无人机起飞区域内确定该点位置；S3获取无人机移动位置B(X1,Y1,Z1)GPS信息，以及无人机高程信息，在该点记录图片信息P2，并记录时间T1等。该发明专利技术通过使用GPS模块和雷达模块测距，二者结合利用GPS技术测算距离，从而测出速度，以及通过雷达模块选择参照点在飞行后测算距离和速度，加工两个速度结合设计速度相对比，可有效判断当前速度是否为正常速度，进而可排出不准确的数据使得预估数据更加准确。准确。准确。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机导航用的位置及速度的实时估计方法和系统


[0001]本专利技术涉及无人机
，具体为一种无人机导航用的位置及速度的实时估计方法和系统。

技术介绍

[0002]无人机全称为无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。
[0003]多旋翼无人机属于新兴技术、高新前沿科技产业。随着科技的发展，无人机除用于军事用途外，在民用领域的应用范围也越来越广阔。由于无人机具有运行成本低、无伤亡风险、机动性能好、可进行超视距飞行、使用方便高效等特点，目前已被成功应用于影视航拍、测绘航测、高压线巡查、远程监控、救灾救援、农药喷洒、商业表演等领域，越来越多的行业正希望用无人机取代传统的人工作业方式。
[0004]无人机上的飞行控制系统，用以控制无人机的飞行，是无人机技术的核心，控制系统的优劣直接影响无人机的性能甚至安全性，而对无人机的姿态、位置、速度、高度等信息的准确获取和控制则是一个优秀的无人机控制系统的基础。如何提高无人机的姿态、位置、速度、高度的控制速度、控制精度是当前需要解决的问题不管是多旋翼无人机还是固定翼无人机的控制系统都需要提供高精度而且实时的位置、速度及姿态估计，高精度测量是高精度控制的前提，实时性则是对应了控制周期的需要。但是现有的无人机导航用位置和速度预估设备容易受到干涉影响，现有技术汇总解决方案较为复杂，需要使用设备精度，容易受影响，小型无人机需要严格控制制造成本和维护成本，因此我们提出一种无人机导航用的位置及速度的实时估计方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]一种无人机导航用的位置及速度的实时估计方法，包括：
[0007]S1获取无人机起飞区域地图信息；
[0008]S2获取无人机初始位置A(X0,Y0,Z0)GPS信息，以及无人机高程信息，在该点记录图片信息P1，并记录时间T0，并在无人机起飞区域内确定该点位置；
[0009]S3获取无人机移动位置B(X1,Y1,Z1)GPS信息，以及无人机高程信息，在该点记录图片信息P2，并记录时间T1；
[0010]S4结合高程信息和GPS信息计算，B点
‑
A点的距离，计算T1‑
T0的时间差值，并结合B点到A点的距离算出当前速度V1；
[0011]S5在图像信息P1中选取参照点C1，在图片信息P2中确定参照点C2的位置，结合参照点C1‑
C2距离间算出速度V2；
[0012]S6将V1和V2汇总对比，判断速度差值，判断是当前位置信息，速度信息是否准确,并将此时速度与设计速度对比，判断是否处于正常区间。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S1中地图信息进一步区分为：
[0014]S1.1通过GPS模块获取全球GPS信息；
[0015]S1.2确定无人机GPS位置，并以该位置半径1
‑
5km划定起飞区域，并在无人机控制设备上显示。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，步骤S2中的获取无人机初始位置信息进一步包括如下步骤；
[0017]S2.1获取无人机初始位置A(X0,Y0,Z0)GPS信息；
[0018]S2.2通过雷达模块获取无人机当前高程信息；
[0019]S2.3记录时间T0，并在无人机起飞区域内确定该点位置。
[0020]作为本专利技术的一种优选方案，步骤S3中的采集水源信息进一步包括如下步骤：
[0021]S3.1取无人机移动位置B(X1,Y1,Z1)GPS信息；
[0022]S3.2通过雷达模块获取无人机高程信息，在该点记录图片信息P2；
[0023]S3.2记录时间T1并在无人机起飞区域内确定该点位置。
[0024]作为本专利技术的一种优选方案，步骤S4的获取报警信息进一步包括如下步骤：
[0025]S4.1结合高程信息和GPS信息计算，B点
‑
A点的距离；
[0026]S4.2计算T1‑
T0的时间差值，并结合B点到A点的距离算出当前速度V1。
[0027]作为本专利技术的一种优选方案，步骤S5的报告报警信息一般包括如下步骤：
[0028]S5.1在图像信息P1中选取参照点C1，并结合雷达信息确定C1点位置；
