CN114384571B - 一种无人机机巢方位标定方法及装置 - Google Patents

一种无人机机巢方位标定方法及装置 Download PDF

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CN114384571B CN202210291735.9A CN202210291735A CN114384571B CN 114384571 B CN114384571 B CN 114384571B CN 202210291735 A CN202210291735 A CN 202210291735A CN 114384571 B CN114384571 B CN 114384571B
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Abstract

本发明公开了一种无人机机巢方位标定方法及装置，涉及无人机起降技术领域，包括如下步骤：S1、将旋转平台从0°位置按照第一预设方向旋转α度至少1次，通过无人机机头安装的导航模块分别记录每次0°位置时导航模块所在位置A点坐标以及α度位置时导航模块所在位置B点坐标，S2、基于A点坐标和B点坐标获得旋转平台的旋转中心C点坐标为；S3、基于记录的A点坐标及所述旋转中心C点坐标确定旋转平台向量
Figure 802363DEST_PATH_IMAGE001
；S4、基于旋转平台向量
Figure 281886DEST_PATH_IMAGE002
与第二预设方向的单位向量获得旋转平台的方位角。本发明方法通过单RTK信息在强磁场干扰环境下实现了机巢方位的确定，相比现有技术中双RTK的航向标定，降低了成本，并解决了安装限制，降低了***复杂度。

Description

一种无人机机巢方位标定方法及装置
技术领域
本发明涉及无人机起降技术领域，具体涉及一种无人机机巢方位标定方法及装置。
背景技术
无人机自动机场***，是一种能够实现无人机自动起飞、自动巡检、自动回巢、自动充、换电和智能存储的全流程自动化设施，可替代人工利用遥控器或地面站手动操控无人机进行空中巡检作业。目前已经有多旋翼无人机自动机场和垂直起降复合翼无人机自动机场。
在垂直起降的复合翼无人机自动机场***中，无人机同时具备固定翼和多旋翼，由于无人机在迎风方向气动干扰更小，具有更好的升力，为了确保无人机飞行安全，提高无人机抗风能力，在无人机起降阶段应尽量保证无人机机头朝向迎风方向。
通常，机巢壳体多为金属材质，重量较重，不易移动；且内部含有电机、充电线圈等磁性材料，这将导致地磁失效，飞机无法获取准确的起飞航向，从而容易造成无人机在侧风或顺风环境中起飞，从而影响飞行安全。
现有技术中，在地磁失效的情况下，无人机进行航向标定时，采用RTK技术。早先的无人机RTK定位技术在无人机上只有一根移动站天线，仅能获得移动站与基准站的精准位置关系，无法提供准确的移动站航向信息。针对该问题，又出现了D-RTK高精度导航定位技术。双天线测向技术在移动站仅有一根天线的基础上另外增加了一根天线，移动站分别将两路信号接收解算后，利用其中一路接收天线的数据做基准，向另一路接收天线发送解算修正信息。完成两个天线的相对精准定位，从而获得两个天线之间的相对矢量，该矢量经过数据处理后可为无人机提供高精度的位置与航向信息。D-RTK技术的应用，使得无人机具有强大的抗磁干扰能力，在其电子罗盘受扰后，依然能够提供精准的航向信息，避免了磁场干扰对航向的影响。但是采用D-RTK技术进行无人机定位和测向的方法，也存在成本提高、重量增大、功耗增大、***复杂度增大等不足之处，对无人机的挂载能力、航程和航时等方面都带来一定负面影响。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种无人机机巢方位标定方法及装置，通过机巢与无人机的联动，利用单RTK定位对无人机的初始航向和机巢中心进行标定，从而实现无人机迎风起飞，最大限度的利用无人机的抗风性能，解决飞机自动起飞过程中遭遇侧风时易出现的倾斜过度、摆动、甚至侧翻现象，导致机巢及无人机损伤的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：一种无人机机巢方位标定方法，所述机巢包括舱体和安装在舱体顶部的旋转平台，旋转平台顶部停放无人机，所述无人机纵向位置与旋转平台x方向平行，无人机记为0°；
包括如下步骤：
S1、将旋转平台，从0°位置按照第一预设方向旋转α度至少1次，5°<α<355°，通过无人机机头安装的导航模块分别记录每次0°位置时导航模块所在位置A点坐标以及α度位置时导航模块所在位置B点坐标，基于记录结果确定A点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE001
和B点坐标
Figure 307288DEST_PATH_IMAGE002
；
S2、基于所述A点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE003
和B点坐标
