视觉约束下位姿参数后验无人机磁航向测量的自动罗差补偿研究

       无人机相对机场跑道的位姿估计问题,提出一种利用机场跑道图像和机载位姿测量传感器进行参数后验估计的方法.首先利用高度表、全球定位系统、惯性导航系统等机载传感器测量无人机的位姿参数,假设各参数的测量误差的先验分布已知且彼此独立,将某时刻的组测量值看作是对真实值的一次采样.与此同时利用机载已标定相机拍摄跑道的图像,并假设两条跑道边缘直线可从图像中准确提取.受两平行直线透视成像的约束,真实参数必然位于参数空间中某个约束曲面上,进而计算得到位姿参数的后验均值估计。

       仿真结果验证了该方法的有效性.利用地球磁场测量无人机的航向时,需要对机上铁磁材料引起的罗差进行补偿.为了降低补偿费用,减小补偿试验时周围环境的影响,提出一种利用飞机左右盘旋飞行时采样数据实现罗差自动补偿的方法.采用椭圆假设算法,可利用飞机平飞时在多于5个不同方向的采样数据来自动补偿平飞时的罗差.在任意姿态飞行时,把飞机左右盘旋时采样的数据分解为4个椭圆,并求出它们相对于椭圆假设的24个系数.再利用这24个系数和飞机的俯仰角、倾斜角以及地磁场垂直分量求出任意姿态下罗差补偿所需的12个系数.实验结果表明,该方法效果良好,方便可行.某无人机补偿前最大误差为21.5°;用传统方法补偿后最大误差为2.3°;用本文方法几乎不需要额外的费用,补偿后最大误差为1.6°。


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