[发明专利]图像与地磁组合的飞行器姿态解算系统及方法

说明书

本发明公开了一种图像与地磁组合的飞行器姿态解算系统及方法，基于神经网络对拍摄图像识别获取旋转角度，根据地磁信息，获得地磁分量，综合图像旋转角度与地磁分量，获得飞行器姿态。本发明提供的图像与地磁组合的飞行器姿态解算系统及方法，具有解算准确率高、抗干扰性强等优点。

技术领域

本发明涉及一种飞行器姿态解算系统及方法，具体涉及一种图像与地磁组合的飞行器姿态解算系统及方法，属于飞行器姿态控制领域。

背景技术

现代社会对飞行器的导航精度和可靠性要求日益提高，而获得准确的姿态信息是飞行器正常飞行的前提。

传统的飞行器的姿态解算通常是由陀螺，GPS卫星来估算飞行器的姿态。

陀螺存在以下问题：(1)传统的的陀螺价格昂贵；(2)常见的MEMS陀螺精度较低；(3)陀螺漂移会在短时间内引起较大的姿态误差；(4)当滚转飞行器处于高转速状态下，陀螺量程和精度难以达标。

GPS卫星辅助存在以下问题：虽然通过对安装在飞行器上的多个GPS天线测得的载波相位信息进行差分处理，就可以实时确定飞行器的姿态，但在实际的过程中存在着卫星信号无法获取的情况，此时便无法使用GPS信息来解算飞行器的姿态。

由于上述原因，有必要研究一种有别于传统的飞行器的姿态解算系统及方法，以应对多种使用环境。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，一方面，设计出一种图像与地磁组合的飞行器姿态解算系统，该系统包括CCD模块、地磁模块和中央处理器模块，

所述CCD模块包括：

摄像头，获取图像传递至第一微处理器；

第一微处理器，根据摄像头传递的图像解算飞行器的滚转角，

所述地磁模块包括：

地磁场传感器，测量地磁信号传递至第二微处理器；

第二微处理器，接收地磁信号，解算飞行器地磁分量，获得地磁分量与姿态角之间的关系；

所述中央处理器模块，接收第一微处理器和第二微处理器处理的结果，将CCD模块获得的滚转角与地磁分量与姿态角之间的关系结合，获得飞行器的滚转角、俯仰角和偏航角。

进一步地，在第一微处理器中搭载有神经网络，通过神经网络获取滚转角。

另一方面，发明人还提供了一种图像与地磁组合的飞行器姿态解算方法，包括以下步骤：

S1、拍摄图像，获得图像旋转角度；

S2、测量地磁信息，获得地磁分量；

S3、综合图像旋转角度与地磁分量，获得飞行器姿态；

其中，步骤S1和S2可同时进行。

在步骤S1中，基于神经网络对图像进行处理，获得图像旋转角度。

优选地，在步骤S1中，包含以下子步骤：

S11、对图像进行预处理，降低图像大小，使得图像可使用像素点数组表示；

S12、使用神经网络辨识图像旋转角度，作为飞行器的滚转角。

优选地，步骤S11包括以下子步骤：

S111、对图像进行降噪；

S112、对图像进行灰度处理；

S113、对图像进行二值化处理。

优选地，在步骤S12之前，还具有步骤S0、训练神经网络，包括以下子步骤：