Figure 155158DEST_PATH_IMAGE004
获得旋转平台的旋转中心C点坐标为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
S3、基于记录的A点坐标及所述旋转中心C点坐标确定旋转平台向量
Figure 1761DEST_PATH_IMAGE006
；
S4、基于所述旋转平台向量
Figure DEST_PATH_IMAGE007
与第二预设方向的单位向量获得旋转平台的方位角。
所述步骤S1，包括：
S11、记录0°位置时导航模块所在位置A点坐标
Figure 960489DEST_PATH_IMAGE008
；
S12、旋转平台从0°位置沿第一预设方向旋转α度，记录α度位置时导航模块所在位置B点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE009
；
S13、旋转平台从α度位置沿第一预设方向的反方向旋转至0°位置；
S14、重复执行S11至S13至少一次；
S15、将各A点坐标求平均值得到A点坐标
Figure 959669DEST_PATH_IMAGE010
，将各B点坐标求平均值得到B点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE011
。
所述步骤S2，包括：
S21、通过A点坐标
Figure 227708DEST_PATH_IMAGE012
和B点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，获得AB的中点D的坐标为
Figure 46760DEST_PATH_IMAGE014
，以及向量
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；
S22、计算向量
Figure 809180DEST_PATH_IMAGE016
；
S23、基于向量
Figure DEST_PATH_IMAGE017
和向量
Figure 711801DEST_PATH_IMAGE018
的点积计算x值和y值，获得C点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE019
。
所述步骤S4，包括：
S41、基于C点坐标和A点坐标获得
Figure 839157DEST_PATH_IMAGE020
；
S42、基于第二预设方向的单位向量与所述
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，获得
Figure 473401DEST_PATH_IMAGE022
的方位角。
所述步骤S1，包括：
S'11、记录0°位置时导航模块所在位置A点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE023
；
S'12、旋转平台从0°位置沿第一预设方向旋转α度，记录α度位置时导航模块所在位置B点坐标
Figure 960883DEST_PATH_IMAGE024
；
S'13、旋转平台从0°位置沿第一预设方向的反方向旋转α度，记录α度位置时导航模块所在位置E点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE025
。
所述步骤S1，包括：
S''11、记录0°位置时导航模块所在位置A点坐标
Figure 934655DEST_PATH_IMAGE026
；
S''12、旋转平台从0°位置沿第一预设方向旋转α度，记录α度位置时导航模块所在位置B点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE027
；
S''13、旋转平台从0°位置沿第一预设方向的反方向旋转α度，记录α度位置时导航模块所在位置E点坐标
Figure 544497DEST_PATH_IMAGE028
；
S''14、重复执行S''11至S''13至少一次；
S''15、将各A点坐标求平均值得到A点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE029
，将各B点坐标求平均值得到B点坐标
Figure 338140DEST_PATH_IMAGE030
，将各E点坐标求平均值得到E点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE031
。
所述步骤S2，包括：
S'21、通过B点坐标
Figure 442363DEST_PATH_IMAGE032
和E点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE033
，获得线段BE的中点F的坐标为
Figure 519909DEST_PATH_IMAGE034
；
S'22、基于A点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE035
和F点坐标
Figure 51384DEST_PATH_IMAGE036
