巡飞固定翼无人机无线校准方法与系统与流程

1.本发明属于无人机校准技术领域，尤其涉及一种巡飞固定翼无人机无线校准方法与系统。


背景技术：

2.巡飞固定翼无人机要求能够稳定飞行，最基础的问题是需要确定无人机在空间的位置、速度和姿态等相关的系统状态，要得到这些系统状态就需要在机身上安装各类传感器。这些传感器制造出来后，其信号基本固定、不能更改，但因为操作和制造时存在合理误差，同批制造的传感器信号不一定均相同；其次，传感器使用一段时间后可能会产生漂移，特别是磁罗盘在不同位置可能存在不同的磁偏角；最后，大的震动或者放置不平及环境等因素导致传感器异常，这些均需要通过传感器校准来解决。因此，巡飞固定翼无人机在飞行前必须对陀螺仪、加速度计、磁力计、空速计等传感器进行校准，才能到达正常工作所需要的性能。
3.巡飞固定翼无人机的传统校准方式为有线校准，即通过有线方式(例如usb)连接至飞控主板的校准通信接口来进行各传感器的校准。有线校准方式需要打开舱盖进行连线，在校准过程中无人机需进行360
°
旋转，这就导致操作不便，增加了校准难度；同时，校准状态反馈不直观，没有校准过程中的提示操作。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种巡飞固定翼无人机无线校准方法与系统，以解决传统有线校准方式导致操作不便，校准难度大，校准状态反馈不直观的问题。
5.本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种巡飞固定翼无人机无线校准方法，所述巡飞固定翼无人机与地面站通过无线连接方式进行通信，所述校准方法包括：
6.通过所述地面站选择待校准传感器，设置校准模式，根据所述待校准传感器和校准模式生成校准指令，向所述巡飞固定翼无人机发送所述校准指令；或，通过所述地面站选择待校准传感器，设置校准模式和待校准参数，根据所述待校准传感器、校准模式和待校准参数生成校准指令，向所述巡飞固定翼无人机发送所述校准指令；
7.所述巡飞固定翼无人机接收和解析所述校准指令，按照所述待校准传感器的校准规则执行校准动作，并向所述地面站发送校准信息；
8.所述地面站接收和显示所述校准信息。
9.进一步地，所述待校准传感器包括空速传感器、磁罗盘、陀螺仪、加速度计以及磁力计。
10.进一步地，所述校准信息包括校准进度、校准步骤、校准状态以及校准结果。
11.进一步地，当所述待校准传感器为空速传感器时，所述空速传感器的待校准参数包括静态空速和空速最大，所述空速传感器的校准规则为：
12.当静态空速校准时，将巡飞固定翼无人机静置一段时间，并获取空速传感器在该段时间的数据，计算出该段时间的数据的平均值，根据所述平均值计算出零偏参数；
13.当空速最大校准时，将遮挡物置于空速传感器的进气口，然后向进气管内吹气，当进气管内的气压大于50pa时，获取空速传感器的数据，根据该数据计算出零偏参数。
14.进一步地，当所述待校准传感器为磁罗盘时，所述磁罗盘的校准规则为：
15.控制巡飞固定翼无人机水平放置且顶面朝上，再控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第一椭圆；
16.控制巡飞固定翼无人机翻转，使其水平放置且底面朝上，再控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第二椭圆；
17.控制巡飞固定翼无人机翻转，使其垂直放置且左侧面朝上，再控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第三椭圆；
18.控制巡飞固定翼无人机翻转，使其垂直放置且右侧面朝上，再控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第四椭圆；
19.控制巡飞固定翼无人机翻转，使其垂直放置且头部朝上，再控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第五椭圆；
20.控制巡飞固定翼无人机翻转，使其垂直放置且尾部朝上，再控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第六椭圆；
