一種應用在無人機上的提高導航解算精度的方法技術

本發明專利技術公開了一種應用在無人機上的提高導航解算精度的方法，屬于航空自動化控制領域，具體包括以下幾個步驟：步驟一：獲取無人機的從點、到點與當前位置信息；步驟二：將從點、到點和當前位置的40位浮點類型的經度、緯度、高度數據進行拆分，得到40位浮點類型數據的三角函數方程；步驟三：根據步驟一得到的無人機的從點、到點與當前位置信息，獲取側偏距和側偏移速度，根據側偏距和側偏移速度對無人機跟蹤航線進行糾偏；本發明專利技術運用40位浮點類型的導航解算可以減小運算過程中產生的截斷誤差，提高計算精度。當DGPS的定位精度為0.1m時，40位浮點類型的導航解算的側偏距輸出精度能達到0.3m，能滿足精確制導、起飛和著陸控制。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于航空自動化控制領域，具體涉及。
技術介紹
DSP芯片，即數字信號處理芯片，也稱信號處理器，是一種特別適合于進行數字信號處理運算的微處理器，其主要應用是實時快速地實現各種數字信號處理算法。最成功的DSP芯片當數美國德州儀器公司(Texas Instruments,簡稱TI)的一系列產品。TI公司已經成為世界上最大的DSP芯片供應商，其DSP市場占有量占全球總額的近50%。因為TI公司的TMS320系列通用DSP芯片具有接口方便、編程方便、穩定性好、精度高、可重復性好、集成方便等優點，數字信號處理能力、速度都能滿足無人機飛行控制的要求，成為無人機機載飛行控制與管理計算機的首選。TMS320系列的提供32位單精度浮點格式和40位擴展精度浮點格式兩種浮點格式。由于用的最多的是單精度浮點格式，TMS320系列DSP開發平臺的庫函數僅適用于32位單精度浮點格式，而40位擴展精度浮點格式的僅是處理器支持的基本四則運算。但是，當DGPS的定位精度為O.1m時，使用32位浮點類型庫函數進行導航解算側偏距時僅能達到3m左右的靈敏度。因此，為提高無人機起飛著陸精度，需要考慮利用40位浮點類型來進行導航解算。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決上述問題，提出一種基于TMS320系列DSP開發平臺應用于無人機上的提高導航解算精度的方法。導航解算輸出側偏距和側偏移速度，根據側偏距和側偏移速度的進行糾偏控制，達到控制無人機跟蹤航線的目的。側偏距的計算精度影響航線跟蹤的精準度，而側偏移速度的計算精度影響航線跟蹤的快速性與穩定性。—種應用在無人機上的提高導航解算精度的方法，包括以下幾個步驟步驟一獲取無人機的從點、到點與當前位置信息；飛機的從點、到點、當前位置各包含經度、緯度與高度信息，通過導航設備，獲取無人機的從點、到點與當前位置信息，信息為40位浮點類型的數據信息，40位浮點類型簡稱為DoubIe40類型；步驟二 將從點、到點和當前位置的40位浮點類型的經度、緯度、高度數據進行拆分，得到40位浮點類型數據的三角函數方程；DSP芯片中32位浮點類型標識為double，40位浮點類型標識為IongdoubleJf 32位浮點類型的數值標識為Double32，將40位浮點類型標識為Doubled ；設經度或者緯度或者高度的40位浮點類型數據為X，按X = Xfdx將數據拆分成小數點5位以前的數與小數點5位后的數,其中Xtl表示小數點5位以前的數,為Double32類型，dx表示小數點5位后的數，由Double40類型轉存儲為Double32 ；則有f (x) = f (x0)+f/ (xQ) dx(4)其中，f (X)表示Double40類型參數X的函數,Xtl為Double32類型參數，f (X0)表示Double32類型參數X0的函數，f (x0)、f' (x0)直接使用Double32類型庫函數,實現DoubIe40數據類型函數f (x)的計算；當f(x)為三角函數時，根據式(4)，由Double32類型三角函數計算Double40類型三角函數，具體為cos(x) = (DoubIe40) (cos ((Double32) x0)) -dx X (Double40) sin ((Double32) x0)sin (X) = (Double40) (sin ((Double32) x0)) +dx X (Double40) cos ((Double32) x0)t g ( X ) = (Double40) (tg((Double32)x0))+dx/temp(5)arctg (x) = (Double40) arctg ((Double32) x0) +dx/ (1. 