CN117387630A - 一种强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统 - Google Patents

一种强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117387630A
CN117387630A CN202311695305.4A CN202311695305A CN117387630A CN 117387630 A CN117387630 A CN 117387630A CN 202311695305 A CN202311695305 A CN 202311695305A CN 117387630 A CN117387630 A CN 117387630A
Authority
CN
China
Prior art keywords
quaternion
heading angle
strong magnetic
unmanned aerial
magnetic interference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311695305.4A
Other languages
English (en)
Inventor
祝松文
刘德志
万岭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Jun Hua Domain Information Security Technology Ltd By Share Ltd
Original Assignee
Jiangsu Jun Hua Domain Information Security Technology Ltd By Share Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Jun Hua Domain Information Security Technology Ltd By Share Ltd filed Critical Jiangsu Jun Hua Domain Information Security Technology Ltd By Share Ltd
Priority to CN202311695305.4A priority Critical patent/CN117387630A/zh
Publication of CN117387630A publication Critical patent/CN117387630A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统，属于无人机航向修正技术领域，包括：接收上一次姿态信息的四元数Qa；利用最新一次的传感器数据和姿态更新算法，计算无人机的新姿态信息，得到包含新姿态信息的四元数Qb；差分定向测量的航向角度数据与新姿态信息数据，进行数据融合处理，得到经过航向角度修正的姿态信息的四元数Q;该强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统，通过差分定位测量航向角为标定量，来计算并修正，无人机的航向角度，从而提高无人机的导航精度和方向判断能力，采用传感器数据、姿态更新算法和差分定向技术相结合的方式，进行航向角修正，提高了无人机的导航精度和方向判断能力，确保飞行的准确性和稳定性。

