CN110928324B - 无人机飞行参数采集设备及其校准方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种无人机飞行参数采集设备，该设备能够挂载于无人机，包括：姿态获取模块、位置获取模块、处理器、存储器、通信模块和电源模块。在无人机飞行过程中，通过姿态获取模块获得无人机的姿态参数，通过位置获取模块获得无人机的位置参数，因此能够缩短采集测试所需参数所耗费的时间，从而能够缩短无人机飞行姿态测试和飞行定位精度测试所耗费的时间；并且，无人机飞行姿态测试所用的姿态参数是在无人机飞行过程中采集的，且经过处理器的修正，克服了姿态获取模块的安装偏差导致的测量偏差，使得测试结果具有更高的准确度。本申请还公开一种对无人机飞行参数采集设备中姿态获取模块进行校准的方法。
Description
技术领域
本申请属于测试设备技术领域，尤其涉及一种无人机飞行参数采集设备及其校准方法。
背景技术
针对无人机飞行性能的测试包括无人机飞行姿态的测试以及无人机飞行定位精度的测试。
目前，针对无人机飞行姿态和飞行定位精度的测试是单独进行的。这导致针对无人机飞行性能的完整测试需要耗费较长的时间。另外，目前针对无人机飞行姿态的测试，采用转台进行静态测试，获取到的是无人机静止时的姿态参数，而不是无人机实际飞行中的姿态参数，这些姿态参数无法准确描述无人机飞行性能，会导致测试结果的准确度较低。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种无人机飞行参数采集设备及其校准方法，通过对无人机飞行参数的采集过程进行改进，以缩短测试时间，并提高测试结果的准确度。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一方面，本申请提供一种无人机飞行参数采集设备，所述无人机飞行参数采集设备能够挂载于无人机，所述无人机飞行参数采集设备包括姿态获取模块、位置获取模块、处理器、存储器、通信模块和电源模块：
所述姿态获取模块用于获得所述无人机的姿态参数；
所述位置获取模块用于获得所述无人机的位置参数；
所述处理器用于获得所述姿态获取模块输出的姿态参数，利用预先确定的姿态参数修正系数对所述姿态获取模块输出的姿态参数进行修正，将修正后的姿态参数存储至所述存储器，所述处理器还用于获得所述位置获取模块输出的位置参数，将所述位置参数存储于所述存储器；
所述存储器存储的姿态参数和位置参数用于评价所述无人机的飞行姿态和飞行定位精度；
所述通信模块用于传输数据；
所述电源模块用于为所述姿态获取模块、所述位置获取模块、所述处理器、所述存储器和所述通信模块供电。
可选的，所述无人机的姿态参数包括俯仰角参数、滚转角参数和航向角参数；所述处理器利用预先确定的姿态参数修正系数对所述姿态获取模块输出的姿态参数进行修正包括：
利用预先确定的俯仰角零点偏移校准值对所述姿态获取模块输出的俯仰角参数进行修正，得到初级俯仰角参数，利用预先确定的俯仰角线性误差修正系数对所述初级俯仰角参数进行修正；
利用预先确定的滚转角零点偏移校准值对所述姿态获取模块输出的滚转角参数进行修正，得到初级滚转角参数，利用预先确定的滚转角线性误差修正系数对所述初级滚转角参数进行修正；
利用预先确定的航向角零点偏移校准值对所述姿态获取模块输出的航向角参数进行修正，得到初级航向角参数，利用预先确定的航向角线性误差修正系数对所述初级航向角参数进行修正。
可选的，所述位置获取模块包括全球定位系统GPS模块、无线通信模块和微处理器；
所述GPS模块用于生成位置信息；
所述无线通信模块用于接收基准站发送的载波相位；
所述微处理器分别与所述GPS模块以及所述无线通信模块连接，在第一模式下，所述微处理器将所述GPS模块生成的位置信息作为所述无人机的位置参数，在第二模式下，所述微处理器基于所述基准站发送的载波相位和所述GPS模块的载波相位确定所述无人机的位置参数。
可选的，所述电源模块包括电池和电源管理模块；
所述电源管理模块与所述电池连接，用于将所述电池存储的电能转换为与所述姿态获取模块、所述位置获取模块、所述处理器、所述存储器和所述通信模块适配的电能。
可选的，所述电源模块还包括电能计量模块；
所述电能计量模块与所述电池连接，用于统计所述无人机飞行参数采集设备的耗电量，和/或统计所述电池的剩余电量。
可选的，所述通信模块包括：
通用串行总线USB接口；
分别与所述USB接口以及所述处理器连接的USB通信模块。
另一方面，本申请提供一种校准方法，用于对上述无人机飞行参数采集设备中的姿态获取模块进行误差校准，所述校准方法包括：
将转台调整至俯仰角、滚转角和航向角均为0度的状态；
将所述无人机飞行参数采集设备放置于所述转台并保持预设时间，获得所述姿态获取模块在多个采样时刻输出的俯仰角参数、滚转角参数和航向角参数；
