專利名稱：基于kalman濾波的四軸飛行器視覺導(dǎo)航方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視覺導(dǎo)航領(lǐng)域，涉及一種基于kalman濾波的四軸飛行器視覺導(dǎo)航方法。
背景技術(shù)：
四軸飛行器是一種形式的無(wú)人機(jī)(UAV)，飛行器位置信息獲得如采用GPS，則需要衛(wèi)星信號(hào)，而且對(duì)于室內(nèi)應(yīng)用則受到限制。采用機(jī)載無(wú)線電方式、SLAM算法或視覺系統(tǒng)往往受到傳感器重量和處理速度的限制。直接視覺導(dǎo)航方式的主要缺點(diǎn)是需要目標(biāo)保持在相機(jī)的視野內(nèi)，因此，提出采用間接視覺導(dǎo)航方式，即用kalman濾波融合視覺系統(tǒng)給出的位置估計(jì)和慣性導(dǎo)航單元給出的位置估計(jì)，另外，在此過(guò)程中增加動(dòng)態(tài)延遲估計(jì)和補(bǔ)償系統(tǒng)。實(shí)際上四軸飛行器包含非線性分量，通常采用擴(kuò)展kalman濾波解決非線性問題，而非線性模型在進(jìn)行位置估計(jì)時(shí)會(huì)給機(jī)載的處理器帶來(lái)較大的運(yùn)算負(fù)擔(dān)。本發(fā)明將四軸飛行器中的非線性部分(從四軸坐標(biāo)系K到目標(biāo)坐標(biāo)系T的非線性變換)從系統(tǒng)線性部分上分離出來(lái)，且將加速度速度矢量ak引入kalman濾波，從而可獲得aT，這樣可以使用kalman濾波解決問題，減輕處理器的負(fù)擔(dān)。此方法正是為了適合中小型無(wú)人機(jī)微型化及低成本的特點(diǎn)，具有理論與實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明研究一基于kalman濾波的四軸飛行器視覺導(dǎo)航方法。通過(guò)kalman濾波融合視覺系統(tǒng)的位置估計(jì)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的位置估計(jì)，給出載體的最終位置估計(jì)。主要內(nèi)容如下:I)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的 位置估計(jì)2) kalman 濾波3)動(dòng)態(tài)延遲估計(jì)和補(bǔ)償
具體實(shí)施例方式主要環(huán)節(jié)的具體設(shè)計(jì)思路如下:(I)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的位置估計(jì)四軸飛行器的位置估計(jì)需要獲得它的動(dòng)態(tài)加速度。慣性導(dǎo)航傳感器測(cè)量的加速度包含動(dòng)態(tài)加速度和重力加速度。為了從測(cè)量加速度值中成功分離出動(dòng)態(tài)加速度，首先，從測(cè)量值送去K系中的傳感器偏差，然后，將加速度偏差矢量變換到T系下，重力加速度已知可直接送去。這樣變換可以直接估計(jì)出T系下的四軸飛行器位置，避免了非線性處理，簡(jiǎn)化kalman 濾波。四軸飛行器的位置估計(jì)由機(jī)載的高速處理器完成，加速度傳感器讀數(shù)記為Cis,k(k)，歐拉角記為￠, 0，V。DCM旋轉(zhuǎn)矩陣如下:
權(quán)利要求
1.一種基于kalman濾波的四軸飛行器視覺導(dǎo)航方法。其特征在于(I)提出無(wú)人機(jī)視覺導(dǎo)航系統(tǒng)中補(bǔ)償視覺圖像傳輸延遲；(2)采用kalman濾波，融合視覺系統(tǒng)的位置估計(jì)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的位置估計(jì)，從而給出四軸飛行器最佳的位置估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于kalman濾波的四軸飛行器視覺導(dǎo)航方法，其特征在于，加速度速度矢量ak引入kalman濾波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于kalman濾波的四軸飛行器視覺導(dǎo)航方法，其特征在于，修改kalman濾 波方程中第4個(gè)遞推方程，實(shí)現(xiàn)延遲補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明研究一基于kalman濾波的四軸飛行器視覺導(dǎo)航方法，通過(guò)kalman濾波融合視覺系統(tǒng)的位置估計(jì)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的位置估計(jì)，給出載體的最終位置估計(jì)。為了分離四軸飛行器中的非線性部分，且將加速度速度矢量ak引入kalman濾波，從而可獲得aT。同時(shí)修改濾波中的遞推方程，補(bǔ)償圖像傳輸?shù)臅r(shí)間延遲。此方法正是為了適合中小型無(wú)人機(jī)微型化及低成本的特點(diǎn)，具有理論與實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01C21/16GK103234541SQ20131013856
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者成怡 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)