21.根据所述第一椭圆、第二椭圆、第三椭圆、第四椭圆、第五椭圆和第六椭圆拟合出椭球体；
22.计算出所述椭球体的球心坐标和长短轴半径，所述球心坐标为磁罗盘的零偏参数，所述长短轴半径为磁罗盘的标度因数，其中所述球心坐标基于巡飞固定翼无人机的机体坐标系。
23.进一步地，当所述待校准传感器为陀螺仪时，所述陀螺仪的校准规则为：
24.控制巡飞固定翼无人机水平放置，使陀螺仪水平放置，静置一段时间后，获取陀螺仪在该段时间的数据，计算出该段时间的数据的平均值，所述平均值为陀螺仪的零偏。
25.进一步地，当所述待校准传感器为加速度计时，所述加速度计的待校准参数包括零偏和标度因数，所述加速度计的零偏的校准规则为：
26.将加速度计的x轴垂直向上，获取加速度计的第一数据；将加速度计的x轴垂直向下，获取加速度计的第二数据；计算所述第一数据和第二数据的平均值，该平均值为加速度计x轴的零偏；
27.将加速度计的y轴垂直向上，获取加速度计的第三数据；将加速度计的y轴垂直向下，获取加速度计的第四数据；计算所述第三数据和第四数据的平均值，该平均值为加速度计y轴的零偏；
28.将加速度计的z轴垂直向上，获取加速度计的第五数据；将加速度计的z轴垂直向下，获取加速度计的第六数据；计算所述第五数据和第六数据的平均值，该平均值为加速度计z轴的零偏；
29.所述加速度计的标度因数的校准规则为：
30.将加速度计的x轴垂直于水平面，并静置一段时间，获取加速度计在该段时间的第七数据；
31.将加速度计的y轴垂直于水平面，并静置一段时间，获取加速度计在该段时间的第八数据；
32.将加速度计的z轴垂直于水平面，并静置一段时间，获取加速度计在该段时间的第九数据；
33.根据所述第七数据、第八数据、第九数据以及加速度计的零偏计算出标度因数。
34.进一步地，所述校准方法还包括巡飞固定翼无人机的水平校准步骤，具体包括：
35.将巡飞固定翼无人机水平放置，并通过水平仪检测巡飞固定翼无人机是否水平放置；
36.当巡飞固定翼无人机水平放置时，地面站获取飞控系统的俯仰角和滚转角；
37.当所述俯仰角和/或滚转角不为零时，地面站向飞控系统发送调整指令，所述飞控系统根据所述调整指令调整俯仰角和/或滚转角，使地面站接收到的俯仰角和滚转角为零。
38.基于同一构思，本发明还提供了一种巡飞固定翼无人机无线校准系统，包括通过无线连接方式进行通信的巡飞固定翼无人机与地面站；
39.所述地面站包括：
40.传感器选择单元，用于选择待校准传感器；
41.模式设置单元，用于设置校准模式、或设置校准模式和待校准参数，并生成校准指令；
42.第一接收单元，用于接收巡飞固定翼无人机发送的校准信息；
43.显示单元，用于显示所述校准信息；
44.所述巡飞固定翼无人机包括：
45.第二接收单元，用于接收地面站发送的校准指令；
46.解析单元，用于解析所述校准指令；
47.执行单元，用于在校准指令解析后，按照所述待校准传感器的校准规则执行校准动作；
48.发送单元，用于向所述地面站发送校准信息。
49.有益效果
50.与现有技术相比，本发明的优点在于：
51.本发明利用地面站实现无人机的校准，并在校准过程中显示校准进度、校准步骤、校准状态以及校准结果，以便及时了解校准信息，并根据提示进行下一步校准操作，非常直观；本发明增加了地面站，实时显示校准进度、步骤、类型及校准状态，有助于产线操作；地面站与无人机之间以无线方式进行通信，可以在无人机安装后无需拆盖，即可完成无人机的校准，大大降低了有线连接时校准的不便性，提高了校准效率。
附图说明
52.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
53.图1是本发明实施例中巡飞固定翼无人机无线校准方法流程图；
54.图2是本发明实施例中地面站的传感器校准界面；
55.图3是本发明实施例中空速偏置校准界面；
56.图4是本发明实施例中空速偏置校准确定界面；
57.图5是本发明实施例中空速偏置校准反馈界面；
58.图6是本发明实施例中空速偏置校准成功界面；
59.图7是本发明实施例中空速最大校准界面；
