申请/专利权人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院

申请日：2024-03-25

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN118293868A

主分类号：G01C5/00

分类号：G01C5/00;G01C21/16;G01C21/20

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.07.23#实质审查的生效;2024.07.05#公开

摘要：本发明公开一种面向高精度降落场景的无人机组合测高方法，属于飞行器导航制导与控制领域，解决纯激光测高受地形地貌影响较大、纯单点GPSINS系统精度较低不能满足回收需求的问题。基于不需要依赖基站和外部信号的激光测高仪，通过与无人机平台上低测高精度的单点GPSINS系统互相配合，以飞控MCU为信息处理中枢，设计速度‑高度双层融合机制，将各设备的优点有机结合，并通过双层组合滤波的合理耦合设计实现混合模式与纯激光模式的一体化平稳过渡，本发明能够低于差分系统的部署成本实现超越差分的回收效果。

主权项：1.面向高精度降落场景的无人机组合测高方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将激光雷达镜头竖直朝下安装在无人机平台，当无人机进入回收段最后一边进近航线时，飞控给激光雷达发送打开指令；步骤2、激光雷达对下方地面进行照射，将测量的实时高度HR以及状态字关键数据发送给飞控MCU；步骤3、单点GPS系统将测量的无人机平台海拔绝对高度HGPS发送至飞控MCU，INS系统将无人机俯仰和滚转姿态角θ,以及测量计算得到的无人机INS升降速度VHI发送至飞控MCU，飞控MCU对平台绝对高度HGPS进行微分运算得到GPS升降速度VHGPS，基于姿态角θ,对激光高度HR进行修正，HRC为修正后的激光高度： 步骤4、基于GPS升降速度VHGPS和INS升降速度VHI采取动态加权平均方式得到融合后的升降速度VHF，针对当前采信的升降速度VH执行如下的余度管理逻辑：4.1当GPS升降速度通道发生故障时，取VH＝VHI；4.2当INS升降速度通道发生故障，但GPS升降速度通道正常时，取VH＝VHGPS；4.3当GPS和INS升降速度通道均正常时，取VH＝VHF。步骤5、基于激光测高HR和升降速度VH进行带磁滞切换机制的激光-GPSINS双层组合滤波，其基本架构如图3所示。5.1高度微分限幅：在飞控MCU中对接收到的激光测高HR进行微分运算，并针对输出进行绝对值限幅操作，限幅阈值取为略大于降落进近阶段无人机下降速度的上限；5.2速度组合滤波：以融合后的升降速度VH对激光高度微分限幅后的输出进行基于卡尔曼组合滤波的修正。5.3高度组合滤波：将速度组合滤波输出值执行积分运算，积分器初值取为单点GPS测量的平台绝对高度减去场地高度，随后以激光测高HR对积分器输出进行基于卡尔曼组合滤波的修正，得到融合高度HF；5.4磁滞切换机制：根据输出的融合高度HF，对速度组合滤波环节的开关执行如下控制逻辑： 其中，λt是t时刻开关状态的标志，λ＝0表示开关常开，λ＝1表示开关常闭，其初始状态为常闭，μ是执行切换的期望高度，δ是为了防止ZENO反复切换现象的磁滞值。

全文数据：

权利要求：

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