，获得向量
Figure DEST_PATH_IMAGE037
；
S'23、基于向量
Figure 584521DEST_PATH_IMAGE038
和α，获得
Figure DEST_PATH_IMAGE039
；
S'24、基于
Figure 226855DEST_PATH_IMAGE040
、
Figure DEST_PATH_IMAGE041
的单位向量以及F点坐标，获得C点坐标。
所述步骤S1之前，还包括：旋转平台从0°位置沿第一预设方向的反方向旋转第一预设角度；
旋转平台每次从0°位置旋转α度后，继续沿原来方向旋转第二预设角度后，再反方向回至α度位置，并再次读取导航模块输出的坐标。
所述机巢还包括机巢顶盖，所述步骤S1之前，还包括：
打开机巢顶盖并判断机巢顶盖是否打开到位，若到位，则执行步骤S1；否则，则不执行。
一种无人机机巢方位标定装置，包括机巢和无人机，所述机巢包括舱体和安装在舱体顶部的旋转平台，旋转平台顶部用于停放无人机，所述无人机纵向位置与旋转平台x方向平行，无人机机头部安装有导航模块，还包括：控制模块，用于按照第一预设方向旋转所述旋转平台；
数据处理模块，用于基于导航模块读取的数据，按照上述的方法，获得旋转平台的方位角。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
（Ⅰ）本发明方法通过单RTK信息在强磁场干扰环境下实现了机巢方位的确定，相比现有技术中双RTK的航向标定，降低了成本，减轻无人机重量、减小功耗，从而增大了航程，并解决了双RTK技术所带来的安装限制，降低了***复杂度，同时，为无人机准确回巢提供了保证。
（Ⅱ）本发明的方法对于机巢方位的标定，为无人机在起风的天气中起飞时，旋转平台通过机巢联动的方式进行风向找正提供了前提，因为只有在确定机巢方位的前提下，才能基于风向获得旋转角度，保证无人机在迎风起降阶段的稳定性。
（Ⅲ）本发明方法的数据处理过程可自动化实施，航向精度要求不高的条件下，单次测量可实现航向标定；航向精度要求高条件下，可采用多次测量求平均值的方式实现航向的精确标定。
附图说明
图1为机巢方位标定方法计算示意图Ⅰ；
图2为机巢方位标定方法计算示意图Ⅱ；
图3为机巢结构示意图。
附图中各个标号含义：1-机巢，2-机巢顶盖，3-舱体，4-旋转平台，5-无人机，6-导航模块。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术书方案，以下结合附图给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
本申请文件中附图的标号（如1，2，3……）是基于不同图的位置关系而建立的，附图不同，则相应的含义有所不同，故不能以此理解为对保护范围的限制。
本发明所用的术语“旋转”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的旋转方式，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，不能将上述术语理解为对本发明的限制。
本发明中所用的数学符号，如：α、β、xA、yA、zA等，是为了方便描述所述方法的原理，不代表特定的含义，不能将上述符号理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等序数词仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，术语“建议值”等术语应做广义理解，该值可以是本发明建议的值，也可以是大于建议值，也可以是小于建议值。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明中的所有部件，如无特殊说明，全部采用现有技术中已知的部件。
实施例1：
遵从上述技术方案，如图1～图3所示，一种无人机机巢方位标定方法，所述机巢1包括舱体3和安装在舱体3顶部的旋转平台4，旋转平台4顶部停放无人机5，所述无人机5纵向位置与旋转平台4的x方向平行，无人机5机头部安装有导航模块6，以无人机5机头初始方向为旋转平台4初始方向，记为0°；
包括以下步骤：
S1、将旋转平台4从0°位置按照第一预设方向旋转α度至少1次，通过无人机5机头安装的导航模块6分别记录每次0°位置时导航模块6所在位置A点坐标以及α度位置时导航模块6所在位置B点坐标，基于记录结果确定A点坐标
Figure 909640DEST_PATH_IMAGE042
和B点坐标
Figure 595706DEST_PATH_IMAGE043
；
本申请实施例中5°<α<355°之间的任意值，其中优选为90°、180°或270°
S2、基于所述A点坐标
Figure 957417DEST_PATH_IMAGE044
和B点坐标
Figure 137862DEST_PATH_IMAGE045
获得旋转平台4的旋转中心C点坐标为
Figure 737471DEST_PATH_IMAGE046
；
S3、基于记录的A点坐标及所述旋转中心C点坐标确定旋转平台4向量
