[发明专利]一种无人机的光学吊舱安装误差角估算方法

说明书

本发明涉及一种无人机的光学吊舱安装误差角估算方法，包括以下步骤：无人机在飞行过程中，使用光学吊舱锁定已知精确坐标的固定目标，建立以无人机坐标、无人机姿态角、光学吊舱指向角和激光测距值为已知参数的光学吊舱安装误差角解算数学模型，通过多元牛顿方法估算光学吊舱的安装误差角，并以光学吊舱的安装误差角为已知参数进行目标定位。本发明可准确估算出光学吊舱的安装误差角，提高了无人机光学吊舱的目标定位精度，可在同一个飞行架次里，实现光学吊舱的安装误差标定和目标精确定位，简化了无人机光学吊舱的安装工序，提高了无人机的快速响应能力。

技术领域

本发明涉及一种无人机的光学吊舱安装误差角估算方法，适用于具有激光测距功能的无人机光学吊舱，属于无人机技术中光电设备目标定位技术领域。

背景技术

现阶段国内外无人机的光学吊舱，均能够提供目标定位能力。按照目标定位的基本原理不同，分为基于图像的无源定位和基于激光测距的有源定位；按照目标定位的延时不同，分为实时定位和非实时定位。在大部分无人机光学吊舱目标定位方法中，光学吊舱的安装误差对定位精度有很大的影响。尤其对于实时目标定位方法，该方法的数学计算模型中的参数包括光学吊舱的位置坐标、姿态角、指向角和距离信息、以及光学吊舱的安装误差角，通常光学吊舱的位置坐标和姿态角由无人机航姿系统的惯组部分提供，此时光学吊舱安装误差角指光学吊舱的安装平面与无人机航姿系统之间的角度偏差。由光学吊舱安装误差引起的光学吊舱指向误差，直接影响目标定位的精度，且随着定位距离的增加，光学吊舱安装误差角的影响将线性增大。因此，为了使光学吊舱的目标定位功能具有较高的精度，又尽可能提高目标定位速度，需要对无人机光学吊舱进行精确的安装误差校正，或者能够精确测量出光学吊舱的安装误差角。

对于无人机而言，光学吊舱通常挂载于机身下方，航姿系统的惯组部分安装于机身内部。受制于无人机生产的工艺水平，光学吊舱和无人机惯组在安装后，均存在不同程度的安装误差。然而，在光学吊舱和惯组安装时，若将它们的零位方向与机体轴向校正一致，难度大，耗时长。因此，在结合无人机实际需求下，需要研究一种能够精确测量出光学吊舱安装误差角的方法，使其既能满足无人机光学吊舱目标定位的精度要求和速度要求，又可简化光学吊舱的安装工序。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种估算光学吊舱安装误差角的方法，从而提高光学吊舱目标定位的精度，简化光学吊舱的安装工序。该方法在无人机安装完光学吊舱后，可在同一个飞行架次里，实现光学吊舱的安装误差标定和目标精确定位，简化了无人机光学吊舱的安装工序，提高了无人机的快速响应能力。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种无人机的光学吊舱安装误差角估算方法，包括以下步骤：

(1)选择一光学吊舱能够在无人机飞行过程中稳定锁定的目标点T，并预先采集该目标点的坐标(J_t',W_t',H_t')；

(2)无人机飞行过程中，光学吊舱稳定锁定目标点T后，进行激光测距；

(3)记录激光测距时刻光学吊舱的方位角、俯仰角和激光测距值，记录激光测距时刻无人机的坐标和姿态角；

(4)建立无人机目标定位数学模型；

(5)基于无人机目标定位数学模型建立光学吊舱安装误差角解算数学模型；

(6)根据多元牛顿方法迭代求解获得安装误差角。

优选的，所述步骤(1)中，目标大小为5m*5m～8m*8m，目标点的坐标(J_t',W_t',H_t')的采集精度在10米内。

优选的，步骤(2)中无人机的飞行高度和斜距满足光学吊舱能够稳定锁定目标时，光学吊舱开始进行激光测距。