60.图8是本发明实施例中空速最大校准确定界面；
61.图9是本发明实施例中空速最大校准开始界面；
62.图10是本发明实施例中空速最大正在校准界面；
63.图11是本发明实施例中空速最大校准进度大于50％界面；
64.图12是本发明实施例中空速最大校准成功界面；
65.图13是本发明实施例中磁罗盘校准界面；
66.图14是本发明实施例中磁罗盘校准确定界面；
67.图15是本发明实施例中磁罗盘校准开始界面；
68.图16是本发明实施例中飞控系统确定磁罗盘0
°
方向校准界面；
69.图17是本发明实施例中磁罗盘0
°
方向校准完成界面；
70.图18是本发明实施例中飞控系统确定磁罗盘90
°
方向校准界面；
71.图19是本发明实施例中磁罗盘90
°
方向校准完成界面；
72.图20是本发明实施例中磁罗盘校准成功界面；
73.图21是本发明实施例中陀螺仪校准界面；
74.图22是本发明实施例中陀螺仪校准确定界面；
75.图23是本发明实施例中陀螺仪校准中界面；
76.图24是本发明实施例中陀螺仪校准成功界面；
77.图25是本发明实施例中加速度计校准界面；
78.图26是本发明实施例中加速度计校准确定界面；
79.图27是本发明实施例中加速度计校准开始界面；
80.图28是本发明实施例中加速度计0
°
方向校准确定界面；
81.图29是本发明实施例中加速度计0
°
方向校准完成界面；
82.图30是本发明实施例中加速度计90
°
方向校准确定界面；
83.图31是本发明实施例中加速度计90
°
方向校准完成界面；
84.图32是本发明实施例中加速度计校完成界面；
85.图33是本发明实施例中水平自动校准界面；
86.图34是本发明实施例中水平自动校准确定界面；
87.图35是本发明实施例中水平自动校准开始界面；
88.图36是本发明实施例中正在水平自动校准界面；
89.图37是本发明实施例中水平自动校准完成界面；
90.图38是本发明实施例中水平手动校准界面；
91.图39是本发明实施例中飞控滚转偏置设置界面；
92.图40是本发明实施例中读飞控滚转偏置界面；
93.图41是本发明实施例中飞控俯仰偏置设置界面；
94.图42是本发明实施例中读飞控俯仰偏置界面。
具体实施方式
95.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
96.下面以具体地实施例对本技术的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
97.如图1所示，本实施例所提供的一种巡飞固定翼无人机无线校准方法，将巡飞固定翼无人机与地面站通过无线数据链进行通信连接，该校准方法包括以下步骤：
98.步骤1：通过地面站选择待校准传感器，设置校准模式，根据待校准传感器和校准模式生成校准指令，向巡飞固定翼无人机发送校准指令；或，通过地面站选择待校准传感器，设置校准模式和待校准参数，根据待校准传感器、校准模式和待校准参数生成校准指令，向巡飞固定翼无人机发送校准指令；
99.步骤2：巡飞固定翼无人机接收和解析地面站发送的校准指令，按照待校准传感器的校准规则执行校准动作，并向地面站发送校准信息；
100.步骤3：地面站接收和显示校准信息。
101.地面站具有界面显示、参数设置、指令生成以及无线网络通讯功能，地面站向巡飞固定翼无人机发送校准指令，接收并显示巡飞固定翼无人机反馈的校准进度、校准步骤、校准状态以及校准结果。校准开始后，不能重复发送校准指令，只有当前传感器的某个参数或传感器校准完才能再发送校准指令。
102.无线数据链具有高宽带、远距离通讯功能，工作时，地面站与巡飞固定翼无人机的无线收发模块配置在同一频点，采用udp协议，自定义数据帧格式，实现地面站与巡飞固定翼无人机之间的数据交互。
103.巡飞固定翼无人机具有指令解析、无线网络通讯、参数保存、传感器校准功能，当接收和解析地面站发送的校准指令后，按照对应的校准规则执行校准动作。每个传感器均有独立的校准规则，实时记录当前校准的进度、步骤、状态以及结果，并将这些信息实时发送给地面站。校准失败时，将校准结果和失败原因一起发送给地面站并显示，校准成功后，将校准参数保存在本地并发送校准成功标志。