Figure 79591DEST_PATH_IMAGE047
；
S4、基于所述旋转平台向量
Figure 663019DEST_PATH_IMAGE048
与第二预设方向的单位向量获得旋转平台4的方位角。
第一预设方向为顺时针方向，或者逆时针方向。
第二预设方向指正北、正南、正东、正西方向中的任意一个方向；
本申请计算过程中以正北方向为例。
所述步骤S1，包括：
S11、记录0°位置时导航模块6所在位置A点坐标
Figure 896423DEST_PATH_IMAGE049
；
S12、旋转平台4从0°位置沿第一预设方向旋转α度，记录α度位置时导航模块6所在位置B点坐标
Figure 84959DEST_PATH_IMAGE050
；
S13、旋转平台4从α度位置沿第一预设方向的反方向旋转至0°位置；
S14、重复执行S11至S13至少一次；
S15、将各A点坐标求平均值得到A点坐标
Figure 863559DEST_PATH_IMAGE051
，将各B点坐标求平均值得到B点坐标
Figure 137545DEST_PATH_IMAGE052
。
所述步骤S2，包括：
S21、通过A点坐标
Figure 456531DEST_PATH_IMAGE029
和B点坐标
Figure 748841DEST_PATH_IMAGE011
，获得线段AB的中点D的坐标为
Figure 698343DEST_PATH_IMAGE053
，以及向量
Figure 521942DEST_PATH_IMAGE054
；
S22、计算向量
Figure 582302DEST_PATH_IMAGE055
；
S23、基于向量
Figure 745430DEST_PATH_IMAGE056
和向量
Figure 129749DEST_PATH_IMAGE057
的点积计算x值和y值，获得C点坐标
Figure 175065DEST_PATH_IMAGE058
。
所述步骤S4，包括：
S41、基于C点坐标和A点坐标获得
Figure 39116DEST_PATH_IMAGE059
；
S42、基于第二预设方向的单位向量与所述
Figure 56751DEST_PATH_IMAGE060
，获得
Figure 348055DEST_PATH_IMAGE061
的方位角。
所述步骤S1，包括：
S'11、记录0°位置时导航模块6所在位置A点坐标
Figure 598776DEST_PATH_IMAGE062
；
S'12、旋转平台4从0°位置沿第一预设方向旋转α度，记录α度位置时导航模块6所在位置B点坐标
Figure 939DEST_PATH_IMAGE063
；
S'13、旋转平台4从0°位置沿第一预设方向的反方向旋转α度，记录α度位置时导航模块6所在位置E点坐标
Figure 138659DEST_PATH_IMAGE064
。
所述步骤S1，包括：
S''11、记录0°位置时导航模块6所在位置A点坐标
Figure 397602DEST_PATH_IMAGE065
；
S''12、旋转平台4从0°位置沿第一预设方向旋转α度，记录α度位置时导航模块6所在位置B点坐标
Figure 620773DEST_PATH_IMAGE066
；
S''13、旋转平台4从0°位置沿第一预设方向的反方向旋转α度，记录α度位置时导航模块6所在位置E点坐标
Figure 75894DEST_PATH_IMAGE067
；
S''14、重复执行S'11至S'13至少一次；
S''15、将各A点坐标求平均值得到A点坐标
Figure 864859DEST_PATH_IMAGE068
，将各B点坐标求平均值得到B点坐标
Figure 497965DEST_PATH_IMAGE069
，将各E点坐标求平均值得到E点坐标
Figure 942853DEST_PATH_IMAGE070
；如图2所示。
所述步骤S2，包括：
S'21、通过B点坐标
Figure 952397DEST_PATH_IMAGE071
和E点坐标
Figure 48398DEST_PATH_IMAGE072
，获得线段BE的中点F的坐标为
Figure 914723DEST_PATH_IMAGE073
；
S'22、基于A点坐标
Figure 581328DEST_PATH_IMAGE074
和F点坐标
Figure 394563DEST_PATH_IMAGE075
，获得向量
Figure 892540DEST_PATH_IMAGE076
；
S'23、基于向量
Figure 867450DEST_PATH_IMAGE077
和α，获得
Figure 539127DEST_PATH_IMAGE078
；
S'24、基于
Figure 890474DEST_PATH_IMAGE078
、
Figure 508537DEST_PATH_IMAGE079
的单位向量以及F点坐标，获得C点坐标。
所述步骤S1之前，还包括：旋转平台4从0°位置沿第一预设方向的反方向旋转第一预设角度；和/或