Description

一种强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统
技术领域
本发明属于无人机航向修正技术领域，具体涉及一种强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统。
背景技术
随着现代社会的不断发展，各领域对无人机的需求也与日俱增；在军事领域，对于无人机的准确定位和方向识别的要求越来越严格，方向校正是指，对设备或系统的方向，进行调整和修正，使其与实际方向或目标方向保持一致；在许多应用中，如导航系统、自动驾驶系统和航空航天系统等，准确的方向信息是至关重要的；
在传统的无人机的方向校正中，姿态信息（俯仰角、横滚角、航向角）是决定无人机飞行稳定的重要因素之一；航向角多使用磁力计，测量所在位置的磁场信息与当地磁场信息，进行数据的融合、处理来确定，并通过航向角来确定无人机的初始航向角，以及修正陀螺仪的时间累计误差，以此，来维持航向角的稳定、正确，但在强磁干扰环境下，装载在无人机上的磁力计传感器，测量的数据与所在位置的地磁信息不能匹配，所以不能够确定无人机的航向角，而无人机航向角不准确，会直接影响无人机位置信息的计算，导致无人机发生飞行事故；
目前的解决方法包括：使用陀螺仪、加速度计和磁力计等传感器，来获取设备的方向信息，并通过组合滤波算法，进行方向校正，但是强磁干扰环境下，校正的准确性较差，因此，需要研发一种新的强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统来解决现有的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统，以解决强磁干扰环境下方向校正误差较大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种强磁干扰环境下自动方向校正方法，包括：
接收上一次姿态信息的四元数；
利用最新一次的传感器数据和姿态更新算法，计算无人机的新姿态信息，得到包含新姿态信息的四元数；
差分定向测量的航向角度数据与新姿态信息数据，进行数据融合处理，得到经过航向角度修正的姿态信息的四元数。
优选的，所述数据融合处理包括：
将修正量乘以比例因子，并构建旋转四元数，进行乘法运算。
优选的，所述姿态更新算法包括：
使用传感器数据和上一次四元数数据迭代计算出新姿态信息的四元数 />,比如捷联惯导更新算法。
优选的，所述传感器数据，不包含磁力计数据。
优选的，所述数据融合处理，具体包括：四元数，是一个实部和三个虚部，构成的数，/>，其中，/>为实数，/>，/>，/>为虚数，设：四元数/>里包含的航向角度为/>，差分定向技术，测量的无人机航向角度为/>，则，两者之差为航向角度初始修正量/>；
航向角度初始修正量乘比例因子/>，得到航向角度修正量/>；
构建旋转四元数，根据四元数/>与旋转四元数/>之间的关系，利用/>与/>的四元数乘法运算，实现修正航向角度的目的，即；
四元数，四元数/>，则：
；
；
；
；
。
本发明另提供一种强磁干扰环境下自动方向校正系统，包括：
接收模块，用于接收上一次姿态信息；
新姿态信息更新模块，用于利用最新一次的传感器数据和姿态更新算法，计算无人机的新姿态信息，得到包含新姿态信息；
融合处理模块，用于根据差分定向，测量的航向角度数据与新姿态信息数据，进行数据融合处理，得到经过航向角度修正的姿态信息。
本发明的技术效果和优点：该强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统，通过差分定位测量航向角为标定量，来计算并修正，无人机的航向角度，从而提高无人机的导航精度和方向判断能力，采用传感器数据、姿态更新算法和差分定向技术相结合的方式，进行航向角修正，提高了无人机的导航精度和方向判断能力，确保飞行的准确性和稳定性；利用差分定向测量技术，降低了对磁力计数据的依赖性，减少了外部干扰对航向角度的影响；通过数据融合处理，有效地修正无人机的航向角度，在复杂环境中，获得更可靠的导航结果；解决了强磁干扰下，无航向纠正信息，导致的航向角度错误和无航向纠正信息，导致的在航向角度计算上的，陀螺仪时间累计误差的问题，使得无人机在强磁干扰条件下依旧能实现自动方向校正。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明方法的姿态更新流程图；
图3为本发明动态航向角度数据对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1中所示的一种强磁干扰环境下自动方向校正方法，包括以下步骤：
接收到包含上一次姿态信息的四元数；
如图2所示，利用最新一次的传感器数据及姿态更新算法，计算无人机的新姿态信息，得到包含新姿态信息的四元数；
利用差分定向测量的航向角度数据与新计算出的姿态数据,进行数据融合处理，得到经过航向角度修正的,包含姿态信息的四元素；
无人机姿态更新系统,使用不含磁力计数据的传感器数据、上一次四元数数据，按照正常流程,进行姿态计算，迭代计算出新姿态信息的四元数 />。
四元数是一个实部和三个虚部构成的数，/>，其中，/>为实数，/>，/>，/>，为虚数；设:四元数/>里包含的航向角度为/>，差分定向技术测量的无人机航向角度为/>，则两者之差为航向角度初始修正量/>。
航向角度初始修正量乘比例因子/>，得到航向角度修正量/>。
构建旋转四元数，根据四元数/>与旋转四元数/>之间的关系，利用/>与/>的四元数乘法运算，实现修正航向角度的目的，即四元数/>；
四元数，四元数/>，则：
；
；
；
；
。
本发明另提供一种强磁干扰环境下自动方向校正系统，包括：
接收模块，用于接收上一次姿态信息；
新姿态信息更新模块，用于利用最新一次的传感器数据和姿态更新算法，计算无人机的新姿态信息，得到包含新姿态信息；
融合处理模块，用于根据差分定向，测量的航向角度数据与新姿态信息数据，进行数据融合处理，得到经过航向角度修正的姿态信息。
如图3所示，虚线为采集差分定向测量的航向角度，实线为经过差分定向数据修正的航向角度。
该强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统，通过差分定位测量航向角为标定量来计算并修正无人机的航向角度，从而提高无人机的导航精度和方向判断能力，采用传感器数据、姿态更新算法和差分定向技术相结合的方式，进行航向角修正，提高了无人机的导航精度和方向判断能力，确保飞行的准确性和稳定性；利用差分定向测量技术，降低了对磁力计数据的依赖性，减少了外部干扰对航向角度的影响；通过数据融合处理，有效地修正无人机的航向角度，在复杂环境中获得更可靠的导航结果；解决了强磁干扰下无航向纠正信息，导致的航向角度错误和无航向纠正信息，导致的在航向角度计算上的，陀螺仪时间累计误差的问题，使得无人机在强磁干扰条件下依旧能实现自动方向校正。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种强磁干扰环境下自动方向校正方法，其特征在于：包括：
接收上一次姿态信息的四元数；
利用最新一次的传感器数据和姿态更新算法，计算无人机的新姿态信息，得到包含新姿态信息的四元数；
差分定向测量的航向角度数据与新姿态信息数据，进行数据融合处理，得到经过航向角度修正的姿态信息的四元数。
2.根据权利要求1所述的一种强磁干扰环境下自动方向校正方法，其特征在于：所述数据融合处理包括：
将修正量乘以比例因子，并构建旋转四元数，进行乘法运算。
3.根据权利要求1所述的一种强磁干扰环境下自动方向校正方法，其特征在于：所述姿态更新算法包括：
使用传感器数据和上一次四元数迭代，计算出新姿态信息的四元数/>。
4.根据权利要求3所述的一种强磁干扰环境下自动方向校正方法，其特征在于：所述传感器数据，不包含磁力计数据。
5.根据权利要求1所述的一种强磁干扰环境下自动方向校正方法，其特征在于：所述数据融合处理，具体包括：四元数，是一个实部和三个虚部，构成的数，/>，其中，/>为实数，/>，/>，/>为虚数，设：四元数/>里包含的航向角度为/>，差分定向技术，测量的航向角度为/>，则，两者之差为航向角度初始修正量/>；
航向角度初始修正量乘比例因子/>，得到航向角度修正量/>；
构建旋转四元数，根据四元数/>与旋转四元数/>之间的关系，利用/>与/>的四元数乘法运算，实现，修正航向角度的目的，即四元数/>；
四元数，四元数/>，则：
；
；
；
；
。
6.一种强磁干扰环境下自动方向校正系统，其特征在于：包括：
接收模块，用于接收上一次姿态信息；
新姿态信息更新模块，用于利用最新一次的传感器数据和姿态更新算法，计算无人机的新姿态信息，得到包含新姿态信息；
融合处理模块，用于根据差分定向，测量的航向角度数据与新姿态信息数据，进行数据融合处理，得到经过航向角度修正的姿态信息。
CN202311695305.4A 2023-12-12 2023-12-12 一种强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统 Pending CN117387630A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311695305.4A CN117387630A (zh) 2023-12-12 2023-12-12 一种强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311695305.4A CN117387630A (zh) 2023-12-12 2023-12-12 一种强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117387630A true CN117387630A (zh) 2024-01-12