104.本实施例可以校准的传感器包括空速传感器、磁罗盘、陀螺仪、加速度计以及磁力计等。打开地面站进入校准界面，在传感器校准前，先保证地面站与巡飞固定翼无人机之间的无线数据链连接正常，然后将当前数据状态设置为关在，只允许校准数据收发，防止地面站其他数据交互而影响校准过程，如图2所示，
105.以空速传感器校准为例，空速传感器的待校准参数包括静态空速和空速最大，空速传感器的校准规则为：
106.当静态空速校准时，将巡飞固定翼无人机静置一段时间，并获取空速传感器在该段时间的数据，计算出该段时间的数据的平均值，根据该平均值计算出零偏参数；当空速最大校准时，将遮挡物置于空速传感器的进气口，然后向进气管内吹气，当进气管内的气压大
于50pa时，获取空速传感器的数据，根据该数据计算出零偏参数。
107.图3～6示出了空速传感器的静态空速校准过程图，如图3所示，在传感器类型栏选择空速传感器，在参数校准栏选择空速偏置(即静态空速的校准)，点击传感器校准模式按钮，即生成校准指令(如图4所示)；点击确定，地面站向巡飞固定翼无人机发送校准指令。巡飞固定翼无人机接收到地面站发送的校准指令后，开始校准，巡飞固定翼无人机按照空速传感器的校准规则执行校准动作并实时反馈当前校准的进度和状态，如图5和6所示。如图5所示，此时空速传感器正在进行空速偏置校准，进度为4％，在状态反馈中，显示正在校准中，传感器类型为空速。
108.图7～12示出了空速传感器的空速最大校准过程图，如图7所示，在传感器类型栏选择空速传感器，在参数校准栏选择空速最大，点击传感器校准模式按钮，即生成校准指令(如图8所示)；点击确定，地面站向巡飞固定翼无人机发送校准指令。巡飞固定翼无人机接收到地面站发送的校准指令后，开始校准，巡飞固定翼无人机按照空速传感器的校准规则执行校准动作并实时反馈当前校准的进度和状态，如图9～12所示。如图11所示，当空速传感器的校准进度大于50％时，将遮挡物置于空速传感器的进气口，以堵塞进气口，然后向进气管(即空速管)内吹气，当进气管内的气压大于50pa时，松开进气口，地面站提示校准完成，表明校准成功，否则校准失败。本发明提供空速传感器的静态空速和空速最大校准，一般进行空速最大校准即可，若需检测空速传感器是否存在或者是否有损坏，可先采用静态空速校准。
109.以磁罗盘校准为例，磁罗盘的校准规则为：
110.人工或通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机水平放置且顶面朝上，再通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第一椭圆；
111.人工或通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机翻转，使其水平放置且底面朝上，再通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第二椭圆；
112.人工或通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机翻转，使其垂直放置且左侧面朝上，再通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第三椭圆；
113.人工或通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机翻转，使其垂直放置且右侧面朝上，再通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第四椭圆；
114.人工或通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机翻转，使其垂直放置且头部朝上，再通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第五椭圆；
115.人工或通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机翻转，使其垂直放置且尾部朝上，再通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第六椭圆；