旋转平台4每次从0°位置旋转α度后，继续沿原来方向旋转第二预设角度后，再反方向回至α度位置，并再次读取导航模块6输出的坐标。通过该技术方案可以减小尺隙误差。通常，机巢旋转平台4多采用齿轮传动，由于加工误差和装配误差，使齿轮之间存在间隙而产生齿隙误差，造成伺服控制***和旋转平台4之间的运动控制有时会存在不同步的现象。当旋转平台4运动换向时，齿隙会引起伺服控制元件的空走，导致旋转平台4由正转变为反转时形成反向偏差，影响基于齿轮传动的定位精度。通过该实施例本发明减小了由旋转平台4正反转带来的齿隙误差。
所述机巢还包括顶盖，所述步骤S1之前，还包括：打开机巢顶盖2并判断机巢顶盖2是否打开到位，若到位，则执行步骤S1；否则，则不执行。
实施例2：
一种无人机机巢方位标定装置，包括机巢1和无人机5，所述机巢1包括舱体3和安装在舱体3顶部的旋转平台4，旋转平台4顶部用于停放无人机5，所述无人机5纵向位置与旋转平台4的x方向平行，无人机5机头部安装有导航模块6，还包括：
控制模块，用于按照第一预设方向旋转所述旋转平台4；
数据处理模块，用于基于导航模块6读取的数据，按照实施例1所述的方法，获得旋转平台4的方位角。
实施例3：
一种无人机机巢方位标定装置，包括机巢1和无人机5，所述机巢1包括舱体3和安装在舱体3顶部的旋转平台4，所述机巢还包括机巢顶盖2，旋转平台4顶部用于停放无人机5，所述无人机5纵向位置与旋转平台4的x方向平行，无人机5机头部安装有导航模块6，所述的自动标定方法包括以下步骤：
包括如下步骤：
步骤1：打开机巢顶盖2;
步骤2：机巢顶盖2是否打开到位，若到位，执行步骤3，如不到位，返回步骤2，记初始机头方向为0°；
步骤3：将旋转平台4多次旋转至0°位置以及0°位置同侧的α度位置，通过无人机5机头安装的导航模块6分别记录多组0°位置以及α度位置时的RTK数据，根据多组RTK数据，完成机巢初始方向角度θ的计算。
本发明还具有如下技术特征：
步骤3具体包括如下步骤：
步骤3.1：旋转平台4逆时针旋转角度γ后停止，γ小于10°，优选为5°；
步骤3.2：旋转平台4顺时针旋转至0°位置时，通过无人机5机头安装的导航模块6记录RTK的数据
Figure 654348DEST_PATH_IMAGE080
；
其中，
Figure 561124DEST_PATH_IMAGE081
为第1个0°点纬度值，
Figure 512899DEST_PATH_IMAGE082
为第1个0°点经度值，
Figure 437999DEST_PATH_IMAGE083
为第1个0°点海拔高度值，在同一转台平面上，海拔高度值相同，记为
Figure 754711DEST_PATH_IMAGE084
，即有
Figure 148783DEST_PATH_IMAGE085
；
步骤3.3：旋转平台4顺时针旋转至α度位置时，α值建议大于5°，记录RTK的数据
Figure 841932DEST_PATH_IMAGE086
，
Figure 434588DEST_PATH_IMAGE087
为第1个B点纬度值，
Figure 905889DEST_PATH_IMAGE088
第1个B点经度值，
Figure 787257DEST_PATH_IMAGE089
为第1个B海拔高度值，旋转平台4继续保持顺时针方向旋转，旋转至β后停止，这里，0°<β-α<10°；
步骤3.4：旋转平台4逆时针旋转至初始角度α位置时，记录α位置的RTK数据
Figure 80836DEST_PATH_IMAGE090
，
Figure 731260DEST_PATH_IMAGE091
为第2个α点纬度值，
Figure 655353DEST_PATH_IMAGE092
为第2个α点经度值，
Figure 7706DEST_PATH_IMAGE093
为第2个α点海拔高度值；
步骤3.5：旋转平台4逆时针旋转至0°位置时，记录0°位置的RTK数据
Figure 777079DEST_PATH_IMAGE094
，
Figure 344327DEST_PATH_IMAGE095
为第2个0°位置处的纬度值，
Figure 439322DEST_PATH_IMAGE096
为第2个0°点经度值，
Figure 764124DEST_PATH_IMAGE097
为第2个0°点海拔高度值；
步骤3.6：重复步骤3.3、步骤3.4和步骤3.5，多次记录0°位置时的RTK数据
Figure 854964DEST_PATH_IMAGE098
和α位置的RTK数据
Figure 479980DEST_PATH_IMAGE099
；
其中：
Figure 542614DEST_PATH_IMAGE100
为第n个0°点纬度值，
Figure 620292DEST_PATH_IMAGE101
为第n个0°点经度值，
Figure 731467DEST_PATH_IMAGE102
为第n个0°点海拔高度值；
Figure 460258DEST_PATH_IMAGE103
为第n个α点纬度值，
Figure 365897DEST_PATH_IMAGE104
第n个α点经度值，
Figure 727608DEST_PATH_IMAGE105
为第n个α海拔高度值；
