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龍圖騰網(wǎng)獲悉南京模幻天空航空科技有限公司;南京邁杰科信息技術(shù)有限公司申請(qǐng)的專利用于震動(dòng)環(huán)境下的無(wú)云臺(tái)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償水流速測(cè)量系統(tǒng)獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN120275675B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-19發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202510756616.X，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01P21/02；該發(fā)明授權(quán)用于震動(dòng)環(huán)境下的無(wú)云臺(tái)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償水流速測(cè)量系統(tǒng)是由蔡亮;陳堯設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2025-06-09向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本用于震動(dòng)環(huán)境下的無(wú)云臺(tái)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償水流速測(cè)量系統(tǒng)在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明公開(kāi)了用于震動(dòng)環(huán)境下的無(wú)云臺(tái)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償水流速測(cè)量系統(tǒng)，包括多源傳感器模塊、動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊、自適應(yīng)卡爾曼濾波器組和數(shù)據(jù)可信度評(píng)估模塊；多源傳感器模塊用于分別采集平臺(tái)姿態(tài)信息、水流原始速度以及平臺(tái)高度；動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊包括姿態(tài)解算子模塊和誤差計(jì)算子模塊，實(shí)現(xiàn)無(wú)云臺(tái)結(jié)構(gòu)條件下的流速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；自適應(yīng)卡爾曼濾波器組包括角速度濾波器和流速濾波器，角速度濾波器根據(jù)平臺(tái)角運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波參數(shù)，流速濾波器根據(jù)雷達(dá)測(cè)得水流信號(hào)的有效性動(dòng)態(tài)切換處理策略；數(shù)據(jù)可信度評(píng)估模塊，用于基于滑動(dòng)窗口方差?趨勢(shì)聯(lián)合檢測(cè)算法進(jìn)行穩(wěn)定性判斷。本發(fā)明融合姿態(tài)解算與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)震動(dòng)環(huán)境下無(wú)云臺(tái)平臺(tái)水流速精準(zhǔn)測(cè)量。

本發(fā)明授權(quán)用于震動(dòng)環(huán)境下的無(wú)云臺(tái)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償水流速測(cè)量系統(tǒng)在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.用于震動(dòng)環(huán)境下的無(wú)云臺(tái)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償水流速測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括多源傳感器模塊、動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊、自適應(yīng)卡爾曼濾波器組和數(shù)據(jù)可信度評(píng)估模塊； 所述多源傳感器模塊包括三軸MEMS慣性測(cè)量單元、毫米波雷達(dá)流速傳感器和超聲波高度計(jì)，用于分別采集平臺(tái)姿態(tài)信息、水流原始速度以及平臺(tái)高度； 