116.根据第一椭圆、第二椭圆、第三椭圆、第四椭圆、第五椭圆和第六椭圆拟合出椭球体；
117.计算出椭球体的球心坐标和长短轴半径，球心坐标为磁罗盘的零偏参数，长短轴半径为磁罗盘的标度因数，其中球心坐标基于巡飞固定翼无人机的机体坐标系。
118.图13～20示出了磁罗盘校准过程图，磁罗盘需要校准六个方向(即无人机顶面朝上、无人机底面朝上、无人机左侧面朝上、无人机右侧面朝上、无人机头部朝上、无人机尾部朝上)，并且在每个方向都需要进行水平旋转(有线连接方式时旋转会存在线缆缠绕，无线连接方式则无需考虑缠绕问题，便于操作)。当某个方向校准完成后，校准进度会更新，同时
向地面站反馈校准状态、校准步骤以及在对应方向下的复选框被勾选。当前方向校准完成后，翻转无人机至另一个方向，静置一段时间，直到地面站提示下一个方向，然后开始水平旋转，否则不能旋转无人机。当六个方向均校准完成后，地面站将提示校准成功，校准进度100％。若在校准过程中出现校准失败，此时会在反馈的校准信息中提示失败原因，需要分析原因重新校准。
119.如图13所示，传感器类型选择磁罗盘，参数校准不用选择，点击传感器校准模式按钮，生成校准指令，如图14所示；点击确定，地面站向巡飞固定翼无人机发送校准指令。巡飞固定翼无人机接收到地面站发送的磁罗盘校准指令后，开始校准，巡飞固定翼无人机按照磁罗盘的校准规则执行校准动作并实时反馈当前校准的进度和状态。如图15所示，磁罗盘开始校准，进度为0％，在状态反馈中，显示正在校准中，传感器类型为磁罗盘，校准步骤全为0，校准状态未显示，此静置一会，等待飞控系统确定无人机当前所处的方向。如图16所示，静置一会后，飞控系统反馈当前的校准状态为0
°
，即头部朝上。如图17所示，飞控系统控制无人机在水平面旋转360
°
，然后静置，等待无人机当前所处方向的校准完成；若校准标识0
°
下方的复选框已经勾选，说明头部朝上方向的校准完成，校准进度为16％。如图18和19所示，将无人机在水平放置的基础上顺时针旋转90
°
(即左侧面朝上)，静置一段时间，等待飞控系统确定当前所处方向，确定所处方向后，将方向反馈给地面站，表示可以校准90
°
方向，校准状态为90
°
。收到方向提示可以校准后，此时将无人机在水平面旋转360
°
，然后静置，等待无人机当前所处方向的校准完成；若校准标识90
°
下方的复选框已经勾选，说明左侧面朝上方向的校准完成，校准进度为33％。按照上述步骤，依次完成180
°
(尾部朝上)、270
°
(右侧面朝上)、上(即顶面朝上)以及下(即底面朝上)的校准，完成6个方向的校准后，各个方向的复选框被勾选，校准进度为100％，反馈校准成功结果，如图20所示。
120.以陀螺仪校准为例，陀螺仪的校准规则为：
121.人工或通过飞控系统控制巡飞固定翼无人机水平放置，使陀螺仪水平放置，静置一段时间后，获取陀螺仪在该段时间的数据，计算出该段时间的数据的平均值，该平均值为陀螺仪的零偏。
122.图21～24示出了陀螺仪校准过程图，飞控系统接收到地面站发送的校准指令，校准开始后，飞控系统实时反馈当前校准进度和状态，校准过程陀螺仪需在水平面静置不动，飞控系统会实时反馈当前校准进度。陀螺仪校准基本都会成功，除非器件损坏或线路连接异常。如图21所示，传感器类型选择陀螺仪，参数校准不用选择，点击传感器校准模式按钮，弹出对话框，生成校准指令，点击确定后，向无人机发送校准指令，如图22所示。陀螺仪不需要进行任何旋转操作，静置即可完成校准，如图23所示，此时陀螺仪正在进行校准，进度为20％，在状态反馈中，显示正在校准中，传感器类型为陀螺仪。静置一段时间后，飞控系统完成陀螺仪的校准，并将校准的状态数据发送给地面站，如图24所示，校准进度100％，校准反馈为校准成功。
123.以加速度计校准为例，加速度计的待校准参数包括零偏和标度因数，加速度计的零偏的校准规则为：
124.将加速度计的x轴垂直向上，获取加速度计的第一数据；将加速度计的x轴垂直向下，获取加速度计的第二数据；计算所述第一数据和第二数据的平均值，该平均值为加速度计x轴的零偏；将加速度计的y轴垂直向上，获取加速度计的第三数据；将加速度计的y轴垂