将在所述多个采样时刻输出的俯仰角参数的平均值确定为俯仰角零点偏移校准值，将在所述多个采样时刻输出的滚转角参数的平均值确定为滚转角零点偏移校准值，将在所述多个采样时刻输出的航向角参数的平均值确定为航向角零点偏移校准值；
在保持所述转台的滚转角和航向角不变的情况下，将所述转台的俯仰角依次调整至预设的M个俯仰角测试角度，获得所述姿态获取模块在所述转台处于每个俯仰角测试角度下输出的俯仰角实测参数，利用所述俯仰角零点偏移校准值对每个所述俯仰角实测参数进行修正，得到M个俯仰角初级修正参数，根据M个俯仰角初级修正参数和M个俯仰角测试角度，得到俯仰角线性误差修正系数；
在保持所述转台的俯仰角和航向角不变的情况下，将所述转台的滚转角依次调整至预设的N个滚转角测试角度，获得所述姿态获取模块在所述转台处于每个滚转角测试角度下输出的滚转角实测参数，利用所述滚转角零点偏移校准值对每个所述滚转角实测参数进行修正，得到N个滚转角初级修正参数，根据N个滚转角初级修正参数和N个滚转角测试角度，得到滚转角线性误差修正系数；
在保持所述转台的俯仰角和滚转角不变的情况下，将所述转台的航向角依次调整至预设的P个航向角测试角度，获得所述姿态获取模块在所述转台处于每个航向角测试角度下输出的航向角实测参数，利用所述航向角零点偏移校准值对每个所述航向角实测参数进行修正，得到P个航向角初级修正参数，根据P个航向角初级修正参数和P个航向角测试角度，得到航向角线性误差修正系数；
其中，M、N和P均为大于2的整数。
可选的，在上述校准方法中，
所述根据M个俯仰角初级修正参数和M个俯仰角测试角度，得到俯仰角线性误差修正系数，包括：分别计算每个俯仰角初级修正参数与对应的俯仰角测试角度的比值，计算M个比值的平均值，将所述M个比值的平均值确定为俯仰角线性误差修正系数；
所述根据N个滚转角初级修正参数和N个滚转角测试角度，得到滚转角线性误差修正系数，包括：分别计算每个滚转角初级修正参数与对应的滚转角测试角度的比值，计算N个比值的平均值，将所述N个比值的平均值确定为滚转角线性误差修正系数；
所述根据P个航向角初级修正参数和P个航向角测试角度，得到航向角线性误差修正系数，包括：分别计算每个航向角初级修正参数与对应的航向角测试角度的比值，计算P个比值的平均值，将所述P个比值的平均值确定为航向角线性误差修正系数。
可选的，在上述校准方法中，
所述根据M个俯仰角初级修正参数和M个俯仰角测试角度，得到俯仰角线性误差修正系数，包括：分别计算每个俯仰角测试角度与对应的俯仰角初级修正参数的比值，计算M个比值的平均值，将所述M个比值的平均值确定为俯仰角线性误差修正系数；
所述根据N个滚转角初级修正参数和N个滚转角测试角度，得到滚转角线性误差修正系数，包括：分别计算每个滚转角测试角度与对应的滚转角初级修正参数的比值，计算N个比值的平均值，将所述N个比值的平均值确定为滚转角线性误差修正系数；
所述根据P个航向角初级修正参数和P个航向角测试角度，得到航向角线性误差修正系数，包括：分别计算每个航向角测试角度与对应的航向角初级修正参数的比值，计算P个比值的平均值，将所述P个比值的平均值确定为航向角线性误差修正系数。
可选的，在上述校准方法中，
所述M个俯仰角测试角度在90度至-90度之间均匀分布；
所述N个滚转角测试角度在90度至-90度之间均匀分布；
所述P个航向角测试角度在0度至360度之间均匀分布。
由此可见，本申请的有益效果为：
本申请公开的无人机飞行参数采集设备，能够挂载在无人机上，在无人机飞行过程中通过姿态获取模块获得无人机的姿态参数，通过位置获取模块获得无人机的位置参数，也就是说，在无人机飞行过程中，能够同时采集无人机的姿态参数和位置参数，因此能够缩短采集测试所需参数所耗费的时间，从而能够缩短无人机飞行姿态测试和飞行定位精度测试所耗费的时间；并且，无人机飞行姿态测试所用的姿态参数是在无人机飞行过程中采集的，且经过处理器的修正，克服了姿态获取模块的安装偏差导致的测量偏差，使得测试结果具有更高的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请公开的一种无人机飞行参数采集设备的结构示意图；
图2为本申请公开的另一种无人机飞行参数采集设备的结构示意图；
图3为本申请公开的另一种无人机飞行参数采集设备的结构示意图；
图4为本申请公开的另一种无人机飞行参数采集设备的结构示意图；
图5为本申请公开的一种校准姿态获取模块的方法的流程图。
具体实施方式
本申请提供一种无人机飞行参数采集设备，在无人机飞行过程中同时采集无人机的姿态参数和位置参数，能够缩短采集测试所需参数所耗费的时间，从而能够缩短无人机飞行姿态测试和飞行定位精度测试所耗费的时间，并且无人机飞行姿态测试所用的姿态参数是在无人机飞行过程中采集的，能够使得测试结果具有更高的准确度。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见图1，图1为本申请公开的一种无人机飞行参数采集设备的结构示意图。本申请公开的无人机飞行参数采集设备能够挂载于无人机，包括：姿态获取模块100、位置获取模块200、处理器300、存储器400、通信模块500和电源模块600。
