【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及无人机，尤其涉及一种无人机对地高度估计方法、装置、无人机及介质。
技术介绍
1、对地高度估计是无人机应用中至关重要的一项技术。在无人机的飞行控制中，对地高度估计是实现自主飞行和定位的必要条件，它不仅能帮助无人机避障，还可以确保无人机在不同高度下的精准定位和控制。对地高度估计技术的发展和应用不仅可以提高无人机的飞行安全和精度，还可以拓展无人机的应用领域，比如，无人机配送、农业植保、交通监测等领域，对地高度估计技术有广泛的应用前景。
2、现有技术中，无人机常用的对地高度估计方法通常采用超声波传感器、激光雷达和双目视觉测距。
3、无人机采用超声波传感器对地高度估计是一种经济实惠的方法，但是，它的测量距离一般较短，通常为3米至5米，并且容易受到干扰，探测视场角较大。
4、无人机采用激光雷达对地高度估计相对超声波传感器更加精准，但是价格较高，普通单点激光测量距离通常不超过10米，而远距离激光测距的价格更为昂贵。
5、双目视觉测距对地高度估计较为新颖，可以通过摄像头获取深度信息，但是双目模组的测量精度依赖于标定的准确性，并且，需要大量的计算资源，对平台性能要求较高。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的是提供一种无人机对地高度估计方法、装置、无人机及介质，利用无人机现有的传感器，通过融合imu数据、光流数据和gps数据，实现无人机对地高度的估计，避免单一传感器失效时，无法高度估计，提高对地估计的可靠性。
2、为解决上述
3、第一方面，本申请实施例中提供给了一种无人机对地高度估计方法，所述方法包括：
4、接收观测数据；所述观测数据包括imu数据,以及光流数据和gps数据中的至少一种；
5、当接收到新的imu数据，基于上一时刻的状态变量和所述状态变量对应的协方差，通过所述新的imu数据预测当前时刻的状态变量和协方差；所述状态变量包括无人机在机体坐标系下的水平速度；
6、基于所述当前时刻的所述光流数据，对所述当前时刻的所述状态变量和协方差进行测量更新，以修正所述水平速度与无人机对地高度之间的关系，和/或基于所述当前时刻的所述gps数据，对所述当前时刻的所述状态变量和所述协方差进行测量更新,以修正所述水平速度，进而修正所述对地高度；
7、在更新后的所述协方差小于预设误差时，将修正后的所述对地高度作为当前时刻的对地高度。
8、在一些实施例中，所述方法还包括：
9、基于无人机在机体坐标系下的水平速度、无人机的加速度计的水平轴向的零偏、无人机的对地高度，构建状态变量方程及协方差矩阵。
10、在一些实施例中，所述当接收到新的imu数据，基于上一时刻的状态变量和所述状态变量对应的协方差，通过所述新的imu数据预测当前时刻的状态变量和协方差；所述状态变量包括无人机在机体坐标系下的水平速度，包括：
11、当接收到新的imu数据，剔除所述新的imu数据中的重力加速度；
12、基于剔除重力加速度后的imu数据，以及上一时刻的所述水平速度、无人机的加速度计的水平轴向的零偏、无人机的对地高度，预测所述当前时刻的所述状态变量中的所述水平速度；
13、基于上一时刻的所述无人机的加速度计的测量值、加速度计零偏和所述对地高度的噪声，预测所述当前时刻的所述协方差。
14、在一些实施例中，所述基于所述当前时刻的所述光流数据，对所述当前时刻的所述状态变量和协方差进行测量更新，以修正所述水平速度与无人机对地高度之间的关系，包括：
15、获取所述无人机距离水平面偏移的第一夹角；
16、基于所述第一夹角、所述光流数据中的等效角速度的第一测量误差和所述水平速度，计算当前时刻的第一光流测量值；
17、基于所述当前时刻的第一光流测量值，对所述当前时刻的状态变量和协方差进行测量更新，以修正所述水平速度与无人机对地高度之间的关系。
18、在一些实施例中，所述修正所述对地高度，包括：
19、如果在当前时刻，所述无人机的姿态与水平姿态之间的误差处于误差范围，则获取所述gps数据；
20、基于所述gps数据中的水平速度的模值和所述光流数据，对所述当前时刻的状态变量和协方差进行测量更新,以修正所述水平速度与无人机对地高度之间的关系，以及修正所述水平速度，从而修正所述水平速度。
21、在一些实施例中，所述水平速度的模值基于gps模值的测量误差和无人机的机体速度的模值获得。
22、在一些实施例中，所述基于所述gps数据中的水平速度的模值和所述光流数据，对所述当前时刻的状态变量和协方差进行测量更新,以修正所述水平速度，包括：
23、获取所述无人机距离水平面偏移的第二夹角；
24、基于所述第二夹角、所述光流数据中的等效角速度的第二测量误差、所述水平速度和所述gps数据中的水平速度的模值，对所述当前时刻的状态变量和协方差进行测量更新。
25、第二方面，本申请实施例还提供一种无人机对地高度估计装置，所述装置包括：
