恭喜北京自动化控制设备研究所尚克军获国家专利权
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龙图腾网恭喜北京自动化控制设备研究所申请的专利一种旋翼无人机惯性视觉着陆导航方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118031928B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311648728.0,技术领域涉及:G01C21/00;该发明授权一种旋翼无人机惯性视觉着陆导航方法是由尚克军;王大元;扈光锋;徐策;刘崇亮;明丽;焦浩;李至;李茜茜;赵亮;赵宇飞;王洪枫设计研发完成,并于2023-12-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种旋翼无人机惯性视觉着陆导航方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种旋翼无人机惯性视觉着陆导航方法,该导航方法的具体步骤如下:第一步,合作目标坐标系误差建模:将惯性导航系统解算地理坐标系上的位移量转换至合作目标坐标系中,采用Cna姿态转移矩阵进行转换,然后,在合作目标坐标系下进行误差建模;第二步,对惯性导航与视觉导航信息进行融合:通过卡尔曼滤波算法对惯性导航与视觉导航信息进行融合;第三步,系统量测噪声阵拟合方法:计算旋翼无人机与合作目标间的相对距离,对量测噪声矩阵Rk进行拟合;第四步,位置误差修正:即对惯性导航各项误差进行修正;本发明实现了不需要提前获取合作目标位置信息,解决了视觉导航精度随无人机相对合作目标距离变化的技术问题,提高了无人机视觉导航精度。
本发明授权一种旋翼无人机惯性视觉着陆导航方法在权利要求书中公布了:1.一种旋翼无人机惯性视觉着陆导航方法,其特征是:该导航方法的具体步骤如下:第一步,合作目标坐标系误差建模:将惯性导航系统解算地理坐标系上的位移量转换至合作目标坐标系中,采用姿态转移矩阵进行转换,然后,在合作目标坐标系下进行误差建模;合作目标坐标系误差模型包括惯性视觉组合导航系统连续状态方程、滤波状态量、系统状态转移矩阵、组合导航系统观测方程和姿态转移矩阵;第二步,对惯性导航与视觉导航信息进行融合:根据第一步获得误差模型,通过卡尔曼滤波算法对惯性导航与视觉导航信息进行融合;第三步,系统量测噪声阵拟合方法:计算旋翼无人机与合作目标间的相对距离,对量测噪声矩阵Rk进行拟合,得到Rk精确值;根据旋翼无人机着陆过程的四个阶段,通过二次曲线对各阶段量测噪声矩阵Rk拟合如下:1当相对合作目标距离大于200m时,Rk=100;2当相对合作目标距离大于10m,小于200m时,以x=10m为对称轴,10m,5m为抛物线顶点,5m,100m为抛物线上一点,抛物线开口向上,拟合曲线方程为:Rk=0.002631x2-0.052632x+5.26322,x为旋翼无人机相对合作目标的距离;3当相对合作目标距离大于5m,小于10m时,以x=10m为对称轴,10m,5m为抛物线顶点,200m,100m为抛物线上一点,抛物线开口向上,拟合曲线方程为:Rk=3.8x2-76x+385;4当相对合作目标距离小于5m时,Rk=100;第四步,位置误差修正:即对惯性导航各项误差进行修正:a位置误差修正:导航坐标系下位置误差估计值ΔPn为: 式中,Xk[1]、Xk[4]、Xk[7]分别为合作目标坐标系下的x、y、z三个方向的位置误差,ΔPa为合作目标坐标系下位置误差估计值,为由合作目标坐标系到导航坐标系的姿态转移矩阵,将其北向误差与东向误差转换为弧度坐标: 执行位置修正: 其中,ΔPn[1]、ΔPn[2]、ΔPn[3]分别为导航坐标系下的北、天、东三个方向的位置误差估计值,速度误差修正:导航目标坐标系下速度误差估计值为: 其中,Xk[2]、Xk[5]、Xk[8]分别为合作目标坐标系下的x、y、z三个方向的速度误差,执行速度修正: 其中,ΔVn[1]、ΔVn[2]、ΔVn[3]分别为导航目标坐标系下北、天、东三个方向的速度误差估计值。
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