姿态获取模块100用于获得无人机的姿态参数。其中，无人机的姿态参数包括俯仰角参数、滚转角参数和航向角参数。
位置获取模块200用于获得无人机的位置参数。
处理器300分别与姿态获取模块100、位置获取模块200、存储器400和通信模块500连接。处理器300用于获得姿态获取模块100输出的姿态参数，利用预先确定的姿态参数修正系数对姿态获取模块100输出的姿态参数进行修正，将修正后的姿态参数存储至存储器400。处理器300还用于获得位置获取模块200输出的位置参数，将位置参数存储于存储器400。
可选的，处理器300与姿态获取模块100通过串口连接，也就是通过串口进行通信；处理器300与位置获取模块200通过串口连接，也就是通过串口进行通信；处理器300与存储器400通过SDIO(Secure Digital Input and Output，安全数字输入输出卡)接口连接，也就是通过SDIO接口进行通信。
需要说明的是，姿态获取模块100在生产或者装配过程中会出现一定的偏差，这导致姿态获取模块100输出的无人机的姿态参数和实际姿态参数会存在一定的偏差。本申请中，处理器300获取姿态获取模块100输出的姿态参数，对该姿态参数进行修正，修正后的姿态参数存储至存储器400，用于对无人机的飞行姿态进行分析。
本申请中，在无人机飞行参数采集设备完成整体装配后，对姿态获取模块100进行校准。需要说明的是，本申请中对姿态获取模块100的校准不是对其机械结构进行调整，以消除安装偏差，而是确定姿态获取模块100的姿态参数修正系数，后续处理器300基于姿态参数修正系数对姿态获取模块100输出的姿态参数进行修正。关于对姿态获取模块100的校准过程，在下文中进行详细说明。
存储器400存储的姿态参数和位置参数用于评价无人机的飞行姿态和飞行定位精度。
通信模块500用于传输数据。
处理器300通过通信模块500向其他设备发送数据，例如将存储器400存储的姿态参数和位置参数向分析设备发送，由分析设备对无人机的飞行姿态和飞行定位精度进行评价，生成评价结果。另外，处理器300还可以通过通信模块500接收其他设备发送的数据。
电源模块600用于为姿态获取模块100、位置获取模块200、处理器300、存储器400和通信模块500供电。
本申请上述公开的无人机飞行参数采集设备，能够挂载在无人机上，在无人机飞行过程中通过姿态获取模块获得无人机的姿态参数，通过位置获取模块获得无人机的位置参数，也就是说，在无人机飞行过程中，能够同时采集无人机的姿态参数和位置参数，因此能够缩短采集测试所需参数所耗费的时间，从而能够缩短无人机飞行姿态测试和飞行定位精度测试所耗费的时间；并且，无人机飞行姿态测试所用的姿态参数是在无人机飞行过程中采集的，且经过处理器的修正，克服了姿态获取模块的安装偏差导致的测量偏差，使得测试结果具有更高的准确度。
在一种可能的实现方式中，处理器300利用预先确定的姿态参数修正系数对姿态获取模块100输出的姿态参数进行修正包括：
1)、利用预先确定的俯仰角零点偏移校准值对姿态获取模块100输出的俯仰角参数进行修正，得到初级俯仰角参数，利用预先确定的俯仰角线性误差修正系数对初级俯仰角参数进行修正；
2)、利用预先确定的滚转角零点偏移校准值对姿态获取模块100输出的滚转角参数进行修正，得到初级滚转角参数，利用预先确定的滚转角线性误差修正系数对初级滚转角参数进行修正；
3)、利用预先确定的航向角零点偏移校准值对姿态获取模块100输出的航向角参数进行修正，得到初级航向角参数，利用预先确定的航向角线性误差修正系数对初级航向角参数进行修正。
需要说明的是，上述针对姿态获取模块100输出的俯仰角参数、滚转角参数和航向角参数的修正，并不限定三者之间的顺序。
在上述方案中，处理器300利用预先确定的俯仰角零点偏移校准值对姿态获取模块100输出的俯仰角参数进行修正，以消除零点偏移误差，将得到的结果称为初级俯仰角参数，之后再利用预先确定的俯仰角线性误差修正系数对初级俯仰角参数进行修正，以消除线性误差，将得到的结果存储至存储器400。处理器300利用预先确定的滚转角零点偏移校准值对姿态获取模块100输出的滚转角参数进行修正，以消除零点偏移误差，将得到的结果称为初级滚转角参数，之后再利用预先确定的滚转角线性误差修正系数对初级滚转角参数进行修正，以消除线性误差，将得到的结果存储至存储器400。处理器300利用预先确定的航向角零点偏移校准值对姿态获取模块100输出的航向角参数进行修正，以消除零点偏移误差，将得到的结果称为初级航向角参数，之后再利用预先确定的航向角线性误差修正系数对初级航向角参数进行修正，以消除线性误差，将得到的结果存储至存储器400。