26、观测数据接收模块，用于接收观测数据；所述观测数据包括imu数据,以及光流数据和gps数据中的至少一种；
27、预测模块，用于当接收到新的imu数据，基于上一时刻的状态变量和所述状态变量对应的协方差，通过所述新的imu数据预测当前时刻的状态变量和协方差；所述状态变量包括无人机在机体坐标系下的水平速度；
28、更新模块，用于基于所述当前时刻的所述光流数据，对所述当前时刻的所述状态变量和协方差进行测量更新，以修正所述水平速度与无人机对地高度之间的关系，和/或基于所述当前时刻的所述gps数据，对所述当前时刻的所述状态变量和所述协方差进行测量更新,以修正所述水平速度，进而修正所述对地高度；
29、确定模块，用于在更新后的所述协方差小于预设误差时，将修正后的所述对地高度作为当前时刻的对地高度。
30、第三方面，本申请还提供一种无人机，所述无人机包括飞控模组、imu模组、gps模组和光流模组，所述飞控模组分别与imu模组、gps模组和光流模组连接；
31、所述飞控模组包括：存储器，所述存储器与所述处理器通信连接，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面任一项所述的方法。
32、第四方面，本申请还提供一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被无人机执行时，使所述无人机执行如第一方面任一项所述的方法。
33、本申请实施例的有益效果：区别于现有技术的情况，本申请实施例提供的无人机对地高度估计方法、装置、无人机及介质，无人机在执行飞行任务时，需要进行对地高度估计，利用无人机现有的传感器，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无人机对地高度估计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当接收到新的IMU数据，基于上一时刻的状态变量和所述状态变量对应的协方差，通过所述新的IMU数据预测当前时刻的状态变量和协方差；所述状态变量包括无人机在机体坐标系下的水平速度，包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述当前时刻的所述光流数据，对所述当前时刻的所述状态变量和协方差进行测量更新，以修正所述水平速度与无人机对地高度之间的关系，包括：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述修正所述对地高度，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述水平速度的模值基于GPS模值的测量误差和无人机的机体速度的模值获得。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述GPS数据中的水平速度的模值和所述光流数据，对所述当前时刻的状态变量和协方差进行测量更新，包括：
8.一种无人机对地高度估计装置，其特征
9.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括飞控模组、IMU模组、GPS模组和光流模组，所述飞控模组分别与IMU模组、GPS模组和光流模组连接；
10.一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被无人机执行时，使所述无人机执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种无人机对地高度估计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当接收到新的imu数据，基于上一时刻的状态变量和所述状态变量对应的协方差，通过所述新的imu数据预测当前时刻的状态变量和协方差；所述状态变量包括无人机在机体坐标系下的水平速度，包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述当前时刻的所述光流数据，对所述当前时刻的所述状态变量和协方差进行测量更新，以修正所述水平速度与无人机对地高度之间的关系，包括：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述修正所述对地高度，包括：
6.根据权利要求5所...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈赟珺，
申请(专利权)人：深圳深海创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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