0+x0Xx0)arccos(x) = (Doub I e40) ar c co s ( (Doub I e 32) x0) _dx/( (Doub I e40)sqrt ((Double32) (1. 0_x0X x0)))步驟三根據步驟一得到的無人機的從點、到點與當前位置信息，獲取側偏距和側偏移速度，根據側偏距和側偏移速度對無人機跟蹤航線進行糾偏；根據步驟一得到的無人機的從點、到點與當前位置信息，步驟二得到從點、到點和當前位置的40位浮點類型的經度、緯度、高度數據的三角函數方程，導航解算出側偏距和側偏移速度，根據側偏距和側偏移速度對無人機跟蹤航線進行糾偏。本專利技術的優點在于本專利技術運用40位浮點類型的導航解算可以減小運算過程中產生的截斷誤差，提高計算精度。在當DGPS的定位精度為0.1m時，40位浮點類型的導航解算的側偏距輸出精度能達到0. 3m,從而能滿足精確制導、起飛和著陸控制。附圖說明圖1為本專利技術的側偏距示意圖；圖2為本專利技術的方法流程圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本說明進行詳細說明。無人機飛行航線由若干個航點連接而成，當無人機從航點m飛向航點η時，稱無人機在航段m — η上飛行,航點m為當前無人機的從點,航點η為當前無人機的到點。如圖1所示，從點與到點為當前無人機的從點和到點在水平面上的投影，那么當前飛機位置在水平面的投影與從點一到點的連線的垂直距離，稱為側偏距，飛機位于航線右側時側偏距為正。一般導航解算方法中包含大量的三角和反三角運算，現有使用的TMS320系列DSP提供32位單精度浮點格式和40位擴展精度浮點格式兩種浮點格式，其開發平臺提供了 32位浮點類型三角庫函數，而對于40位浮點類型只能做簡單的四則運算。如果直接采用DSP開發平臺提供的32位浮點類型三角庫函數進行導航解算，截斷誤差較大，導致導航精度僅能達到3m左右。為提高導航解算的精度，根據單變量函數的泰勒級數展開原理，在32位浮點類型庫函數基礎上，推算出40位浮點類型數據的三角和反三角運算的近似值。本專利技術的，流程如圖2所示，包括以下幾個步驟步驟一獲取無人機的從點、到點與當前位置信息；從點與到點的連線為飛機的應飛航線，預先裝訂存儲在DSP上。飛機的當前位置由導航設備(如DGPS等)實施測量輸出。飛機的從點、到點、當前位置各包含經度、緯度與高度信息，獲取無人機的從點、到點與當前位置信息，信息為Double40類型(40位浮點類型)的數據信息。由圖1可知，從點、到點、當前位置一起構成計算側偏距的完全信息。步驟二 將從點、到點和當前位置的40位浮點類型的經度、緯度、高度數據進行拆分，得到40位浮點類型數據的三角函數方程。本專利技術利用32位浮點類型三角庫函數得到40位浮點類型三角庫函數，具體過程為根據泰勒級數展開原理，單變量函數的泰勒公式如果函數f(x)滿足條件(f (X)表示Double40類型參數X的函數，)(i)在點a的某鄰域|x_a| < δ內有定義，δ表示任意小的正數，( )在此鄰域內有一直到η-1階的導數f’(X)，，η表示大于I的正整數，(iii)在點a處有η階導數fn(a)，那么f(x)在點a的鄰域內可表示成以下各種形式本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用在無人機上的提高導航解算精度的方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：步驟一：獲取無人機的從點、到點與當前位置信息；飛機的從點、到點、當前位置各包含經度、緯度與高度信息，通過導航設備，獲取無人機的從點、到點與當前位置信息，信息為40位浮點類型的