在一种可能的实现方式中，图1所示无人机飞行参数采集设备中的位置获取模块200包括GPS(全球定位系统)模块，由GPS模块生成位置信息，处理器300将GPS模块生成的位置信息作为无人机的位置参数。
在另一种可能的实现方式中，图1所示无人机飞行参数采集设备中的位置获取模块200包括GPS模块201、无线通信模块202和微处理器203，如图2中所示。
其中：
GPS模块201用于生成位置信息；
无线通信模块202用于接收基准站发送的载波相位；
微处理器203分别与GPS模块201以及无线通信模块202连接，在第一模式下，微处理器203将GPS模块201生成的位置信息作为无人机的位置参数，在第二模式下，微处理器203基于基准站发送的载波相位和GPS模块201的载波相位确定无人机的位置参数。
也就是说，无人机的位置参数有两种获取方式。
在第一模式下，微处理器203获得GPS模块201生成的位置信息，将该位置信息作为无人机的位置参数。在第二模式下，微处理器203获得基准站发送的载波相位和GPS模块201的载波相位，基于RTK(Real-time kinematic，实时动态载波相位差分技术)确定无人机的位置参数，相对于第一模式而言，定位精度更高。
在一种可能的实现方式中，电源模块600包括电池601和电源管理模块602，如图3中所示。
其中：
电池601用于存储电能。可选的，电池601采用蓄电池。
电源管理模块602与电池601连接，用于将电池601存储的电能转换为与姿态获取模块100、位置获取模块200、处理器300、存储器400和通信模块500适配的电能。
例如，姿态获取模块100、位置获取模块200、处理器300、存储器400和通信模块500需要3.3V的电源供电，那么电源管理模块602将电池601存储的电能转换为3.3V的直流电为姿态获取模块100、位置获取模块200、处理器300、存储器400和通信模块500供电。
实施中，电源管理模块602至少包括DC/DC变换器，还可以包括稳压器件。
在另一种可能的实现方式中，电源模块600还包括电能计量模块603。
电能计量模块603与电池601连接，用于统计无人机飞行参数采集设备的耗电量，和/或统计电池601的剩余电量。
在一种可能的实现方式中，通信模块500包括：USB(通用串行总线)接口501和USB通信模块502，如图4中所示。
通信模块500采用USB接口501和USB通信模块502构成，具有体积小，重量轻的优势。本申请公开的无人机飞行参数采集设备要挂载于无人机，通信模块500采用上述结构，能够减小整个无人机飞行参数采集设备的体积和重量。
下面对本申请上述公开的无人机飞行参数采集设备中姿态获取模块100进行误差校准的方案进行说明。
请参见图5，图5为本申请公开的一种校准姿态获取模块的方法的流程图。
该方法包括：
S1：将转台调整至俯仰角、滚转角和航向角均为0度的状态。
S2：将无人机飞行参数采集设备放置于转台并保持预设时间，获得姿态获取模块在多个采样时刻输出的俯仰角参数、滚转角参数和航向角参数。
S3：将在多个采样时刻输出的俯仰角参数的平均值确定为俯仰角零点偏移校准值，将在多个采样时刻输出的滚转角参数的平均值确定为滚转角零点偏移校准值，将在多个采样时刻输出的航向角参数的平均值确定为航向角零点偏移校准值。
在一种可能的实现方式中，在将转台调整至俯仰角、滚转角和航向角均为0度的状态后，将无人机飞行参数采集设备放置于转台并保持10秒以上，获得姿态获取模块在多个(例如1000个)采样时刻输出的俯仰角参数、滚转角参数和航向角参数。计算1000个俯仰角参数的平均值，将该平均值确定为俯仰角零点偏移校准值，计算1000个滚转角的平均值，将该平均值确定为滚转角零点偏移校准值，计算1000个航向角的平均值，将该平均值确定为航向角零点偏移校准值。
S4：在保持转台的滚转角和航向角不变的情况下，将转台的俯仰角依次调整至预设的M个俯仰角测试角度，获得姿态获取模块在转台处于每个俯仰角测试角度下输出的俯仰角实测参数，利用俯仰角零点偏移校准值对每个俯仰角实测参数进行修正，得到M个俯仰角初级修正参数，根据M个俯仰角初级修正参数和M个俯仰角测试角度，得到俯仰角线性误差修正系数。
其中，M为大于2的整数。
可选的，M个俯仰角测试角度在90度至-90度之间均匀分布。
例如，M的取值为10，10个俯仰角测试角度分别为：0度、15度、30度、45度、60度、85度、-15度、-30度、-60度和-85度，依次称为第一俯仰角测试角度、第二俯仰角测试角度、…、第九俯仰角测试角度、第十俯仰角测试角度。
这里结合上述俯仰角测试角度的举例，对得到M个俯仰角初级修正参数的过程进行说明：