直向下，获取加速度计的第四数据；计算所述第三数据和第四数据的平均值，该平均值为加速度计y轴的零偏；将加速度计的z轴垂直向上，获取加速度计的第五数据；将加速度计的z轴垂直向下，获取加速度计的第六数据；计算第五数据和第六数据的平均值，该平均值为加速度计z轴的零偏。
125.加速度计的标度因数的校准规则为：
126.将加速度计的x轴垂直于水平面，并静置一段时间，获取加速度计在该段时间的第七数据；
127.将加速度计的y轴垂直于水平面，并静置一段时间，获取加速度计在该段时间的第八数据；
128.将加速度计的z轴垂直于水平面，并静置一段时间，获取加速度计在该段时间的第九数据；
129.根据第七数据、第八数据、第九数据以及加速度计的零偏计算出标度因数。
130.图25～32示出了加速度计校准过程图，加速度计需要校准六个方向(即加速度计的x轴垂直向上、加速度计的x轴垂直向下、加速度计的y轴垂直向上、加速度计的y轴垂直向下、加速度计的z轴垂直向上、加速度计的z轴垂直向下)，每个方向静置，不需要无人机水平旋转。当某个方向校准完成后，校准进度会更新，同时向地面站反馈校准状态、校准步骤以及在对应方向下的复选框被勾选。当前方向校准完成后，翻转无人机至另一个方向，静置一段时间，直到地面站提示下一个方向。当六个方向均校准完成后，地面站将提示校准成功，校准进度100％；若在校准过程中出现校准失败，此时会在反馈的校准信息中提示失败原因，需要分析原因重新校准。
131.如图25所示，传感器类型选择加速度计，参数校准不用选择。校准开始后，如图27所示，加速度计正在进行校准，进度为0％，在状态反馈中，显示正在校准中，传感器类型为加速度计，校准步骤全为0，校准状态未显示。此时飞控系统水平放置静止一段时间后，等待飞控系统确定当前所处的方向。等待地面站校准状态显示对应的方向，如图28所示，出现0度(即x轴垂直于向上)，加速度计不需要进行旋转，静止等待当前方向校准完成即可。等待一会，校准标识0度下方的复选框已经勾选，说明此方向校准完成，校准进度为17％，如图29所示。将无人机在水平放置基础上顺时针旋转90度(即y轴垂直于向上)，静置一会，等待飞控系统反馈校准状态为90度，如图30所示。当反馈校准状态为90度时，禁止移动无人机，使其检测自动校准完成，当校准标识90度下方的复选框已经勾选，说明90度方向校准完成，校准进度为34％，如图31所示。按照上述步骤，依次完成180
°
(即x轴垂直于向下)、270
°
(即y轴垂直于向下)、上(z轴垂直于向上)以及下(即z轴垂直于向下)的校准，完成6个方向的校准后，各个方向的复选框被勾选，校准进度为100％，反馈校准成功结果，如图32所示。
132.在本发明的一个具体实施方式中，校准方法还包括巡飞固定翼无人机的水平校准步骤，具体包括：
133.将巡飞固定翼无人机水平放置，并通过水平仪检测巡飞固定翼无人机是否水平放置；
134.当巡飞固定翼无人机水平放置时，地面站获取飞控系统的俯仰角和滚转角；
135.当俯仰角和/或滚转角不为零时，地面站向飞控系统发送调整指令，飞控系统根据调整指令调整俯仰角和/或滚转角，使地面站接收到的俯仰角和滚转角为零，即飞控系统与
无人机机体保持在同一方向上。
136.图33～37示出了水平校准过程图，水平校准其实校准的不是一个传感器，而是飞控程序中通过ekf2对传感器数据融合之后对无人机本身所处的水平面零偏的修正，因此有两种方法修正，即水平自动校准和水平手动校准。
137.飞控系统接收地面站发送的校准指令，校准开始后，飞控系统实时反馈当前校准进度和状态，校准过程无人机需水平静置不动，飞控系统会实时反馈当前校准进度。水平校准基本都会成功，除非器件损坏或线路连接异常。校准步骤如下：
138.将飞控装置水平放置，传感器类型选择水平，参数校准不用选择，如图33所示。将校准指令发送给无人机后，地面站界面显示校准进度为0％，传感器类型为水平，如图35所示。等待一会后，校准进度为27％，如图36所示。当校准进度为100％，校准反馈为校准成功时，说明水平校准完成，如图37所示。
