[发明专利]一种基于椭球拟合的无人机加速度计校准方法

说明书

本发明属于无人机技术领域，公开了一种基于椭球拟合的无人机加速度计校准方法。随机旋转无人机，使其姿态位置跨度尽量覆盖拟合椭球体所在的三维空间范围，在每个测试位置静止采集得到一系列不同姿态下加速度计的输出值；由测量的加速度计输出值拟合椭球曲面；由拟合出的椭球曲面求出校准系数；利用校准参数和校准模型对无人机加速度计的输出进行补偿。本发明能够快速且准确地校准加速度计的零点漂移和刻度系数；不依赖于大型精密设备，只需将加速度计静止放置于多个不同姿态即可；计算量小，运算速度快，能够快速完成标定，具有一定的工程应用价值。本发明的方法操作简单，不依赖于外界设备，适用于多数场合的无人机加速度计快速校准。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种基于椭球拟合的无人机加速度计校准方法。

背景技术

加速度计对于无人机来说是一个不可或缺的传感器。它为飞行控制系统提供无人机的姿态信息，使得无人机能够进行导航制导与控制。但是加速度计在生产、安装和测量过程中难免会产生一定的误差，为了确保加速度计测量数据的准确性，在使用之前需要对加速度计进行校准。现有的加速度计校准方法一般都依赖于高精度的转台。但是转台存在着质量和体积大、不易移动和设备昂贵等特点。对于无人机这种携带方便，在多种环境下均可使用灵活飞行器来说，在很多情况下无法使用转台来校准加速度计。只能预先在有转台的地方先行校准，然后无论使用场地变化与否，都不再进行校准。对于使用场地多变的无人机来说，很明显这样会产生校准误差。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的加速度计校准方法存在转台质量和体积大、不易移动和设备昂贵，使用中无法实现校准等问题，导致无人机的加速度计测量数据不准确。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于椭球拟合的无人机加速度计校准方法、无人机。

本发明是这样实现的，一种基于椭球拟合的无人机加速度计校准方法，该方法主要应用于无人机加速度计的校准，所述基于椭球拟合的无人机加速度计校准方法包括以下步骤：

步骤一，随机旋转无人机，使其姿态位置跨度尽量覆盖拟合椭球体所在三维空间范围，在每个测试位置静止采集得到一系列不同姿态下加速度计的输出值。为了使得校准方法可行，无人机的姿态不得少于六种；

步骤二，由于加速度计输出值为整数，所以需要对输出值进行数据转换，转换成实际的加速度计测量值，然后根据最小二乘法拟合椭球曲面，拟合出的椭球曲面包括椭球的球心位置以及每个轴的刻度系数；

步骤三，由拟合出的椭球的球心位置和每个轴的刻度系数以及校准模型求出校准系数，包括三个零点漂移和三个刻度系数；

步骤四，利用六个校准系数和校准模型对无人机加速度计的每个坐标轴的输出进行补偿，得到加速度计的真实的测量值。

进一步，加速度计的校准模型为：

ar＝K(am-a0)；

展开得：