将无人机飞行参数采集装置放置于转台上，在保持转台的滚转角和航向角不变(例如均为0度)的情况下，将转台的俯仰角依次调整至0度、15度、30度、45度、60度、85度、-15度、-30度、-60度和-85度，获得姿态获取模块在转台处于各个测试角度情况下输出的俯仰角实测参数，利用步骤S3中确定的俯仰角零点偏移校准值对每个俯仰角实测参数(共10个)进行修正，将修正结果称为俯仰角初级修正参数，共得到10个俯仰角初级修正参数，依次称为第一俯仰角初级修正参数、第二俯仰角初级修正参数、…、第九俯仰角初级修正参数、第十俯仰角初级修正参数。
在一种可能的实现方式中，根据M个俯仰角初级修正参数和M个俯仰角测试角度，得到俯仰角线性误差修正系数，包括：分别计算每个俯仰角初级修正参数与对应的俯仰角测试角度的比值，计算M个比值的平均值，将M个比值的平均值确定为俯仰角线性误差修正系数。
这里继续结合上述举例进行说明：
计算第一俯仰角初级修正参数与第一俯仰角测试角度(即0度)的比值，计算第二俯仰角初级修正参数与第二俯仰角测试角度(即15度)的比值，…，计算第九俯仰角初级修正参数与第九俯仰角测试角度(即-60度)的比值，计算第十俯仰角初级修正参数与第十俯仰角测试角度(即-85度)的比值，计算前述10个比值的平均值，将该平均值确定为俯仰角线性误差修正系数。
相应的，处理器300利用预先确定的俯仰角线性误差修正系数对初级俯仰角参数进行修正，包括：计算初级俯仰角参数与预先确定的俯仰角线性误差修正系数的比值，将该比值存储至存储器400。
在另一种可能的实现方式中，根据M个俯仰角初级修正参数和M个俯仰角测试角度，得到俯仰角线性误差修正系数，包括：分别计算每个俯仰角测试角度与对应的俯仰角初级修正参数的比值，计算M个比值的平均值，将M个比值的平均值确定为俯仰角线性误差修正系数。
这里继续结合上述举例进行说明：
计算第一俯仰角测试角度(即0度)与第一俯仰角初级修正参数的比值，计算第二俯仰角测试角度(即15度)与第二俯仰角初级修正参数的比值，…，计算第九俯仰角测试角度(即-60度)与第九俯仰角初级修正参数的比值，计算第十俯仰角测试角度(即-85度)与第十俯仰角初级修正参数的比值，计算前述10个比值的平均值，将该平均值确定为俯仰角线性误差修正系数。
相应的，处理器300利用预先确定的俯仰角线性误差修正系数对初级俯仰角参数进行修正，包括：计算预先确定的俯仰角线性误差修正系数与初级俯仰角参数的乘积，将该乘积存储至存储器400。
S5：在保持转台的俯仰角和航向角不变的情况下，将转台的滚转角依次调整至预设的N个滚转角测试角度，获得姿态获取模块在转台处于每个滚转角测试角度下输出的滚转角实测参数，利用滚转角零点偏移校准值对每个滚转角实测参数进行修正，得到N个滚转角初级修正参数，根据N个滚转角初级修正参数和N个滚转角测试角度，得到滚转角线性误差修正系数。
其中，N为大于2的整数。
可选的，N个滚转角测试角度在90度至-90度之间均匀分布。
例如，N的取值为10，10个滚转角测试角度分别为：0度、15度、30度、45度、60度、85度、-15度、-30度、-60度和-85度，依次称为第一滚转角测试角度、第二滚转角测试角度、…、第九滚转角测试角度、第十滚转角测试角度。
这里结合上述滚转角测试角度的举例，对得到M个滚转角初级修正参数的过程进行说明：
将无人机飞行参数采集装置放置于转台上，在保持转台的俯仰角和航向角不变(例如均为0度)的情况下，将转台的滚转角依次调整至0度、15度、30度、45度、60度、85度、-15度、-30度、-60度和-85度，获得姿态获取模块在转台处于各个测试角度情况下输出的滚转角实测参数，利用步骤S3中确定的滚转角零点偏移校准值对每个滚转角实测参数(共10个)进行修正，将修正结果称为滚转角初级修正参数，共得到10个滚转角初级修正参数，依次称为第一滚转角初级修正参数、第二滚转角初级修正参数、…、第九滚转角初级修正参数、第十滚转角初级修正参数。
在一种可能的实现方式中，根据N个滚转角初级修正参数和N个滚转角测试角度，得到滚转角线性误差修正系数，包括：分别计算每个滚转角初级修正参数与对应的滚转角测试角度的比值，计算N个比值的平均值，将N个比值的平均值确定为滚转角线性误差修正系数。
这里继续结合上述举例进行说明：
计算第一滚转角初级修正参数与第一滚转角测试角度(即0度)的比值，计算第二滚转角初级修正参数与第二滚转角测试角度(即15度)的比值，…，计算第九滚转角初级修正参数与第九滚转角测试角度(即-60度)的比值，计算第十滚转角初级修正参数与第十滚转角测试角度(即-85度)的比值，计算前述10个比值的平均值，将该平均值确定为滚转角线性误差修正系数。
相应的，处理器300利用预先确定的滚转角线性误差修正系数对初级滚转角参数进行修正，包括：计算初级滚转角参数与预先确定的滚转角线性误差修正系数的比值，将该比值存储至存储器400。
在另一种可能的实现方式中，根据N个滚转角初级修正参数和N个滚转角测试角度，得到滚转角线性误差修正系数，包括：分别计算每个滚转角测试角度与对应的滚转角初级修正参数的比值，计算N个比值的平均值，将N个比值的平均值确定为滚转角线性误差修正系数。
这里继续结合上述举例进行说明：
