【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般地涉及无人机。更具体地，本专利技术涉及一种无人机飞行参数解算方法及系统。
技术介绍
1、无人机是一种以无线电遥控或自身程序控制为主的不载人飞行器。当无人机在无gps的情况下需要获取其飞行参数以控制自身的飞行状态或对其进行制导，无人机的飞行参数包括飞行条件下的大气参数、飞行器控制参数、气动参数、飞行速度以及飞行高度等。
2、控制无人机悬停时，需要获取无人机的飞行速度以控制无人飞行器的飞行状态。在无gps的情况下，获取无人机的飞行速度需要提取无人机的航拍图像中简单的特征点，然后利用块匹配的方法测量像素速度；最后根据超声波传感器获取的高度和像素速度计算得到无人机的飞行速度。但是采用该种方法在计算像素速度时容易出现误差较大甚至完全错误的问题；其次，采用块匹配的方法最小只能测量一个像素的速度，精度较低，会出现当无人机以较低的速度移动时计算得到的飞行速度为零的情况；再次，现有技术在计算出像素速度后才对由于无人机转动引起的像素速度的变化进行修正，其不能完全消除由于无人机转动带来的对像素速度的影响。
3、此外，对无人机进行制导和控制时，需要测量无人机的气动参数。现有技术中对无人机的气动参数测量的方法由于缺少冗余配置，当某个硬件或算法出现故障时，会导致测量误差较大，进而影响无人机的制导和控制性能。
技术实现思路
1、为解决上述一个或多个技术问题，本专利技术提出通过从无人机的航拍图像的当前帧图像中提取角点来计算像素速度，进而获取无人机的实际飞行速度，提高无人机的控
2、在第一方面中，本专利技术提供了一种无人机飞行参数解算方法，包括：
3、控制无人机使其处于飞行状态；
4、采集无人机的角速度、无人机的航拍图像、无人机受到的大气压力、动压以及气动力；
5、依据所述的角速度和航拍图像计算无人机的实际飞行速度，依据所述的大气压力计算无人机的气流角，并依据所述的动压和气动力计算无人机的升力系数和阻力系数；其中，所述计算无人机的实际飞行速度包括以下步骤：
6、提取所述航拍图像的当前帧图像中的角点；
7、依据当前帧图像中各个角点的位置和所述角速度预估各个角点在前一帧图像中的所处的位置区域；
8、从所述前一帧图像中的位置区域搜索出当前帧图像中的各个角点，搜索时需要依据当前帧图中各个角点的位置；
9、结合前一帧图像中角点的位置和当前帧图像中该角点的位置计算角点速度，进而计算所述航拍图像的像素速度，计算时依据所述角点速度；
10、根据无人机所处的高度和所述像素速度获取无人机的实际飞行速度。
11、在另一个实施例中，所述提取所述航拍图像的当前帧图像中的角点包括以下步骤：
12、采用金字塔分层方法将当前帧的航拍图像分为多层；
13、对当前帧的航拍图像的顶层图像层进行分析，获取各个像素点沿垂直于地面的方向以及与地面平行的方向的灰阶梯度；
14、获取所述的顶层图像层对应的积分图，所述积分图依据所述灰阶梯度获取；
15、依据所述积分图提取当前帧图像的角点，所述角点是指当前帧的航拍图像中harris得分大于预定阈值的像素点。
16、在另一个实施例中，还包括：
17、采集无人机机身上的预设部件的安装参数、所述预设部件对应的气动力系数以及无人机的质心与所述预设部件的压心之间的相对位置；
18、依据所述安装参数和所述预设部件对应的气动力系数获取所述预设部件受到的干扰力；
19、计算出所述预设部件的干扰力矩，计算时需依据所述相对位置和所述预设部件受到的干扰力的大小；
20、依据所述干扰力矩和干扰力的大小计算出无人机的控制力和控制力矩。
21、在另一个实施例中，所述预设部件包括舱段部件和尾翼，所述依据所述安装参数和所述预设部件对应的气动力系数获取所述预设部件受到的干扰力，包括以下步骤：
22、获取尾翼的安装角、尾翼的反角、尾翼的侧力线以及舱段部件的侧力线；
23、分别获取所述尾翼的安装角和反角带来的法向干扰力；
24、分别获取所述尾翼的安装角和反角带来的侧向干扰力；
25、获取所述舱段部件的侧向干扰力。
26、在另一个实施例中，还包括：
27、采集惯导提供的无人机的飞行马赫数信息和无人机上设置的测点的静压，计算无人机的来流静压；
28、依据无人机的来流静压计算无人机的虚拟总压；
