一种用于仿生导航无人机航姿求解的混合滤波方法

论文摘要

针对现有组合导航系统易被干扰欺骗以及姿态求解精度不足的问题,设计了惯性测量单元(IMU)与偏振光传感器组成的航姿参考系统(AHRS)。同时,考虑到传统的姿态求解方法精度不高,提出了一种用于仿生导航无人机航姿求解的混合滤波方法。将Mahony滤波后的姿态值作为系统观测量,再结合扩展卡尔曼滤波(EKF)实现传感器数据的深层融合,以获得高精度的姿态角信息。实验结果表明:在静态环境下采用混合滤波方法求解的姿态值能有效滤除偏振光传感器和加速度计内部噪声干扰,其稳定性明显优于两种方法各自求解时的情况;在动态实验中该方法能有效抑制单独采用Mahony滤波时存在的超调问题,表现出更高的动态解算精度,从而为偏振光组合导航系统提供了更精确的姿态估计信息。

论文目录

• 0 引言
• 1 偏振光分布模式及传感器测量模型
•   1.1 偏振光分布模式
•   1.2 偏振光传感器测量模型
• 2 仿生导航混合滤波方法设计
•   2.1 基于Mahony滤波的航姿求解方法
•   2.2 融合EKF的混合滤波姿态解算方法
•     （1） 状态量与状态方程的选取及建立
•     （2） 观测量与观测方程的选取及建立
•     （3） 卡尔曼滤波算法更新过程
•       1) 基于状态转移矩阵的状态预测方程为
•       2) 状态预测协方差矩阵为
•       3) 卡尔曼滤波增益更新方程为
•       4) 系统状态更新方程为
•       5) 状态协方差矩阵更新方程为
• 3 算法验证与测试分析
•   3.1 静态环境验证分析
•   3.2 动态环境验证分析
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 金仁成,谢林达,魏巍,蔚彦昭

关键词: 组合导航系统,偏振光传感器,混合滤波,无人机,姿态求解

来源: 导航定位与授时 2019年05期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 航空航天科学与工程,无线电电子学

单位: 大连理工大学机械工程学院

基金: 国家重点基础研究发展计划(973计划)(2011CB302101,2011CB302105),中央高校基本科研业务费专项基金(DUT19LAB11)

分类号: V279;V249;TN713

DOI: 10.19306/j.cnki.2095-8110.2019.05.010

页码: 74-81

总页数: 8

文件大小: 2175K

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