[实用新型]一种无人机空中水平转动校磁系统

说明书

本实用新型涉及一种无人机空中水平转动校磁系统，针对配备有双天线定向装置的多旋翼无人机，利用双天线航向初始化完成后起飞并原地悬停，并且在航向方向上转动一周的校准流程，实时采集双天线航向以及磁模块数据，采用原创的递推算法，自动计算出磁模块校准参数，并存储在非易失性存储器件参数表中，可供后期重复应用。

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机空中水平转动校磁系统。

背景技术

航向信息是多旋翼无人机重要的导航信息之一，磁罗盘模块依靠地磁场矢量定向，因其成本低、动态响应快、启动时间短、体积小、功耗低的优点，广泛应用于无人机上。多旋翼无人机飞控算法一般采用电子磁罗盘和低成本运动传感器通过姿态互补滤波器或者卡尔曼滤波实现姿态解算。受环境因素以及自身因素影响，直接利用电子磁罗盘测量数据计算航向角存在显著误差，因此，必须在使用前进行校准，即校磁过程。

多旋翼无人机传统六轴手动转动校磁法的流程，费时、费力，且需要连接地面站软件，尤其是大型无人机很难实现人工抬举方式完成六轴转动校磁。校准后的磁航向需要借助地磁场模型扣除当地磁偏角才能得到真北航向信息。

现有无人机校磁从校准算法模型上可大致分为两类：椭球模型和椭圆模型。椭球模型是完整的三维空间模型，可实现磁模块三轴参数校准，校准后地磁矢量测量集合在磁模块本体坐标系中接近球形。椭圆模型是只考虑磁罗盘在水平面的投影分量，并对其进行校准，校准后磁模块水平分量投影集合接近圆形。

对于多旋翼无人机，尤其消费类小型多旋翼无人机，一般采用传统的三轴六向转动法进行人工校磁。但对于行业应用领域大型多旋翼无人机，上述方法较难实现。由于多旋翼无人机正常飞行作业期间其水平姿态不会很大(约10～20度)，磁航向主要取决于磁模块X、Y轴向测量，因此可以采用二维椭圆模型进行校准。现有方法大都是采用磁模块水平分量采用5参数椭圆模型进行在线校准的方法，仅需载体绕垂直轴航向转动一周即可完成校磁流程。

现有的多旋翼无人机校磁方法主要有以下几种方式：

通过有线通讯方式连接地面站软件，并采用人工抬举方式进行六个轴向的转动实现校磁，缺点是耗时耗力；

通过专用设备进行校磁，主要用于出厂标校，缺点是不便于随时携带进行现场标校；

在线标校，包括特定的姿态机动，或者单纯水平转动，局限于理论与方法。

其中，前两种方案是在无人机电机停转下进行的，与其实际作业环境有差异，校磁效果有限；第三种方案虽然可实现在线标校，但是依赖于地磁场模型扣除当地磁偏角才能得到无人机所需的真北航向，另外未见具体实现技术手段。

实用新型内容

为克服现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种无人机空中水平转动校磁系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种无人机空中水平转动校磁系统，包括：

多旋翼无人机和控制终端，其中，所述多旋翼无人机上设置有通信连接的磁模块、双天线定向模块、悬停连续转动控制模块和云航灯模块；所述控制终端上设置有通信连接的控制程序模块和通信模块；

所述悬停连续转动控制模块用以控制所述多旋翼无人机在空中悬停并水平转动一周以形成一个近似椭圆的椭圆轨迹；所述磁模块用以根据所述椭圆轨迹进行水平转动校磁；所述双天线定向模块用以设置水平转动校磁的定向基准；所述云航灯模块用以与所述控制终端的通信模块双向通信；控制程序模块用以控制水平转动校磁的进行。

所述多旋翼无人机上还设置有存储水平转动校磁结果参数的非易失性存储模块。

所述完成校磁补偿后无需进行当地地磁偏角修正即可得到真北航向角。