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标题: 介绍一款新型的“飞行器姿态测量方法与系统” [打印本页]

作者: wgm0 时间: 2016-2-24
标题: 介绍一款新型的“飞行器姿态测量方法与系统”
本帖最后由 wgm0 于 2016-3-12 10:11 编辑

这是一款“体积小、重量轻微、造价低廉，算法清晰、无累积误差、功耗低”新型的“飞行器姿态测量方法与系统”

《光流信息和附加信息的飞行器姿态测量方法与系统》

专利应用简介

专利编号：201310121426 专利设计人：王宁羽专利权人：王宁羽

一、主要应用：

本专利所述系统适用于需要长时间飞行的低空飞行器，特别适用于小型无人机、飞航导弹、航空模型、轻型飞机等，也可应用于其他固定翼飞行器和正在向前飞行的直升机、旋翼机等，或用于低重力狭小空间内的飞行器姿态测量，用于校准或替代飞行器姿态测量陀螺仪。

二、背景：

飞行器飞行姿态是指飞行器在飞行过程中俯仰、滚转、偏航的程度，其可以量化为俯仰角、滚转角、偏航角。为保证飞行器正常飞行，需要对飞行器的飞行姿态进行测量和控制。

目前常用的低空飞行器姿态测量方法是机械陀螺仪和光纤陀螺仪，其测量俯仰角速度、滚转角速度、偏航角速度，然后积分得到俯仰角、滚转角、偏航角。随着时间的推移，计算得到的角度值偏差会越来越大。为了保持姿态测量的精度，需要一种测量精度不随时间变化的测量方法测量飞行器飞行姿态，或使用该方法对陀螺仪进行校准。1

对于小型无人机，陀螺仪占其生产成本的比重较高，重量较大，且降落时易因受到机械冲击而发生损坏。因此，需要有一种价格低、重量轻、耐机械冲击的飞行器飞行姿态测量系统。

目前有一些基于一维和二维图像识别的方法，但其有较大的局限性。地平线识别方法可以给出飞行器滚转角和滚转角速度，但识别俯仰角、俯仰角速度和偏航角速度尚有困难，且受地平线处地形影响，不适合在地形起伏较大的地区使用。飞行器起飞着陆和低空飞行时，红外地平仪受建筑、车辆、人、动物等地面物体影响，在早晨和傍晚，红外地平仪受太阳影响。

光流是空间运动物体在观测平面上所成的像的运动速度，光流法能够在不知道场景的任何信息的情况下，检测出运动对象，并判断其运动情况。

三、本专利所述系统的优势：

1 测量无累积误差。通过解析方法直接计算实时飞行姿态角度和角速度，不做积分，测量误差不随时间增大。可适用于长时间任务。

2 光流传感器价格低廉，供应充足，试验中使用的光流传感器，单片价格约1RMB，仅需5片即可实现本专利所述系统，试验表明定焦镜头（试验中使用46RMB/片，6片价格）即可实现飞行高度20cm以上时的正常工作。

3 可以利用现有机载系统。
a）使用机载前视摄像头测量飞行器滚转角，进而配合光流传感器计算飞行器姿态
b）使用机载陀螺仪测量偏航角速度，进而配合光流传感器计算飞行器姿态

4 机械性能好。无活动部件，抗冲击，且重量轻。

5 功耗低。光流传感器是目前几乎所有鼠标使用的传感器，单节5号电池可连续供电数十小时以上。

6 算法清晰，易于进行卡尔曼滤波器设计。

四、本专利所述系统的局限性：

1 工作高度范围与光流传感器精度有关。光流传感器精度主要与传感器阵列点数有关，最大工作高度可近似认为与点阵线密度线性相关。根据粗略估算，对于低速飞行器（小于20m/s，或72km/h），19点阵列最大飞行高度约50m数量级，39点阵列最大飞行高度100~200m。（19*19点阵传感器价格可以低于0.1元，39*39点阵传感器价格约1美元）

2 存在许用照度限制。本专利基于图像技术，当光照过低或过高时，图像会发生曝光不足或曝光过度，光流信号误差增大，解算出的飞行器姿态也变得不可靠。
对于低光照环境，可以使用红外波段的光流传感器（在鼠标上已经有应用），但需要实际测试其在各种环境中的可靠性。

3 存在使用地域限制。在湖面、冰面等表面光滑无纹理的区域或海面等表面纹理随时间变化的区域，光流传感器无法正确解算光流信息，本专利所述系统失效。

作者: 400907wyc 时间: 2016-2-24
从专利到产品还有很多路要走。

作者: 温州三哥 时间: 2016-2-24

找大疆。和他们谈谈。。

看看是不是能够通过。

作者: wgm0 时间: 2016-2-26
<div class="quote"><blockquote><font size="2"><a class="nopicture" rel="noopener" href="https://bbs.dji.com/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&pid=475853&ptid=45449" target="_blank"><font color="#999999">400907wyc 发表于 2016-2-24 19:30</font></a></font>
从专利到产品还有很多路要走。</blockquote></div>实验室阶段已完成

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