139.当水平自动校准不太理想时，可以通过手动校准方式完成。水平手动校准是在设置类型中设置飞控滚转偏置(即滚转角)与飞控俯仰偏置(即俯仰角)，设置的角度范围是-20度到20度，如果超过这个范围，还是不能修正到理想值，说明安装存在问题，需要重新安装，如图38所示。
140.对飞控滚转偏置校准，选中飞控滚转偏置，在设置值中输入不断调整的参数，使飞控摆放的滚转角度为0度，如图39所示，最终设置值为0.372度。为了保证数据已经准确无误地传输，参数设置后，可将设置的参数回读，如图40所示，反馈值与设置值一致，反馈类型为读飞控滚转偏置。
141.对飞控俯仰偏置校准，选中飞控俯仰偏置，在设置值中输入不断调整的参数，使飞控摆放的俯仰角度为0度，如图41所示，最终设置值为-0.974度。为了保证数据已经准确无误地传输，参数设置后，可将设置的参数回读，如图42所示，反馈值与设置值一致，反馈类型为读飞控俯仰偏置。
142.本发明实施例还提供了一种巡飞固定翼无人机无线校准系统，该系统包括通过无线连接方式进行通信的巡飞固定翼无人机与地面站。
143.地面站包括：传感器选择单元，用于选择待校准传感器；模式设置单元，用于设置校准模式、或设置校准模式和待校准参数，并生成校准指令；第一接收单元，用于接收巡飞固定翼无人机发送的校准信息；显示单元，用于显示无人机反馈的校准信息。
144.巡飞固定翼无人机包括：第二接收单元，用于接收地面站发送的校准指令；解析单元，用于解析校准指令；执行单元，用于在校准指令解析后，按照待校准传感器的校准规则执行校准动作；发送单元，用于向地面站发送校准信息。
145.以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种巡飞固定翼无人机无线校准方法，其特征在于，所述巡飞固定翼无人机与地面站通过无线连接方式进行通信，所述校准方法包括：通过所述地面站选择待校准传感器，设置校准模式，根据所述待校准传感器和校准模式生成校准指令，向所述巡飞固定翼无人机发送所述校准指令；或，通过所述地面站选择待校准传感器，设置校准模式和待校准参数，根据所述待校准传感器、校准模式和待校准参数生成校准指令，向所述巡飞固定翼无人机发送所述校准指令；所述巡飞固定翼无人机接收和解析所述校准指令，按照所述待校准传感器的校准规则执行校准动作，并向所述地面站发送校准信息；所述地面站接收和显示所述校准信息。2.根据权利要求1所述的巡飞固定翼无人机无线校准方法，其特征在于，所述待校准传感器包括空速传感器、磁罗盘、陀螺仪、加速度计以及磁力计。3.根据权利要求1所述的巡飞固定翼无人机无线校准方法，其特征在于，所述校准信息包括校准进度、校准步骤、校准状态以及校准结果。4.根据权利要求1所述的巡飞固定翼无人机无线校准方法，其特征在于，当所述待校准传感器为空速传感器时，所述空速传感器的待校准参数包括静态空速和空速最大，所述空速传感器的校准规则为：当静态空速校准时，将巡飞固定翼无人机静置一段时间，并获取空速传感器在该段时间的数据，计算出该段时间的数据的平均值，根据所述平均值计算出零偏参数；当空速最大校准时，将遮挡物置于空速传感器的进气口，然后向进气管内吹气，当进气管内的气压大于50pa时，获取空速传感器的数据，根据该数据计算出零偏参数。5.根据权利要求1所述的巡飞固定翼无人机无线校准方法，其特征在于，当所述待校准传感器为磁罗盘时，所述磁罗盘的校准规则为：控制巡飞固定翼无人机水平放置且顶面朝上，再控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第一椭圆；控制巡飞固定翼无人机翻转，使其水平放置且底面朝上，再控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第二椭圆；控制巡飞固定翼无人机翻转，使其垂直放置且左侧面朝上，再控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第三椭圆；控制巡飞固定翼无人机翻转，使其垂直放置且右侧面朝上，再控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第四椭圆；控制巡飞固定翼无人机翻转，使其垂直放置且头部朝上，再控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第五椭圆；控制巡飞固定翼无人机翻转，使其垂直放置且尾部朝上，再控制巡飞固定翼无人机在水平面上旋转，根据旋转轨迹拟合出第六椭圆；根据所述第一椭圆、第二椭圆、第三椭圆、第四椭圆、第五椭圆和第六椭圆拟合出椭球体；计算出所述椭球体的球心坐标和长短轴半径，所述球心坐标为磁罗盘的零偏参数，所述长短轴半径为磁罗盘的标度因数，其中所述球心坐标基于巡飞固定翼无人机的机体坐标系。