Family

ID=89468704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311695305.4A Pending CN117387630A (zh) 2023-12-12 2023-12-12 一种强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117387630A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110377056A (zh) * 2019-08-19 2019-10-25 深圳市道通智能航空技术有限公司 无人机航向角初值选取方法及无人机
CN110554712A (zh) * 2019-10-22 2019-12-10 深圳市道通智能航空技术有限公司 无人机航向角初值选取方法、装置及无人机
CN111982100A (zh) * 2020-07-07 2020-11-24 广东工业大学 一种无人机的航向角解算算法
CN115686058A (zh) * 2022-09-08 2023-02-03 国网冀北电力有限公司承德供电公司 一种无人机的航向估计方法、装置、设备和介质
CN116182850A (zh) * 2023-03-01 2023-05-30 北京华如科技股份有限公司 一种数字式训练枪械的测向与定位方法、系统、电子设备和存储介质

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110377056A (zh) * 2019-08-19 2019-10-25 深圳市道通智能航空技术有限公司 无人机航向角初值选取方法及无人机
CN110554712A (zh) * 2019-10-22 2019-12-10 深圳市道通智能航空技术有限公司 无人机航向角初值选取方法、装置及无人机
WO2021078002A1 (zh) * 2019-10-22 2021-04-29 深圳市道通智能航空技术有限公司 无人机航向角初值选取方法、装置及无人机
CN111982100A (zh) * 2020-07-07 2020-11-24 广东工业大学 一种无人机的航向角解算算法
CN115686058A (zh) * 2022-09-08 2023-02-03 国网冀北电力有限公司承德供电公司 一种无人机的航向估计方法、装置、设备和介质
CN116182850A (zh) * 2023-03-01 2023-05-30 北京华如科技股份有限公司 一种数字式训练枪械的测向与定位方法、系统、电子设备和存储介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张宝译: "强磁干扰环境下无人机航向的修正方法研究", 《发展与创新》, no. 14, pages 246 - 247 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109001787B (zh) 一种姿态角解算与定位的方法及其融合传感器
CN107270893B (zh) 面向不动产测量的杆臂、时间不同步误差估计与补偿方法
CN105606094B (zh) 一种基于mems/gps组合系统的信息条件匹配滤波估计方法
CN111551175B (zh) 一种航姿参考系统的互补滤波姿态解算方法
CN110954102B (zh) 用于机器人定位的磁力计辅助惯性导航系统及方法
CN112562077B (zh) 一种融合pdr和先验地图的行人室内定位方法
CN112835085B (zh) 确定车辆位置的方法和装置
CN103712598B (zh) 一种小型无人机姿态确定方法
CN109612460B (zh) 一种基于静止修正的垂线偏差测量方法
CN110395297B (zh) 列车定位方法
CN113551668A (zh) 一种航天器惯性/恒星星光矢量/星光折射组合导航方法
CN115900770B (zh) 一种机载环境下磁传感器的在线校正方法和系统
CN110361031A (zh) 一种基于回溯理论的imu全参数误差快速标定方法
JP2019120587A (ja) 測位システム及び測位方法
CN112835086B (zh) 确定车辆位置的方法和装置
CN108444468B (zh) 一种融合下视视觉与惯导信息的定向罗盘
CN111307114B (zh) 基于运动参考单元的水面舰船水平姿态测量方法
CN106595669B (zh) 一种旋转体姿态解算方法
CN116007620A (zh) 一种组合导航滤波方法、系统、电子设备及存储介质
CN110779514B (zh) 面向仿生偏振导航辅助定姿的分级卡尔曼融合方法及装置
CN112284388B (zh) 一种无人机多源信息融合导航方法
CN111141285B (zh) 一种航空重力测量装置
CN110030991B (zh) 融合陀螺和磁强计的飞行物高速旋转角运动测量方法
CN116753953A (zh) 一种基于视觉的无人机组合导航方法
CN117387630A (zh) 一种强磁干扰环境下自动方向校正方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination