专利名称：基于kalman滤波的四轴飞行器视觉导航方法
技术领域：
本发明属于视觉导航领域，涉及一种基于kalman滤波的四轴飞行器视觉导航方法。
背景技术：
四轴飞行器是一种形式的无人机(UAV)，飞行器位置信息获得如采用GPS，则需要卫星信号，而且对于室内应用则受到限制。采用机载无线电方式、SLAM算法或视觉系统往往受到传感器重量和处理速度的限制。直接视觉导航方式的主要缺点是需要目标保持在相机的视野内，因此，提出采用间接视觉导航方式，即用kalman滤波融合视觉系统给出的位置估计和惯性导航单元给出的位置估计，另外，在此过程中增加动态延迟估计和补偿系统。实际上四轴飞行器包含非线性分量，通常采用扩展kalman滤波解决非线性问题，而非线性模型在进行位置估计时会给机载的处理器带来较大的运算负担。本发明将四轴飞行器中的非线性部分(从四轴坐标系K到目标坐标系T的非线性变换)从系统线性部分上分离出来，且将加速度速度矢量ak引入kalman滤波，从而可获得aT，这样可以使用kalman滤波解决问题，减轻处理器的负担。此方法正是为了适合中小型无人机微型化及低成本的特点，具有理论与实用价值。

发明内容
本发明研究一基于kalman滤波的四轴飞行器视觉导航方法。通过kalman滤波融合视觉系统的位置估计和惯性导航系统的位置估计，给出载体的最终位置估计。主要内容如下:I)惯性导航系统的 位置估计2) kalman 滤波3)动态延迟估计和补偿
具体实施例方式主要环节的具体设计思路如下:(I)惯性导航系统的位置估计四轴飞行器的位置估计需要获得它的动态加速度。惯性导航传感器测量的加速度包含动态加速度和重力加速度。为了从测量加速度值中成功分离出动态加速度，首先，从测量值送去K系中的传感器偏差，然后，将加速度偏差矢量变换到T系下，重力加速度已知可直接送去。这样变换可以直接估计出T系下的四轴飞行器位置，避免了非线性处理，简化kalman 滤波。四轴飞行器的位置估计由机载的高速处理器完成，加速度传感器读数记为Cis,k(k)，欧拉角记为￠, 0，V。DCM旋转矩阵如下:
权利要求
1.一种基于kalman滤波的四轴飞行器视觉导航方法。其特征在于(I)提出无人机视觉导航系统中补偿视觉图像传输延迟；(2)采用kalman滤波，融合视觉系统的位置估计和惯性导航系统的位置估计，从而给出四轴飞行器最佳的位置估计。
2.根据权利要求1所述的一种基于kalman滤波的四轴飞行器视觉导航方法，其特征在于，加速度速度矢量ak引入kalman滤波。
3.根据权利要求1所述的一种基于kalman滤波的四轴飞行器视觉导航方法，其特征在于，修改kalman滤 波方程中第4个递推方程，实现延迟补偿。
全文摘要
本发明研究一基于kalman滤波的四轴飞行器视觉导航方法，通过kalman滤波融合视觉系统的位置估计和惯性导航系统的位置估计，给出载体的最终位置估计。为了分离四轴飞行器中的非线性部分，且将加速度速度矢量ak引入kalman滤波，从而可获得aT。同时修改滤波中的递推方程，补偿图像传输的时间延迟。此方法正是为了适合中小型无人机微型化及低成本的特点，具有理论与实用价值。
文档编号G01C21/16GK103234541SQ20131013856
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者成怡 申请人:天津工业大学