所述動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊包括姿態(tài)解算子模塊和誤差計(jì)算子模塊，所述姿態(tài)解算子模塊用于基于所述平臺(tái)姿態(tài)信息進(jìn)行姿態(tài)解算，實(shí)時(shí)估算平臺(tái)在震動(dòng)狀態(tài)下的姿態(tài)變化；所述誤差計(jì)算子模塊根據(jù)平臺(tái)姿態(tài)信息和角速度變化情況，去除所述水流原始速度中由平臺(tái)自身運(yùn)動(dòng)引入的誤差速度分量，實(shí)現(xiàn)無(wú)云臺(tái)結(jié)構(gòu)條件下的流速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償； 所述自適應(yīng)卡爾曼濾波器組包括角速度濾波器和流速濾波器，所述角速度濾波器根據(jù)平臺(tái)角運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波參數(shù)，所述流速濾波器根據(jù)雷達(dá)測(cè)得水流信號(hào)的有效性動(dòng)態(tài)切換處理策略，分別針對(duì)零值、小信號(hào)和有效信號(hào)進(jìn)行不同的濾波處理； 所述數(shù)據(jù)可信度評(píng)估模塊，用于基于滑動(dòng)窗口方差-趨勢(shì)聯(lián)合檢測(cè)算法，對(duì)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償及濾波處理后的水流測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定性判斷； 所述姿態(tài)解算子模塊采用Mahony互補(bǔ)濾波算法與四階龍格-庫(kù)塔積分方法對(duì)平臺(tái)姿態(tài)信息進(jìn)行姿態(tài)解算，所述Mahony互補(bǔ)濾波算法基于三軸陀螺儀和加速度計(jì)測(cè)量信息，通過(guò)非線性誤差反饋實(shí)現(xiàn)角速度修正，包括： 設(shè)為平臺(tái)在時(shí)刻的姿態(tài)四元數(shù)，表示平臺(tái)從慣性坐標(biāo)系到機(jī)體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，初始值為單位四元數(shù)； 獲取三軸陀螺儀測(cè)得的角速度向量，其中分別為繞X、Y、Z軸的角速度，并獲取加速度計(jì)測(cè)得的重力方向向量； 基于姿態(tài)四元數(shù)計(jì)算當(dāng)前估算的重力方向向量： ； 其中，表示姿態(tài)四元數(shù)的共軛四元數(shù)，表示四元數(shù)乘法運(yùn)算； 將加速度計(jì)測(cè)得的重力方向向量與當(dāng)前估算的重力方向向量進(jìn)行向量叉乘運(yùn)算，得到重力方向誤差向量； 構(gòu)造帶比例-積分反饋的校正角速度向量： ； 其中，表示比例增益系數(shù)，表示積分增益系數(shù)，表示重力方向誤差向量的時(shí)間積分，并對(duì)應(yīng)構(gòu)造校正角速度四元數(shù)； 采用四階龍格-庫(kù)塔積分方法對(duì)四元數(shù)微分方程進(jìn)行數(shù)值積分，積分時(shí)間步長(zhǎng)為，更新過(guò)程為： ； ； ； ； 最終更新后的姿態(tài)四元數(shù)為： ； 其中，、、和表示龍格-庫(kù)塔積分的中間增量，反映微分變化趨勢(shì)，表示更新后的姿態(tài)四元數(shù)； 所述誤差計(jì)算子模塊包括雷達(dá)安裝參數(shù)在線校準(zhǔn)單元、波束方向補(bǔ)償單元和運(yùn)動(dòng)誤差速度補(bǔ)償單元； 所述雷達(dá)安裝參數(shù)在線校準(zhǔn)單元用于結(jié)合姿態(tài)解算子模塊輸出的更新后的姿態(tài)四元數(shù)，實(shí)時(shí)修正毫米波雷達(dá)在機(jī)體坐標(biāo)系中的安裝位置參數(shù)，所述安裝位置參數(shù)在線校準(zhǔn)功能滿足： ； 其中，表示毫米波雷達(dá)在機(jī)體坐標(biāo)系下的安裝位置向量，和表示毫米波雷達(dá)在機(jī)體水平面內(nèi)的標(biāo)稱安裝位置，和表示水平安裝偏差的在線修正值，表示列向量形式； 所述波束方向補(bǔ)償單元根據(jù)雷達(dá)波束方向與水平面之間的夾角，計(jì)算波束方向補(bǔ)償因子： ； 其中，表示雷達(dá)波束方向在平臺(tái)水平面的投影，基于姿態(tài)四元數(shù)對(duì)靜態(tài)波束方向向量旋轉(zhuǎn)得到，表示范數(shù)； 所述運(yùn)動(dòng)誤差速度補(bǔ)償單元計(jì)算平臺(tái)自身在三維空間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)水流原始速度的誤差速度分量： ； 其中，表示誤差速度分量，表示從機(jī)體坐標(biāo)系到慣性坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，表示角速度向量； 將所述誤差速度分量從水流原始速度中去除，實(shí)現(xiàn)在無(wú)云臺(tái)結(jié)構(gòu)條件下，對(duì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)引入誤差的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。

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