[发明专利]一种基于飞行模拟器的小型无人机轨迹及姿态修正方法

说明书

本发明涉及一种基于飞行模拟器的小型无人机轨迹及姿态修正方法，属于小型无人机技术领域。该方法包括：建立无人机飞行时间与位移的关系；起飞前，完成无人机实际位置与模拟器中无人机GPS定位同步；飞行过程中，控制端在控制无人机飞行的同时，也发送相同指令到本地的飞行模拟器；无人机根据控制指令接收情况判断是否制动；无人机制动后，根据模拟器反馈的数据包结合飞行时间与位移的关系修正飞行姿态及轨迹。本发明能够在不依赖GPS的条件下修正无人机由于网络拥塞或时延引起的操作误差问题的同时，完成无人机的精确定位，并且在无人机系统通信链路极差的情况下，实现对无人机的控制。

技术领域

本发明属于小型无人机技术领域，涉及一种基于飞行模拟器的小型无人机轨迹及姿态修正方法。

背景技术

近几年，小型民用无人机市场爆发性增长，小型民用无人机行业具有发展迅速，市场前景好、应用领域广泛等特点，受到了高度关注。但通信链路具有不稳定的特点，网络拥塞或者通信时延都会影响无人机操控的准确性，对无人机的控制造成安全隐患。在某些对无人机操作精度要求较高的任务中，在缺少应对措施的情况下无人机甚至无法正常工作。如何克服网络传输的不稳定性，提高无人机操控准确度，并且在通信链路质量极差的情况下完成对无人机的控制以及定位一直是无人机领域研究的热点。

目前常用的无人机修正方法，主要针对无人机航向、飞行路径设计，需要有复杂的硬件以及算法支撑，成本高、负载重，难以应用于小型无人机领域。经过检索发现以下相关专利文献：

(1)公开号为CN 105403218A的专利公开了一种用于四旋翼无人机的俯仰角的地磁修正方法，方法包括：建立机体坐标系和导航坐标系；控制四旋翼无人机根据机体坐标系和导航坐标系以预设飞行姿态角转动；根据机体转动的飞行姿态角建立旋转矩阵，并根据旋转矩阵计算四旋翼无人机的飞机姿态矩阵；设置地磁在参考系中的投影，根据地磁在参考系中的投影、旋转矩阵和飞行姿态矩阵计算地磁俯仰角修正值；根据地磁俯仰角修正值修正四旋翼无人机的俯仰角以补偿四旋翼无人机的陀螺仪漂移造成的姿态误差。该方法能够补偿姿态误差并提高精度，但方法需要额外算法支撑，大量运算提高了无人机系统负担；并且该方法仅能修正无人机姿态误差，无法做到对无人机的位移修正。

(2)公开号为CN 108919819A的专利公开了一种无人机导航通讯一体化系统及方法，系统包括卫星导航飞控单元以及数据图像传输单元；所述卫星导航飞控单元和所述数据图像传输单元封装在一个结构中；卫星导航飞控单元包括卫星接收天线、第1射频通道处理电路、模数转换器、第1可编程逻辑芯片、第1处理单元、姿态测量单元以及舵机；数据图像传输单元包括第1无线收发系统、第2无线收发系统、第2射频通道处理电路、第2可编程逻辑芯片、第2处理单元以及图像采集处理单元。该方法提高了卫星导航算法的抗干扰性和无人机定位精度，但存在系统设备复杂，给无人机加重载荷的问题，不适用于小型无人机；并且该方法依赖以GPS导航系统支撑，在GPS信号缺失的环境下无法进行正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于飞行模拟器的小型无人机轨迹及姿态修正方法，应用于小型无人机在飞行过程中与控制端通信信号不佳的场景，解决无人机由于网络拥塞或者时延引起的操作误差问题。与此同时，本发明能够在不依赖于GPS和飞行视频信息的条件下，通过飞行模拟器引导无人机的方式，完成无人机的精确定位，甚至能够在与控制端连接信号极差的情况下，实现对无人机的基本控制。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于飞行模拟器的小型无人机轨迹及姿态修正方法，具体包括以下步骤：

S1：建立无人机飞行时间t与无人机飞行距离s的关系；

S2：起飞前，完成无人机实际位置与模拟器中无人机GPS定位同步；飞行过程中，控制端通过连续等间隔时间t_Δ发送控制指令控制无人机飞行，同时也发送相同指令到本地的飞行模拟器；飞行模拟器实时模拟无人机飞行状态，无人机根据控制指令接收情况判断是否制动；