[发明专利]一种无人机及其航向对准方法、装置和存储介质

权利要求书

1.一种无人机的航向对准方法，其特征在于，所述无人机装载有惯性器件和单天线的全球导航卫星系统，所述航向对准方法包括：

根据所述全球导航卫星系统输出的速度计算姿态；

根据所述姿态确定第一航向角，并根据所述速度和所述姿态计算第一加速度；

根据所述第一加速度与所述惯性器件输出的第二加速度，计算所述惯性器件与所述全球导航卫星系统的航向差值；

将所述第一航向角与所述航向差值之和，作为所述惯性器件在导航坐标系下的航向角；

其中，所述计算所述惯性器件与所述全球导航卫星系统的航向差值，包括：

确定关于所述惯性器件与导航坐标系的姿态偏差旋转矩阵的目标函数以及所述目标函数的增量方程；所述目标函数为f(R)＝a^GNSS-Ra^IMU，其中，a^GNSS为第一加速度；a^IMU为第二加速度；R为姿态偏差旋转矩阵；

确定所述姿态偏差旋转矩阵的初值；

将所述初值代入所述目标函数进行计算；

将所述目标函数的计算结果代入所述增量方程以计算增量偏差；

将所述增量偏差代入最小二乘偏差函数进行更新计算；

判断更新后的增量偏差是否小于预设阈值；

若是，则将当前的姿态偏差旋转矩阵中的航向角差值确定为所述航向差值；

若否，则根据所述增量偏差更新所述姿态偏差旋转矩阵的初值，并继续执行所述将所述初值代入所述目标函数进行计算的步骤。

2.根据权利要求1所述的航向对准方法，其特征在于，所述根据所述速度和所述姿态计算第一加速度包括：

通过对所述速度和所述姿态进行插值求导，计算所述第一加速度。

3.根据权利要求1所述的航向对准方法，其特征在于，所述目标函数的增量方程为：

J(R)^TJ(R)ΔR＝-J(R)^Tf(R)；

其中，J(R)为f(R)的偏导数；ΔR为增量偏差。

4.根据权利要求3所述的航向对准方法，其特征在于，将所述增量偏差代入最小二乘偏差函数进行更新计算，包括：

将所述增量偏差代入中进行更新计算；

其中，ΔR^*为更新后的增量偏差；|| ||²表示二范数。

5.一种无人机的航向对准装置，其特征在于，所述无人机装载有惯性器件和单天线的全球导航卫星系统，所述航向对准装置包括：

第一计算模块，用于根据所述全球导航卫星系统输出的速度计算姿态；

第二计算模块，用于根据所述姿态确定第一航向角，并根据所述速度和所述姿态计算第一加速度；

第三计算模块，用于根据所述第一加速度与所述惯性器件输出的第二加速度，计算所述惯性器件与所述全球导航卫星系统的航向差值；

矫正模块，用于将所述第一航向角与所述航向差值之和，作为所述惯性器件在导航坐标系下的航向角；

其中，所述第三计算模块在计算所述惯性器件与所述全球导航卫星系统的航向差值时，具体用于：

确定关于所述惯性器件与导航坐标系的姿态偏差旋转矩阵的目标函数以及所述目标函数的增量方程；所述目标函数为f(R)＝a^GNSS-Ra^IMU，其中，a^GNSS为第一加速度；a^IMU为第二加速度；R为姿态偏差旋转矩阵；确定所述姿态偏差旋转矩阵的初值；将所述初值代入所述目标函数进行计算；将所述目标函数的计算结果代入所述增量方程以计算增量偏差；将所述增量偏差代入最小二乘偏差函数进行更新计算；判断更新后的增量偏差是否小于预设阈值；若是，则将当前的姿态偏差旋转矩阵中的航向角差值确定为所述航向差值；若否，则根据所述增量偏差更新所述姿态偏差旋转矩阵的初值，并继续将所述初值代入所述目标函数进行计算。

6.根据权利要求5所述的航向对准装置，其特征在于，所述第二计算模块具体用于：

通过对所述速度和所述姿态进行插值求导，计算所述第一加速度。