數據信息，40位浮點類型簡稱為Double40類型；步驟二：將從點、到點和當前位置的40位浮點類型的經度、緯度、高度數據進行拆分，得到40位浮點類型數據的三角函數方程；DSP芯片中32位浮點類型標識為double，40位浮點類型標識為longdouble，將32位浮點類型的數值標識為Double32，將40位浮點類型標識為Double40；設經度或者緯度或者高度的40位浮點類型數據為x，按x＝x0+dx將數據拆分成小數點5位以前的數與小數點5位后的數，其中x0表示小數點5位以前的數，為Double32類型，dx表示小數點5位后的數，由Double40類型轉存儲為Double32；則有：f(x)＝f(x0)+f′(x0)dx????（4）其中，f(x)表示Double40類型參數x的函數，x0為Double32類型參數，f(x0)表示Double32類型參數x0的函數，f(x0)、f′(x0)直接使用Double32類型庫函數，實現Double40數據類型函數f(x)的計算；當f(x)為三角函數時，根據式（4），由Double32類型三角函數計算Double40類型三角函數，具體為：cos(x)＝(Double40)(cos((Double32)x0))?dx×(Double40)sin((Double32)x0)sin(x)＝(Double40)(sin((Double32)x0))+dx×(Double40)cos((Double32)x0)tg(x)＝(Double40)(tg((Double32)x0))+dx/temp??????????????????????????????????(5)arctg(x)＝(Double40)arctg((Double32)x0)+dx/(1.0+x0×x0)arccos(x)＝(Double40)arccos((Double32)x0)?dx/((Double40)sqrt((Double32)(1.0?x0×x0)))步驟三：根據步驟一得到的無人機的從點、到點與當前位置信息，獲取側偏距和側偏移速度，根據側偏距和側偏移速度對無人機跟蹤航線進行糾偏；根據步驟一得到的無人機的從點、到點與當前位置信息，步驟二得到從點、到點和當前位置的40位浮點類型的經度、緯度、高度數據的三角函數方程，導航解算出側偏距和側偏移速度，根據側偏距和側偏移速度對無人機跟蹤航線進行糾偏。...

【技術特征摘要】
1.一種應用在無人機上的提高導航解算精度的方法，其特征在于，包括以下幾個步驟 步驟一獲取無人機的從點、到點與當前位置信息； 飛機的從點、到點、當前位置各包含經度、緯度與高度信息，通過導航設備，獲取無人機的從點、到點與當前位置信息，信息為40位浮點類型的數據信息，40位浮點類型簡稱為DoubIe40 類型； 步驟二 將從點、到點和當前位置的40位浮點類型的經度、緯度、高度數據進行拆分，得到40位浮點類型數據的三角函數方程； DSP芯片中32位浮點類型標識為double，40位浮點類型標識為Iongdouble，將32位浮點類型的數值標識為Double32，將40位浮點類型標識為Doubled ； 設經度或者緯度或者高度的40位浮點類型數據為X，按X = x0+dx將數據拆分成小數點5位以前的數與小數點5位后的數,其中Xci表示小數點5位以前的數,為Double32類型，dx表示小數點5位后的數，由Double40類型轉存儲為Double32 ； 則有f (x) = f (x0)+f' (x0) dx (4) 其中，f (X)表示Double40類型參數x的函數，X0為Double32類型參數，f (Xtl)表示Double32類型參數X0的函數，f (x0)、f ' (x0)直接使用Double32類型庫函數，實現DoubIe40數據類型函數f (X)的計算； 當f (X)為三角函數時，根據式(4)，由Double32類型三角函數計算Double40類型三角函數，具體為cos(x) = (DoubI...

【專利技術屬性】
技術研發人員：舒婷婷，王宏倫，陳，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：