一种传感器数据的处理方法、设备及计算机可读存储介质技术

本发明专利技术公开了一种传感器数据的处理方法、设备及计算机可读存储介质，其中，该方法包括：对由飞行器的多个传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据；通过预设的数据缓冲器和各个所述传感器表征的运动状态对所述第二传感数据进行对齐处理，得到第三传感数据；以松耦合方式对所述第三传感数据进行数据融合处理，并解算得到当前所需的运动信息。本发明专利技术实现了一种多传感数据处理和融合方案，使得航空器能够获取到精确度和带宽更高、稳定性和鲁棒性更佳的运动信息。稳定性和鲁棒性更佳的运动信息。稳定性和鲁棒性更佳的运动信息。

【技术实现步骤摘要】
一种传感器数据的处理方法、设备及计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及无人驾驶航空器
，尤其涉及一种传感器数据的处理方法、设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]在现有的无人驾驶航空器技术中，导航系统首先从各个传感器模块获取航空器的原始运动数据，该原始运动数据包括IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)的角速率/加速度信息、GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)的速度/位置信息、BARO(气压计)的大气信息、MAG(磁力计)的地磁信息等原始观测数据；然后，由导航系统针对上述各个传感器执行单传感器观测，以此获取各个传感器所表征的运动信息。但是，上述单传感器观测方案所得到的运行信息普遍存在精度差、带宽低以及鲁棒性不佳等缺陷。
[0003]在导航系统将上述原始观测数据解算为制导和控制所需的运动信息时，如何对上述各个传感器的原始观测数据进行处理和融合，以提升滤波解算的精度和数值的稳定性，成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的上述技术缺陷，本专利技术提出了一种传感器数据的处理方法，该方法包括：
[0005]对由飞行器的多个传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据；
[0006]通过预设的数据缓冲器和各个所述传感器表征的运动状态对所述第二传感数据进行对齐处理，得到第三传感数据；r/>[0007]以松耦合方式对所述第三传感数据进行数据融合处理，并解算得到当前所需的运动信息，其中，将所述数据融合的观测模型解耦为与各个所述传感器对应的独立的测量方程，并对所述测量方程得到的各个所述传感器的测量值以序贯融合的方式参与测量更新。
[0008]可选地，所述对由飞行器的多个传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据，包括：
[0009]将加速度计数据、陀螺仪数据、磁罗盘数据以及气压计数据作为第一类传感器数据，以及将导航定位数据作为第二类传感器数据；
[0010]通过预设的外设总线接口以中断驱动的方式采集所述第一类传感器数据，以及通过预设的串口总线接口以主循环定时轮询的方式采集所述第二类传感器数据。
[0011]可选地，所述对由飞行器的多个传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据，还包括：
[0012]在对所述加速度计数据和所述陀螺仪数据进行解算时的每一解算周期内，对连续多个采样值进行角增量积累，得到每一所述解算周期的积累值；
[0013]在进行所述解算时，以所述积累值替代单次采样所述加速度计数据和所述陀螺仪数据，作为预设的惯导算法的输入量。
[0014]可选地，所述对由飞行器的多个传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据，还包括：
[0015]比对主导航定位模块的第一精度状态和备份导航定位模块的第二精度状态，并在所述第一精度状态劣于所述第二精度状态时，将所述备份导航定位模块切换为所述主导航定位模块；
[0016]根据所述精度状态包含的星数和精度因子对所述导航定位数据中属于坏值的数据帧进行剔除。
[0017]可选地，所述对由飞行器的多个传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据，还包括：
[0018]实时监测主气压计模块的第一气压计采样数据和备份气压计模块的第二气压计采样数据；
[0019]在第一预设时长内所述第一气压计采用数据出现无测量值或者在第二预设时长内所述第一气压计采用数据出现测量值不变动时，将所述备份气压计模块切换为所述主气压计模块。
[0020]可选地，所述对由飞行器的多个传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据，还包括：
[0021]实时监测主磁力计模块的第一模块数据和备份磁力计模块的第二模块数据；
[0022]在所述第一模块数据劣于所述第二模块数据，或者在第三预设时长内所述第一模块数据为空时，将所述备份磁力计模块切换为所述主磁力计模块。
[0023]可选地，所述通过预设的数据缓冲器和各个所述传感器表征的运动状态对所述第二传感数据进行对齐处理，得到第三传感数据，包括：