[0029]S5.2在图片信息P2中再次确定参照点C1的位置，结合参照点C1距离间算出速度V2。
[0030]作为本专利技术的一种优选方案，步骤S6的报告报警信息一般包括如下步骤：
[0031]S6.1将V1和V2汇总对比，判断速度差值，若速度差值在允许阈值内则采用数据，作为当前位置以及速度信息；
[0032]S6.2将上述确定的速度信息与设计速度对比，判断速度差值，若速度差值在允许阈值内则采用该信息上传，速度超出阈值则舍弃数据，接着将多组数据整合平均得估算速度。
[0033]一种无人机导航用的位置及速度的实时估计系统，包括：
[0034]GPS模块，所述GPS模块设置与无人机上且与总控模块连接，所述GPS用于采集无人机实时位置信息并将信息发送给总控模块；
[0035]雷达模块，所述雷达模块连接至总控模块，所述雷达模块用于采集无人机距离地面信息；
[0036]拍照模块，所述拍照模块连接至总控模块，用于采集视频信息；
[0037]总控模块，所述总控模块分别于GPS模块、雷达模块和拍照模块连接，用于接收GPS模块、雷达模块和拍照模块采集的数据信息并进行整合计算。
[0038]作为本专利技术的一种优选方案，所述总控模块包括：
[0039]数据处理模块，所述数据处理模块连接至GPS模块、雷达模块和拍照模块，所述数据处理模块用于接收数据处理模块采集的数据信息并进行整合计算；
[0040]计时模块，所述计时模块连接至所述数据处理模块，所述计时模块用于记录GPS模块、雷达模块和拍照模块采集信息的时间节点。
[0041]作为本专利技术的一种优选方案，所述总控模块还包括：
[0042]通讯模块，所述通讯模块与数据处理模块连接，所述通讯模块用于与工作人员随身携带的智能终端连接。
[0043]与现有技术相比：通过使用GPS模块和雷达模块测距，二者结合利用GPS技术测算距离，从而测出速度，以及通过雷达模块选择参照点在飞行后测算距离和速度，加工两个速度结合设计速度相对比，可有效判断当前速度是否为正常速度，进而可排出不准确的数据使得预估数据更加准确。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本专利技术进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
[0045]图1为本专利技术一种无人机导航用的位置及速度的实时估计方法框图；
[0046]图2为本专利技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机导航用的位置及速度的实时估计方法，其特征在于，包括：S1获取无人机起飞区域地图信息；S2获取无人机初始位置A(X0,Y0,Z0)GPS信息，以及无人机高程信息，在该点记录图片信息P1，并记录时间T0，并在无人机起飞区域内确定该点位置；S3获取无人机移动位置B(X1,Y1,Z1)GPS信息，以及无人机高程信息，在该点记录图片信息P2，并记录时间T1；S4结合高程信息和GPS信息计算，B点
‑
A点的距离，计算T1‑
T0的时间差值，并结合B点到A点的距离算出当前速度V1；S5在图像信息P1中选取参照点C1，在图片信息P2中确定参照点C2的位置，结合参照点C1‑
C2距离间算出速度V2；S6将V1和V2汇总对比，判断速度差值，判断是当前位置信息，速度信息是否准确,并将此时速度与设计速度对比，判断是否处于正常区间。2.根据权利要求1所述的一种无人机导航用的位置及速度的实时估计方法，其特征在于，所述步骤S1中地图信息进一步区分为：S1.1通过GPS模块获取全球GPS信息；S1.2确定无人机GPS位置，并以该位置半径1
‑
5km划定起飞区域，并在无人机控制设备上显示。3.根据权利要求1所述的一种无人机导航用的位置及速度的实时估计方法，其特征在于，步骤S2中的获取无人机初始位置信息进一步包括如下步骤；S2.1获取无人机初始位置A(X0,Y0,Z0)GPS信息；S2.2通过雷达模块获取无人机当前高程信息；S2.3记录时间T0，并在无人机起飞区域内确定该点位置。4.根据权利要求1所述的一种无人机导航用的位置及速度的实时估计方法，其特征在于，步骤S3中的采集水源信息进一步包括如下步骤：S3.1取无人机移动位置B(X1,Y1,Z1)GPS信息；S3.2通过雷达模块获取无人机高程信息，在该点记录图片信息P2；S3.2记录时间T1并在无人机起飞区域内确定该点位置。5.根据权利要求1所述的一种无人机导航用的位置及速度的实时估计方法，其特征在于，步骤S4的获取报警信息进一步包括如下步骤：S4.1结合高程信息和GPS信息计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯国辉，袁世学，
申请(专利权)人：宁波云远智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：