步骤3.7：将多次测量值求平均值
Figure 908054DEST_PATH_IMAGE106
，实现机巢0°位置的高精度测量；
Figure 225771DEST_PATH_IMAGE107
步骤3.8：将多次测量值求平均值
Figure 833470DEST_PATH_IMAGE108
，实现机巢α位置的高精度测量；
Figure 682478DEST_PATH_IMAGE109
步骤3.9：根据
Figure 666614DEST_PATH_IMAGE110
和
Figure 855150DEST_PATH_IMAGE111
完成机巢初始方向角度θ的计算。
所述的步骤3.9具体包括以下步骤：
步骤3.9.1：根据计算的0°位置坐标
Figure 617438DEST_PATH_IMAGE112
及α坐标位置
Figure 157004DEST_PATH_IMAGE113
，计算线段AB的中心位置D坐标，
Figure 475990DEST_PATH_IMAGE114
，
Figure 784612DEST_PATH_IMAGE115
，
Figure 468534DEST_PATH_IMAGE116
，
Figure 747593DEST_PATH_IMAGE117
步骤3.9.2：假设转台中心C点坐标为
Figure 807953DEST_PATH_IMAGE118
，则
Figure 767819DEST_PATH_IMAGE119
Figure 153801DEST_PATH_IMAGE120
步骤3.9.3：由步骤3.9.1及3.9.2可解出转台中心C的坐标
Figure 136800DEST_PATH_IMAGE121
，其中
Figure 515698DEST_PATH_IMAGE122
Figure 533332DEST_PATH_IMAGE123
或
Figure 824636DEST_PATH_IMAGE124
Figure 560511DEST_PATH_IMAGE125
上式中，
Figure 24991DEST_PATH_IMAGE126
步骤3.9.4：由步骤3.9.3计算
Figure 411978DEST_PATH_IMAGE127
，根据
Figure 608605DEST_PATH_IMAGE128
可实现机巢初始方向角度θ的计算，具体计算方法如下：
正北方向单位向量：
Figure 831775DEST_PATH_IMAGE129
初始飞机机头朝向与正北的夹角θ满足：
Figure 834367DEST_PATH_IMAGE130
，
Figure 826593DEST_PATH_IMAGE131
实施例4：
与实施例3不同的是，在步骤3中旋转平台4的旋转方式不同，具体如下：
步骤3.1：旋转平台4逆时针旋转角度γ后停止，γ小于10°，优选为5°；
步骤3.2：旋转平台4顺时针旋转至0°位置时，通过无人机5机头安装的导航模块6记录RTK的数据
Figure 708968DEST_PATH_IMAGE132
，即A点坐标；
其中，
Figure 419435DEST_PATH_IMAGE133
为0°点纬度值，
Figure 960137DEST_PATH_IMAGE134
为0°点经度值，
Figure 72450DEST_PATH_IMAGE135
为0°点海拔高度值，在同一转台平面上，海拔高度值相同，记为
Figure 610879DEST_PATH_IMAGE136
，即有
Figure 49120DEST_PATH_IMAGE137
；
步骤3.3：旋转平台4顺时针旋转至α度位置时，α值建议大于5°，记录RTK的数据
Figure 596776DEST_PATH_IMAGE138
，即B点坐标，
Figure 563595DEST_PATH_IMAGE139
为B点纬度值，
Figure 600821DEST_PATH_IMAGE140
第1个B点经度值，
Figure 20301DEST_PATH_IMAGE141
为第1个B海拔高度值；
步骤3.4：旋转平台4旋转至0°后再逆时针旋转α位置时，记录此时的RTK数据
Figure 620916DEST_PATH_IMAGE142
，即E点坐标，
Figure 176662DEST_PATH_IMAGE143
为E点纬度值，
Figure 588052DEST_PATH_IMAGE144
为E点经度值，
Figure 291566DEST_PATH_IMAGE145
为E点海拔高度值；
步骤3.5：通过B点坐标
Figure 181024DEST_PATH_IMAGE146
和E点坐标
Figure 106124DEST_PATH_IMAGE147
，获得线段BE的中点F的坐标为
Figure 485153DEST_PATH_IMAGE148
。
步骤3.6：基于A点坐标
Figure 879225DEST_PATH_IMAGE149
和F点坐标
Figure 572374DEST_PATH_IMAGE150
，获得向量
Figure 837134DEST_PATH_IMAGE151
；
步骤3.7：基于向量