[0024]根据各个所述传感器的更新率设置与各个所述传感器对应的长度的缓冲器，并通过各个所述缓冲器分别保存预设时段的各个所述传感器的历史数据帧，其中，在所述历史数据帧的每帧数据中携带经过迟滞修正的时间戳；
[0025]在应用预设滤波算法的量测更新阶段，比对所述时间戳，以使更新率慢的所述历史数据帧对其更新率快的所述历史数据帧所表征的所述运动状态。
[0026]可选地，所述以松耦合方式对所述第三传感数据进行数据融合处理，并解算得到当前所需的运动信息，其中，将所述数据融合的观测模型解耦为与各个所述传感器对应的独立的测量方程，并对所述测量方程得到的各个所述传感器的测量值以序贯融合的方式参与测量更新，包括：
[0027]在预设的定位精度范围内，以扩大的各个所述传感器的观测噪声作为扩展卡尔曼滤波的噪声参数设定；
[0028]将所述第三传感数据的惯导解算作为所述扩展卡尔曼滤波的状态预测，其中，分别建立磁力计模块、气压计模块以及导航定位模块的所述观测模型，并将各个所述观测模型的所述测量值参与至所述扩展卡尔曼滤波的所述测量更新。
[0029]可选地，所述方法还包括：
[0030]根据所述扩展卡尔曼滤波的状态误差协方差矩阵计算得到状态估计的置信度；
[0031]在所述置信度超过预设阈值时，确定滤波算法的健康程度低于预期值，并采用另一套独立运行的备份滤波器进行状态估计。
[0032]可选地，所述方法还包括：
[0033]在预设时长内，若所述导航定位模块的所述状态估计的置信度超过所述预设阈值，则强制所述扩展卡尔曼滤波进入预设的无导航定位的辅助模式；
[0034]在所述辅助模式下保留对惯性测量单元、所述磁力计模块以及所述气压计模块的数据解算，并执行预设的无位置观测操作。
[0035]可选地，所述方法还包括：
[0036]根据所述状态估计的不确定度和新息，评估各个所述传感器的原始观测数据；
[0037]在使用所述原始观测数据作量测更新前，剔除质量差于预期的所述原始观测数据。
[0038]本专利技术还提出了一种传感器数据的处理设备，该设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上任一项所述的传感器数据的处理方法的步骤。
[0039]本专利技术还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器数据的处理方法，其特征在于，所述方法包括：对由飞行器的多个传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据；通过预设的数据缓冲器和各个所述传感器表征的运动状态对所述第二传感数据进行对齐处理，得到第三传感数据；以松耦合方式对所述第三传感数据进行数据融合处理，并解算得到当前所需的运动信息，其中，将所述数据融合的观测模型解耦为与各个所述传感器对应的独立的测量方程，并对所述测量方程得到的各个所述传感器的测量值以序贯融合的方式参与测量更新。2.根据权利要求1所述的传感器数据的处理方法，其特征在于，所述对由飞行器的多个传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据，包括：将加速度计数据、陀螺仪数据、磁罗盘数据以及气压计数据作为第一类传感器数据，以及将导航定位数据作为第二类传感器数据；通过预设的外设总线接口以中断驱动的方式采集所述第一类传感器数据，以及通过预设的串口总线接口以主循环定时轮询的方式采集所述第二类传感器数据。3.根据权利要求2所述的传感器数据的处理方法，其特征在于，所述对由飞行器的多个传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据，还包括：在对所述加速度计数据和所述陀螺仪数据进行解算时的每一解算周期内，对连续多个采样值进行角增量积累，得到每一所述解算周期的积累值；在进行所述解算时，以所述积累值替代单次采样所述加速度计数据和所述陀螺仪数据，作为预设的惯导算法的输入量。4.根据权利要求2所述的传感器数据的处理方法，其特征在于，所述对由飞行器的多个传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据，还包括：比对主导航定位模块的第一精度状态和备份导航定位模块的第二精度状态，并在所述第一精度状态劣于所述第二精度状态时，将所述备份导航定位模块切换为所述主导航定位模块；根据所述精度状态包含的星数和精度因子对所述导航定位数据中属于坏值的数据帧进行剔除。5.根据权利要求2所述的传感器数据的处理方法，其特征在于，所述对由飞行器的多个传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据，还包括：实时监测主气压计模块的第一气压计采样数据和备份气压计模块的第二气压计采样数据；在第一预设时长内所述第一气压计采用数据出现无测量值或者在第二预设时长内所述第一气压计采用数据出现测量值不变动时，将所述备份气压计模块切换为所述主气压计模块。6.根据权利要求2所述的传感器数据的处理方法，其特征在于，所述对由飞行器的多个
传感器获取的第一传感数据按所述传感器的类别分别进行预设的比对、整形以及筛选处理，得到第二传感数据，还包括：实时监测主磁力计模块的第一模块数据和备份磁力计模块的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡华智，刘勇，姚俊浩，谢惠鹏，
申请(专利权)人：亿航智能设备广州有限公司，
类型：发明
国别省市：