29、依据所述测点的静压和所述虚拟总压解算出无人机的马赫数的真实值、无人机的侧滑角的真实值以及无人机的来流攻角的真实值。
30、在另一个实施例中，所述无人机的虚拟总压p0的计算表达式如下：
31、
32、
33、b＝(γ+1)2m2
34、c＝4γm2-2(γ-1)
35、
36、γ＝1.4
37、以上各式中，γ表示空气的比热容比，p∞表示无人机的来流静压。
38、在第二方面中，本专利技术提供了一种无人机飞行参数解算系统，包括飞行器控制器、数据采集装置、工控计算机以及用于为所述解算系统的各个部件供电的电源插座，所述飞行器控制器用于控制无人机的飞行状态，所述数据采集装置用于采集解算飞行参数所需的无人机飞行数据并传输给所述工控计算机，所述计算机用于执行本专利技术的无人机飞行参数解算方法。
39、本专利技术的有益效果为：本专利技术通过从航拍图像的当前帧图像中提取角点，接着根据角速度和当前帧图像中的角点估计前一帧图像中的角点，并依据当前帧图像中的角点和前一帧图像中的角点获取像素速度，最终结合无人机的飞行高度得到无人机飞行速度的实际值，从而大大提高了无人机飞行速度测量的准确性；此外本专利技术的飞行参数解算方法除了解算无人机的飞行速度还解算无人机的气流角以及无人机的升力系数和阻力系数，可进一步提高无人机的控制精度。
40、进一步地，本专利技术的方法还依据无人机机身上的预设部件的安装参数、气动力系数以及无人机的质心与所述预设部件的压心之间的相对位置解算无人机的控制力和控制力矩，从而可进一步提高无人机的控制精度和控制性能。
41、进一步地，本专利技术的方法还可解算出无人机的马赫数的真实值、无人机的侧滑角的真实值以及无人机的来流攻角的真实值，从而可进一步提高无人机的控制精度和控制性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种无人机飞行参数解算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的无人机飞行参数解算方法，其特征在于，所述提取所述航拍图像的当前帧图像中的角点包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的无人机飞行参数解算方法，其特征在于，还包括：
4.如权利要求3所述的无人机飞行参数解算方法，其特征在于，所述预设部件包括舱段部件和尾翼，所述依据所述安装参数和所述预设部件对应的气动力系数获取所述预设部件受到的干扰力，包括以下步骤：
5.如权利要求1～4任意一项所述的无人机飞行参数解算方法，其特征在于，还包括：
6.如权利要求5所述的无人机飞行参数解算方法，其特征在于，所述无人机的虚拟总压P0的计算表达式如下：
7.一种无人机飞行参数解算系统，其特征在于，包括飞行器控制器、数据采集装置、工控计算机以及用于为所述解算系统的各个部件供电的电源插座，所述飞行器控制器用于控制无人机的飞行状态，所述数据采集装置用于采集解算飞行参数所需的无人机飞行数据并传输给所述工控计算机，所述计算机用于执行权利要求1～6任意一项所述的无人机飞行参数解算
...【技术特征摘要】
1.一种无人机飞行参数解算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的无人机飞行参数解算方法，其特征在于，所述提取所述航拍图像的当前帧图像中的角点包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的无人机飞行参数解算方法，其特征在于，还包括：
4.如权利要求3所述的无人机飞行参数解算方法，其特征在于，所述预设部件包括舱段部件和尾翼，所述依据所述安装参数和所述预设部件对应的气动力系数获取所述预设部件受到的干扰力，包括以下步骤：
5.如权利要求1～4任意一项所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：段鹏飞，
申请(专利权)人：西安松果电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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。