Figure 839594DEST_PATH_IMAGE152
和α，获得
Figure 517700DEST_PATH_IMAGE153
，计算公式为：
Figure 748961DEST_PATH_IMAGE154
步骤3.8：基于
Figure 399385DEST_PATH_IMAGE155
、
Figure 57899DEST_PATH_IMAGE156
的单位向量以及F点坐标，获得C点坐标：
Figure 678761DEST_PATH_IMAGE157
其中，
Figure 510451DEST_PATH_IMAGE158
表示
Figure 280961DEST_PATH_IMAGE159
的单位向量，由此可得x和y的值。
步骤3.9：计算
Figure 844797DEST_PATH_IMAGE160
，根据
Figure 497495DEST_PATH_IMAGE161
可实现机巢初始方向角度θ的计算，具体计算方法如下：
正北方向单位向量：
Figure 336138DEST_PATH_IMAGE162
初始飞机机头朝向与正北的夹角θ满足：
Figure 679264DEST_PATH_IMAGE163
，
Figure 945160DEST_PATH_IMAGE164
实施例5：
与实施例4不同的是步骤3.3后，在α度位置继续沿顺时针旋转至2α度位置，即在α度位置再继续转α角，记录此时的RTK数据
Figure 22838DEST_PATH_IMAGE165
，即E点坐标，计算方法与实施例2中的步骤3.5至步骤3.9原理一直，此处不再赘述。
本发明的一个实施例中，为了提高精度，在实施例2和实施例3中也可基于实施例1同样的原理采用多次旋转测量，求取平均值的方法，详细计算方法参见实施例1中的步骤3.8。
此外实施例4和实施例5中，也可以采用实施例1中步骤3.1和步骤3.3的方式减小尺隙误差。
对比例1：
采用传统方法进行定机巢方位标定时，无人机5降落时出现位置偏差，无法降于旋转平台4的中间位置，出现较大的偏差，使得无人机5无法正常归中，存在无人机5坠地的危险。
以上所述，仅是本发明的较优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机机巢方位标定方法，所述机巢（1）包括舱体（3）和安装在舱体（3）顶部的旋转平台（4），旋转平台（4）顶部停放无人机，所述无人机纵向位置与旋转平台x方向平行，无人机机头部安装有导航模块（6），以无人机机头初始方向为旋转平台初始方向，记为0°；
其特征在于，包括如下步骤：
S1、将旋转平台（4），从0°位置按照第一预设方向旋转α度至少1次，5°<α<355°，通过无人机机头安装的导航模块（6）分别记录每次0°位置时导航模块（6）所在位置A点坐标以及α度位置时导航模块（6）所在位置B点坐标，基于记录结果确定A点坐标
Figure 956002DEST_PATH_IMAGE001
和B点坐标
Figure 971101DEST_PATH_IMAGE002
；
S2、基于所述A点坐标
Figure 657297DEST_PATH_IMAGE003
和B点坐标
Figure 457763DEST_PATH_IMAGE004
获得旋转平台的旋转中心C点坐标为
Figure 587524DEST_PATH_IMAGE005
；
S3、基于记录的A点坐标及所述旋转中心C点坐标确定旋转平台向量
Figure 309492DEST_PATH_IMAGE006
；
S4、基于所述旋转平台向量
Figure 799379DEST_PATH_IMAGE007
与第二预设方向的单位向量获得旋转平台的方位角；
所述第二预设方向指正北、正南、正东、正西方向中的任意一个方向。
2.如权利要求1所述无人机机巢方位标定方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：
S11、记录0°位置时导航模块（6）所在位置A点坐标
Figure 392035DEST_PATH_IMAGE008
；
S12、旋转平台（4）从0°位置沿第一预设方向旋转α度，记录α度位置时导航模块（6）所在位置B点坐标
Figure 268198DEST_PATH_IMAGE009
；
S13、旋转平台（4）从α度位置沿第一预设方向的反方向旋转至0°位置；
S14、重复执行S11至S13至少一次；
S15、将各A点坐标求平均值得到A点坐标
Figure 211883DEST_PATH_IMAGE010
，将各B点坐标求平均值得到B点坐标
Figure 771040DEST_PATH_IMAGE011
。
3.如权利要求1所述无人机机巢方位标定方法，其特征在于，所述步骤S2，包括：
S21、通过A点坐标
Figure 234514DEST_PATH_IMAGE012
和B点坐标
Figure 955345DEST_PATH_IMAGE004
，获得AB的中点D的坐标为
Figure 386326DEST_PATH_IMAGE013
，以及向量
Figure 483595DEST_PATH_IMAGE014