计算第一滚转角测试角度(即0度)与第一滚转角初级修正参数的比值，计算第二滚转角测试角度(即15度)与第二滚转角初级修正参数的比值，…，计算第九滚转角测试角度(即-60度)与第九滚转角初级修正参数的比值，计算第十滚转角测试角度(即-85度)与第十滚转角初级修正参数的比值，计算前述10个比值的平均值，将该平均值确定为滚转角线性误差修正系数。
相应的，处理器300利用预先确定的滚转角线性误差修正系数对所述初级滚转角参数进行修正，包括：计算预先确定的滚转角线性误差修正系数与初级滚转角参数的乘积，将该乘积存储至存储器400。
S6：在保持转台的俯仰角和滚转角不变的情况下，将转台的航向角依次调整至预设的P个航向角测试角度，获得姿态获取模块在转台处于每个航向角测试角度下输出的航向角实测参数，利用航向角零点偏移校准值对每个航向角实测参数进行修正，得到P个航向角初级修正参数，根据P个航向角初级修正参数和P个航向角测试角度，得到航向角线性误差修正系数。
其中，P为大于2的整数。
可选的，P个航向角测试角度在0度至360度之间均匀分布。
例如，P的取值为11，11个航向角测试角度分别为：0度、30度、60度、90度、120度、150度、180度、210度、240度、270度和300度，依次称为第一航向角测试角度、第二航向角测试角度、…、第十航向角测试角度、第十一航向角测试角度。
这里结合上述航向角测试角度的举例，对得到P个航向角初级修正参数的过程进行说明：
将无人机飞行参数采集装置放置于转台上，在保持转台的俯仰角和滚转角不变(例如均为0度)的情况下，将转台的航向角依次调整至0度、30度、60度、90度、120度、150度、180度、210度、240度、270度和300度，获得姿态获取模块在转台处于各个测试角度情况下输出的航向角实测参数，利用步骤S3中确定的航向角零点偏移校准值对每个航向角实测参数(共11个)进行修正，将修正结果称为航向角初级修正参数，共得到11个航向角初级修正参数，依次称为第一航向角初级修正参数、第二航向角初级修正参数、…、第十航向角初级修正参数、第十一航向角初级修正参数。
在一种可能的实现方式中，根据P个航向角初级修正参数和P个航向角测试角度，得到航向角线性误差修正系数，包括：分别计算每个航向角初级修正参数与对应的航向角测试角度的比值，计算P个比值的平均值，将P个比值的平均值确定为航向角线性误差修正系数。
这里继续结合上述举例进行说明：
计算第一航向角初级修正参数与第一航向角测试角度(即0度)的比值，计算第二航向角初级修正参数与第二航向角测试角度(即30度)的比值，…，计算第十航向角初级修正参数与第十航向角测试角度(即270度)的比值，计算第十一航向角初级修正参数与第十一航向角测试角度(即300度)的比值，计算前述11个比值的平均值，将该平均值确定为航向角线性误差修正系数。
相应的，处理器300利用预先确定的航向角线性误差修正系数对所述初级航向角参数进行修正，包括：计算初级航向角参数与预先确定的航向角线性误差修正系数的比值，将该比值存储至存储器400。
在另一种可能的实现方式中，根据P个航向角初级修正参数和P个航向角测试角度，得到航向角线性误差修正系数，包括：分别计算每个航向角测试角度与对应的航向角初级修正参数的比值，计算P个比值的平均值，将P个比值的平均值确定为航向角线性误差修正系数。
这里继续结合上述举例进行说明：
计算第一航向角测试角度(即0度)与第一航向角初级修正参数的比值，计算第二航向角测试角度(即30度)与第二航向角初级修正参数的比值，…，计算第十航向角测试角度(即270度)与第十航向角初级修正参数的比值，计算第十一航向角测试角度(即300度)与第十一航向角初级修正参数的比值，计算前述11个比值的平均值，将该平均值确定为航向角线性误差修正系数。
相应的，处理器300利用预先确定的航向角线性误差修正系数对所述初级航向角参数进行修正，包括：计算预先确定的航向角线性误差修正系数与初级航向角参数的乘积，将该乘积存储至存储器400。
需要说明的是，上述的步骤S4、S5和S6之间的执行顺序并不限定于图5所示，只需要保证这三个步骤在步骤S3之后执行即可。
现有技术中，针对姿态获取模块的校准是在装配设备过程中进行的，通过对机械结构进行调整，消除姿态获取模块的安装偏差，这会加长整个设备的生产时间，而且在完成校准后，在后续使用过程中可能出现结构变形，再次出现偏差。
本申请公开的针对无人机飞行参数采集设备中姿态获取模块的校准方法，并不是对姿态获取模块的机械结构进行调整，以消除安装偏差，而是通过转台实验的方式，确定姿态获取模块的姿态参数修正系数(包括俯仰角零点偏移校准值、滚转角零点偏移校准值、航向角零点偏移校准值、俯仰角线性误差修正系数、俯仰角线性误差修正系数和航向角线性误差修正系数)，处理器基于前述的姿态参数修正系数对姿态获取模块输出的姿态参数进行修正，以消除姿态获取模块的安装偏差导致的测量偏差。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修正对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种无人机飞行参数采集设备，其特征在于，所述无人机飞行参数采集设备能够挂载于无人机，所述无人机飞行参数采集设备包括姿态获取模块、位置获取模块、处理器、存储器、通信模块和电源模块；
