航拍無(wú)人機(jī)根據(jù)具體應(yīng)用可以區(qū)分為專(zhuān)業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)和消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)。
專(zhuān)業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)對(duì)航拍的穩(wěn)定性和航拍的質(zhì)量要求比較高,通常使用工業(yè)級(jí)的MEMS磁傳感器,從而確保導(dǎo)航的準(zhǔn)確性,而消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)通常使用來(lái)自手機(jī)等消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品的磁傳感器。
目前,航拍無(wú)人機(jī)導(dǎo)航主要采取GPS+慣性導(dǎo)航的方式。慣性導(dǎo)航通常由兩個(gè)及以上的傳感器信息用于飛機(jī)相對(duì)地球的航向矢量及速度矢量。加速度計(jì)用于測(cè)量加速度。利用一個(gè)三軸加速度計(jì)能夠測(cè)出一個(gè)固定平臺(tái)相對(duì)地球表面的運(yùn)動(dòng)方向,當(dāng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)起來(lái)時(shí),情況也會(huì)變得相對(duì)復(fù)雜;當(dāng)平臺(tái)做自由落體時(shí),加速度計(jì)測(cè)得的加速度值則為零。當(dāng)平臺(tái)朝某個(gè)方向做加速度運(yùn)動(dòng),各個(gè)軸向加速度值會(huì)含有重力產(chǎn)生的加速度值,從而無(wú)法獲取準(zhǔn)確的加速度值。例如安裝在60度橫滾角飛機(jī)上的三軸加速度計(jì)能夠測(cè)得2G的垂直加速度值,而實(shí)際上飛機(jī)相對(duì)地區(qū)表面的傾角為60度。因此,只通過(guò)加速度計(jì)難以讓飛機(jī)保持一個(gè)固定的航向。
陀螺儀測(cè)量機(jī)體圍繞某個(gè)軸向的旋轉(zhuǎn)角速率值。當(dāng)通過(guò)陀螺儀測(cè)量飛機(jī)機(jī)體軸向的旋轉(zhuǎn)角速率時(shí),如果飛機(jī)保持旋轉(zhuǎn),測(cè)得的值則為非零值;當(dāng)飛機(jī)不旋轉(zhuǎn)時(shí),測(cè)得的值則為零。因此,陀螺儀在60度橫滾角的飛機(jī)上測(cè)得的橫滾角速率值為零,當(dāng)飛機(jī)水平直線(xiàn)飛行時(shí),角速率值也為零。在沒(méi)有誤差累積的前提下,通過(guò)角速率值的時(shí)間積分可以估算當(dāng)前的橫滾角度。陀螺儀測(cè)量的值會(huì)跟隨時(shí)間漂移,幾秒鐘的時(shí)間都會(huì)累積出較大的誤差,從而導(dǎo)致對(duì)飛機(jī)當(dāng)前相對(duì)水平面橫滾角度形成錯(cuò)誤的認(rèn)知。因此,只通過(guò)陀螺儀也無(wú)法穩(wěn)定飛機(jī)的特定航向。綜上可以看出加速度計(jì)在較長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量值(確定飛機(jī)航向)是準(zhǔn)確的,在較短時(shí)間內(nèi)由于信號(hào)噪聲等因素,則容易出現(xiàn)誤差。陀螺儀在較短時(shí)間內(nèi)的準(zhǔn)確性較高,在較長(zhǎng)時(shí)間下則會(huì)存在誤差。因此,需要兩者結(jié)合來(lái)確保航向的正確。然而,這兩者也只能測(cè)得飛機(jī)的俯仰和橫滾角度。由于偏航角和重力方向正交,通過(guò)加速度計(jì)也無(wú)法測(cè)量偏航角度。由于MEMS磁傳感器對(duì)磁場(chǎng)變化和慣性力極其敏感,所以通常被用來(lái)校正測(cè)量偏航角度的陀螺儀的漂移值。
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