；
S22、计算向量
Figure 300111DEST_PATH_IMAGE015
；
S23、基于向量
Figure 191843DEST_PATH_IMAGE016
和向量
Figure 906858DEST_PATH_IMAGE017
的点积计算x值和y值，获得C点坐标
Figure 292971DEST_PATH_IMAGE018
。
4.如权利要求1所述无人机机巢方位标定方法，其特征在于，所述步骤S4，包括：
S41、基于C点坐标和A点坐标获得
Figure 714725DEST_PATH_IMAGE019
；
S42、基于第二预设方向的单位向量与所述
Figure 42939DEST_PATH_IMAGE020
，获得
Figure 231868DEST_PATH_IMAGE020
的方位角。
5.如权利要求1所述无人机机巢方位标定方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：
S'11、记录0°位置时导航模块（6）所在位置A点坐标
Figure 936519DEST_PATH_IMAGE021
；
S'12、旋转平台（4）从0°位置沿第一预设方向旋转α度，记录α度位置时导航模块（6）所在位置B点坐标
Figure 478358DEST_PATH_IMAGE022
；
S'13、旋转平台（4）从0°位置沿第一预设方向的反方向旋转α度，记录α度位置时导航模块（6）所在位置E点坐标
Figure 977473DEST_PATH_IMAGE023
。
6.如权利要求1所述无人机机巢方位标定方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：
S''11、记录0°位置时导航模块（6）所在位置A点坐标
Figure 355496DEST_PATH_IMAGE024
；
S''12、旋转平台（4）从0°位置沿第一预设方向旋转α度，记录α度位置时导航模块（6）所在位置B点坐标
Figure 598258DEST_PATH_IMAGE025
；
S''13、旋转平台（4）从0°位置沿第一预设方向的反方向旋转α度，记录α度位置时导航模块（6）所在位置E点坐标
Figure 994605DEST_PATH_IMAGE026
；
S''14、重复执行S''11至S''13至少一次；
S''15、将各A点坐标求平均值得到A点坐标
Figure 664620DEST_PATH_IMAGE027
，将各B点坐标求平均值得到B点坐标
Figure 28474DEST_PATH_IMAGE028
，将各E点坐标求平均值得到E点坐标
Figure 809349DEST_PATH_IMAGE029
。
7.如权利要求5或6所述无人机机巢方位标定方法，其特征在于，所述步骤S2，包括：
S'21、通过B点坐标
Figure 325781DEST_PATH_IMAGE030
和E点坐标
Figure 901118DEST_PATH_IMAGE029
，获得线段BE的中点F的坐标为
Figure 253733DEST_PATH_IMAGE031
；
S'22、基于A点坐标
Figure 838299DEST_PATH_IMAGE012
和F点坐标
Figure 209237DEST_PATH_IMAGE031
，获得向量
Figure 221055DEST_PATH_IMAGE032
；
S'23、基于向量
Figure 93590DEST_PATH_IMAGE033
和α，获得
Figure 481846DEST_PATH_IMAGE034
；
S'24、基于
Figure 910553DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 93273DEST_PATH_IMAGE036
的单位向量以及F点坐标，获得C点坐标。
8.如权利要求1所述无人机机巢方位标定方法，其特征在于，
所述步骤S1之前，还包括：旋转平台（4）从0°位置沿第一预设方向的反方向旋转第一预设角度；
旋转平台（4）每次从0°位置旋转α度后，继续沿原来方向旋转第二预设角度后，再反方向回至α度位置，并再次读取导航模块（6）输出的坐标。
9.如权利要求1所述无人机机巢方位标定方法，其特征在于，所述机巢还包括机巢顶盖（2），所述步骤S1之前，还包括：
打开机巢顶盖（2）并判断机巢顶盖（2）是否打开到位，若到位，则执行步骤S1；否则，则不执行。
10.一种无人机机巢方位标定装置，包括机巢（1）和无人机（5），所述机巢（1）包括舱体（3）和安装在舱体（3）顶部的旋转平台（4），旋转平台（4）顶部用于停放无人机（5），所述无人机（5）纵向位置与旋转平台x方向平行，无人机（5）机头部安装有导航模块（6），其特征在于，还包括：控制模块，用于按照第一预设方向旋转所述旋转平台（4）；
数据处理模块，用于基于导航模块（6）读取的数据，按照权利要求1至9任一项所述的方法，获得旋转平台的方位角。
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