所述姿态获取模块用于获得所述无人机的姿态参数；所述无人机的姿态参数包括所述无人机飞行状态下采集的姿态参数；
所述位置获取模块用于获得所述无人机的位置参数；
所述处理器用于获得所述姿态获取模块输出的姿态参数，利用预先确定的姿态参数修正系数对所述姿态获取模块输出的姿态参数进行修正，将修正后的姿态参数存储至所述存储器，所述处理器还用于获得所述位置获取模块输出的位置参数，将所述位置参数存储于所述存储器；
所述无人机的姿态参数包括俯仰角参数、滚转角参数和航向角参数；所述处理器利用预先确定的姿态参数修正系数对所述姿态获取模块输出的姿态参数进行修正包括：
利用预先确定的俯仰角零点偏移校准值对所述姿态获取模块输出的俯仰角参数进行修正，得到初级俯仰角参数，利用预先确定的俯仰角线性误差修正系数对所述初级俯仰角参数进行修正；
利用预先确定的滚转角零点偏移校准值对所述姿态获取模块输出的滚转角参数进行修正，得到初级滚转角参数，利用预先确定的滚转角线性误差修正系数对所述初级滚转角参数进行修正；
利用预先确定的航向角零点偏移校准值对所述姿态获取模块输出的航向角参数进行修正，得到初级航向角参数，利用预先确定的航向角线性误差修正系数对所述初级航向角参数进行修正；
其中，将转台调整至俯仰角、滚转角和航向角均为0度的状态；将所述无人机飞行参数采集设备放置于所述转台并保持预设时间，所述处理器还用于：
获得所述姿态获取模块在多个采样时刻输出的俯仰角参数、滚转角参数和航向角参数；
将在所述多个采样时刻输出的俯仰角参数的平均值确定为俯仰角零点偏移校准值，将在所述多个采样时刻输出的滚转角参数的平均值确定为滚转角零点偏移校准值，将在所述多个采样时刻输出的航向角参数的平均值确定为航向角零点偏移校准值；
在保持所述转台的滚转角和航向角不变的情况下，将所述转台的俯仰角依次调整至预设的M个俯仰角测试角度，获得所述姿态获取模块在所述转台处于每个俯仰角测试角度下输出的俯仰角实测参数，利用所述俯仰角零点偏移校准值对每个所述俯仰角实测参数进行修正，得到M个俯仰角初级修正参数，根据M个俯仰角初级修正参数和M个俯仰角测试角度，得到俯仰角线性误差修正系数；其中，所述根据M个俯仰角初级修正参数和M个俯仰角测试角度，得到俯仰角线性误差修正系数，包括：分别计算每个俯仰角初级修正参数与对应的俯仰角测试角度的比值，计算M个比值的平均值，将所述M个比值的平均值确定为俯仰角线性误差修正系数；或，分别计算每个俯仰角测试角度与对应的俯仰角初级修正参数的比值，计算M个比值的平均值，将所述M个比值的平均值确定为俯仰角线性误差修正系数；
在保持所述转台的俯仰角和航向角不变的情况下，将所述转台的滚转角依次调整至预设的N个滚转角测试角度，获得所述姿态获取模块在所述转台处于每个滚转角测试角度下输出的滚转角实测参数，利用所述滚转角零点偏移校准值对每个所述滚转角实测参数进行修正，得到N个滚转角初级修正参数，根据N个滚转角初级修正参数和N个滚转角测试角度，得到滚转角线性误差修正系数；其中，所述根据N个滚转角初级修正参数和N个滚转角测试角度，得到滚转角线性误差修正系数，包括：分别计算每个滚转角初级修正参数与对应的滚转角测试角度的比值，计算N个比值的平均值，将所述N个比值的平均值确定为滚转角线性误差修正系数；或，分别计算每个滚转角测试角度与对应的滚转角初级修正参数的比值，计算N个比值的平均值，将所述N个比值的平均值确定为滚转角线性误差修正系数；
在保持所述转台的俯仰角和滚转角不变的情况下，将所述转台的航向角依次调整至预设的P个航向角测试角度，获得所述姿态获取模块在所述转台处于每个航向角测试角度下输出的航向角实测参数，利用所述航向角零点偏移校准值对每个所述航向角实测参数进行修正，得到P个航向角初级修正参数，根据P个航向角初级修正参数和P个航向角测试角度，得到航向角线性误差修正系数；其中，所述根据P个航向角初级修正参数和P个航向角测试角度，得到航向角线性误差修正系数，包括：分别计算每个航向角初级修正参数与对应的航向角测试角度的比值，计算P个比值的平均值，将所述P个比值的平均值确定为航向角线性误差修正系数；或，分别计算每个航向角测试角度与对应的航向角初级修正参数的比值，计算P个比值的平均值，将所述P个比值的平均值确定为航向角线性误差修正系数；
其中，M、N和P均为大于2的整数；
所述存储器存储的姿态参数和位置参数用于评价所述无人机的飞行姿态和飞行定位精度；
所述通信模块用于传输数据；
所述电源模块用于为所述姿态获取模块、所述位置获取模块、所述处理器、所述存储器和所述通信模块供电。