6.根据权利要求1所述的巡飞固定翼无人机无线校准方法，其特征在于，当所述待校准传感器为陀螺仪时，所述陀螺仪的校准规则为：控制巡飞固定翼无人机水平放置，使陀螺仪水平放置，静置一段时间后，获取陀螺仪在该段时间的数据，计算出该段时间的数据的平均值，所述平均值为陀螺仪的零偏。7.根据权利要求1所述的巡飞固定翼无人机无线校准方法，其特征在于，当所述待校准传感器为加速度计时，所述加速度计的待校准参数包括零偏和标度因数，所述加速度计的零偏的校准规则为：将加速度计的x轴垂直向上，获取加速度计的第一数据；将加速度计的x轴垂直向下，获取加速度计的第二数据；计算所述第一数据和第二数据的平均值，该平均值为加速度计x轴的零偏；将加速度计的y轴垂直向上，获取加速度计的第三数据；将加速度计的y轴垂直向下，获取加速度计的第四数据；计算所述第三数据和第四数据的平均值，该平均值为加速度计y轴的零偏；将加速度计的z轴垂直向上，获取加速度计的第五数据；将加速度计的z轴垂直向下，获取加速度计的第六数据；计算所述第五数据和第六数据的平均值，该平均值为加速度计z轴的零偏；所述加速度计的标度因数的校准规则为：将加速度计的x轴垂直于水平面，并静置一段时间，获取加速度计在该段时间的第七数据；将加速度计的y轴垂直于水平面，并静置一段时间，获取加速度计在该段时间的第八数据；将加速度计的z轴垂直于水平面，并静置一段时间，获取加速度计在该段时间的第九数据；根据所述第七数据、第八数据、第九数据以及加速度计的零偏计算出标度因数。8.根据权利要求1～7中任一项所述的巡飞固定翼无人机无线校准方法，其特征在于，所述校准方法还包括巡飞固定翼无人机的水平校准步骤，具体包括：将巡飞固定翼无人机水平放置，并通过水平仪检测巡飞固定翼无人机是否水平放置；当巡飞固定翼无人机水平放置时，地面站获取飞控系统的俯仰角和滚转角；当所述俯仰角和/或滚转角不为零时，地面站向飞控系统发送调整指令，所述飞控系统根据所述调整指令调整俯仰角和/或滚转角，使地面站接收到的俯仰角和滚转角为零。9.一种巡飞固定翼无人机无线校准系统，其特征在于，所述系统包括通过无线连接方式进行通信的巡飞固定翼无人机与地面站；所述地面站包括：传感器选择单元，用于选择待校准传感器；模式设置单元，用于设置校准模式、或设置校准模式和待校准参数，并生成校准指令；第一接收单元，用于接收巡飞固定翼无人机发送的校准信息；显示单元，用于显示所述校准信息；所述巡飞固定翼无人机包括：第二接收单元，用于接收地面站发送的校准指令；
解析单元，用于解析所述校准指令；执行单元，用于在校准指令解析后，按照所述待校准传感器的校准规则执行校准动作；发送单元，用于向所述地面站发送校准信息。

技术总结
本发明公开了一种巡飞固定翼无人机无线校准方法与系统，巡飞固定翼无人机与地面站通过无线连接方式进行通信，该校准方法包括通过地面站选择待校准传感器，设置校准模式和待校准参数，根据待校准传感器、校准模式和待校准参数生成校准指令，向巡飞固定翼无人机发送所述校准指令；巡飞固定翼无人机接收和解析校准指令，按照待校准传感器的校准规则执行校准动作，并向地面站发送校准信息；地面站接收和显示校准信息。本发明增加了地面站，且地面站与无人机之间以无线方式进行通信，可以在无人机安装后无需拆盖，即可完成无人机的校准，大大降低了有线连接时校准的不便性，提高了校准效率。率。率。


技术研发人员：李维 庄孜 邓才能 吴漾曦 张哲轩 肖秋 钟文
受保护的技术使用者：湖南航天有限责任公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/9/14