CN110986944A - 一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法，具体包括如下步骤：步骤1，选定控制器和传感器，通过控制器对传感器进行监控和数据处理；步骤2，运用FreeRTOS实时操作系统，对无人机的俯仰角、横滚角和航向角姿态进行计算。本发明可由陀螺仪检测无人机运动姿态，同时利用加速度计和电子罗盘分别检测加速度和地磁场矢量来校准陀螺仪的测量值，通过数据融合算法，提高无人机姿态信息检测准确性。
Description
技术领域
本发明属于信息融合技术领域，涉及一种舰载侦察较射无人机舰船姿态 识别方法。
背景技术
船载无人机具有机动性强、使用便捷、飞行成本低特点，在海域 监管、海洋环境监测、资源保护等领域作用越发明显，船载无人机的 应用成为当前研究热点之一。船载无人机姿态实时精确检测，成为无 人机安全飞行、可靠避障的必要条件和基本保障。陀螺仪是维持方向 和获取角速度信号的常用装置，在一定条件下可以完成无人机姿态3 个核心参数，即俯仰角、滚转角、航向角的检测。在军用无人机领域， 利用机械陀螺仪及光纤陀螺仪等高精度惯性导航传感器，能够完成无 人机姿态检测，但其造价昂贵，体积大，在民用船载无人机应用领域 中有一定局限性。随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanical-System，MEMS)技术的发展，体积小、集成度 高、价格低MEMS陀螺仪传感器成为小型姿态检测系统的最佳选择， MEMS陀螺仪具有良好的动态响应特性，但存在温度漂移问题，而 且积分累积误差存在，适合做短时间的检测，长期使用必须对其进行 修正。MEMS加速度计和电子罗盘不存在积分误差问题，静态性能
发明内容
本发明的目的是提供一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法，该方 法可由陀螺仪检测无人机运动姿态，同时利用加速度计和电子罗盘分别检测 加速度和地磁场矢量来校准陀螺仪的测量值，通过数据融合算法，提高无人 机姿态信息检测准确性。
本发明所采用的技术方案是，一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方 法，具体包括如下步骤：
步骤1，选定控制器和传感器，通过控制器对传感器进行监控和数据处 理；
步骤2，运用FreeRTOS实时操作系统，对无人机的俯仰角、横滚角和 航向角姿态进行计算。
本发明的特点还在于：
步骤1中控制器选用M4核的ARM芯片STM32F303。
步骤1中传感器为9轴姿态检测传感器MPU9150。
步骤2的具体过程为：将FreeRTOS实时操作系统移植到STM32F303 嵌入式处理器中，对无人机的俯仰角、横滚角和航向角姿态进行计算。
步骤2中通过四元数卡尔曼算法对传感器数据进行解算、融合，得到无 人机的俯仰角、横滚角和航向角姿态数据。
本发明的有益效果是：本发明中集成陀螺仪、加速度计和电子罗盘的9 轴MEMS姿态检测传感器MPU9150，用来实时采集3个轴的角速度、加速 度和磁感应强度，以M4核的ARM芯片STM32F303为控制器，实时对 MPU9150的输出信号进行姿态解算、数据融合计算，得到无人机的俯仰角、 横滚角和航向角的姿态信息。通过与Pixhawk飞控姿态数据进行对比实验， 在准确性和稳定性方面占有优势。
附图说明
图1是本发明一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法中的硬件结构 框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法中的硬件结果，如图 1所示，微控制器总体电路由STM32F303最小系统、MPU9150两支路内部 控制策略，姿态电路、TF存储卡电路、电源电路4部分组成；STM32F303 主控芯片除了利用I2C接口采集MPU9150姿态信息外，还利用AD脚对电 源电路供电情况进行监测，此外，还利用SPI接口，扩展了TF卡电路，用 于存储姿态信息。
为提高系统实时性与可靠性，将FreeRTOS实时操作系统移植到STM32 嵌入式处理器中，FreeRTOS能够实现基本的实时调度、信号量、队列和存 储管理功能。FreeRTOS实时操作系统的主要任务包括：(1)I2C控制任务， 实现对9轴传感器的数据采集。(2)UART控制任务，实现模块和外界通信 进行数据交换的任务。(3)SPI控制任务，实现对TF卡的数据存取任务。(4) Kalman任务，实现对传感器数据进行融合处理的任务
本发明一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法，具体包括如下过程：
步骤1，选用M4核的ARM芯片STM32F303为控制器，以9轴姿 态检测传感器MPU9150为传感器，STM32F303对MPU9150进行监控、 数据处理；
步骤2，将FreeRTOS实时操作系统移植到STM32F303嵌入式处理器 中，通过四元数卡尔曼算法对传感器数据进行解算、融合，得到无人机的俯 仰角、横滚角和航向角姿态数据。
Claims (5)
1.一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1，选定控制器和传感器，通过控制器对传感器进行监控和数据处理；
步骤2，运用FreeRTOS实时操作系统，对无人机的俯仰角、横滚角和航向角姿态进行计算。
2.根据权利要求1所述的一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法，其特征在于：所述步骤1中控制器选用M4核的ARM芯片STM32F303。
3.根据权利要求1所述的一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法，其特征在于：所述步骤1中传感器为9轴姿态检测传感器MPU9150。
4.根据权利要求1所述的一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：将FreeRTOS实时操作系统移植到STM32F303嵌入式处理器中，对无人机的俯仰角、横滚角和航向角姿态进行计算。
5.根据权利要求1所述的一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法，其特征在于：所述步骤2中通过四元数卡尔曼算法对传感器数据进行解算、融合，得到无人机的俯仰角、横滚角和航向角姿态数据。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2019
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