2.根据权利要求1所述的无人机飞行参数采集设备，其特征在于，所述位置获取模块包括全球定位系统GPS模块、无线通信模块和微处理器；
所述GPS模块用于生成位置信息；
所述无线通信模块用于接收基准站发送的载波相位；
所述微处理器分别与所述GPS模块以及所述无线通信模块连接，在第一模式下，所述微处理器将所述GPS模块生成的位置信息作为所述无人机的位置参数，在第二模式下，所述微处理器基于所述基准站发送的载波相位和所述GPS模块的载波相位确定所述无人机的位置参数。
3.根据权利要求2所述的无人机飞行参数采集设备，其特征在于，所述电源模块包括电池和电源管理模块；
所述电源管理模块与所述电池连接，用于将所述电池存储的电能转换为与所述姿态获取模块、所述位置获取模块、所述处理器、所述存储器和所述通信模块适配的电能。
4.根据权利要求3所述的无人机飞行参数采集设备，其特征在于，所述电源模块还包括电能计量模块；
所述电能计量模块与所述电池连接，用于统计所述无人机飞行参数采集设备的耗电量，和/或统计所述电池的剩余电量。
5.根据权利要求2所述的无人机飞行参数采集设备，其特征在于，所述通信模块包括：
通用串行总线USB接口；
分别与所述USB接口以及所述处理器连接的USB通信模块。
6.一种校准方法，用于对如权利要求1所述无人机飞行参数采集设备中的姿态获取模块进行误差校准，其特征在于，所述校准方法包括：
将转台调整至俯仰角、滚转角和航向角均为0度的状态；
将所述无人机飞行参数采集设备放置于所述转台并保持预设时间，获得所述姿态获取模块在多个采样时刻输出的俯仰角参数、滚转角参数和航向角参数；
将在所述多个采样时刻输出的俯仰角参数的平均值确定为俯仰角零点偏移校准值，将在所述多个采样时刻输出的滚转角参数的平均值确定为滚转角零点偏移校准值，将在所述多个采样时刻输出的航向角参数的平均值确定为航向角零点偏移校准值；
在保持所述转台的滚转角和航向角不变的情况下，将所述转台的俯仰角依次调整至预设的M个俯仰角测试角度，获得所述姿态获取模块在所述转台处于每个俯仰角测试角度下输出的俯仰角实测参数，利用所述俯仰角零点偏移校准值对每个所述俯仰角实测参数进行修正，得到M个俯仰角初级修正参数，根据M个俯仰角初级修正参数和M个俯仰角测试角度，得到俯仰角线性误差修正系数；其中，所述根据M个俯仰角初级修正参数和M个俯仰角测试角度，得到俯仰角线性误差修正系数，包括：分别计算每个俯仰角初级修正参数与对应的俯仰角测试角度的比值，计算M个比值的平均值，将所述M个比值的平均值确定为俯仰角线性误差修正系数；或，分别计算每个俯仰角测试角度与对应的俯仰角初级修正参数的比值，计算M个比值的平均值，将所述M个比值的平均值确定为俯仰角线性误差修正系数；
在保持所述转台的俯仰角和航向角不变的情况下，将所述转台的滚转角依次调整至预设的N个滚转角测试角度，获得所述姿态获取模块在所述转台处于每个滚转角测试角度下输出的滚转角实测参数，利用所述滚转角零点偏移校准值对每个所述滚转角实测参数进行修正，得到N个滚转角初级修正参数，根据N个滚转角初级修正参数和N个滚转角测试角度，得到滚转角线性误差修正系数；其中，所述根据N个滚转角初级修正参数和N个滚转角测试角度，得到滚转角线性误差修正系数，包括：分别计算每个滚转角初级修正参数与对应的滚转角测试角度的比值，计算N个比值的平均值，将所述N个比值的平均值确定为滚转角线性误差修正系数；或，分别计算每个滚转角测试角度与对应的滚转角初级修正参数的比值，计算N个比值的平均值，将所述N个比值的平均值确定为滚转角线性误差修正系数；
在保持所述转台的俯仰角和滚转角不变的情况下，将所述转台的航向角依次调整至预设的P个航向角测试角度，获得所述姿态获取模块在所述转台处于每个航向角测试角度下输出的航向角实测参数，利用所述航向角零点偏移校准值对每个所述航向角实测参数进行修正，得到P个航向角初级修正参数，根据P个航向角初级修正参数和P个航向角测试角度，得到航向角线性误差修正系数；其中，所述根据P个航向角初级修正参数和P个航向角测试角度，得到航向角线性误差修正系数，包括：分别计算每个航向角初级修正参数与对应的航向角测试角度的比值，计算P个比值的平均值，将所述P个比值的平均值确定为航向角线性误差修正系数；或，分别计算每个航向角测试角度与对应的航向角初级修正参数的比值，计算P个比值的平均值，将所述P个比值的平均值确定为航向角线性误差修正系数；
其中，M、N和P均为大于2的整数。
7.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于，
所述M个俯仰角测试角度在90度至-90度之间均匀分布；
所述N个滚转角测试角度在90度至-90度之间均匀分布；
所述P个航向角测试角度在0度至360度之间均匀分布。
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