一种小型无人机高度定位方法的研究与实现

简要介绍了小型无人机总体架构与自主飞行策略,在此基础上重点阐述了无人机高度测量与控制的硬件设计与软件算法实现.通过一种数据融合算法将GPS、声纳与气压计组成的多传感器高度测量数据处理后融合到GPS/INS组合导航系统中实现无人机的精确姿态控制与轨迹跟踪.实际飞行数据表明,飞控系统的硬件设计与软件算法实现配合良好,能达到预期的飞行效果.     

串级PID的无人机自主起降系统设计

简要介绍了小型无人机总体架构与自主飞行策略,在此基础上重点阐述了无人机自主起降系统相关的硬件结构与软件算法.通过将低空声纳测距系统与高空GPS定位系统的高度数据融合到GPS/INS组合导航系统中,实现小型无人机的自主起降.实际飞行数据表明该系统硬件设计与软件算法的实现配合良好,能达到平稳起降效果.     

一种小型无人机高度测量方法的研究与实现

为了满足某小型无人机飞行控制中对高度信号的采集与处理,提出了用无线电高度来确定基准高度,用气压高度来确定相对高度,用起飞点的实测温度进行补偿的设计思想,综合这3种手段来有效消除外界环境对气压高度测量精度的影响。传感器数据融合方面,利用飞行器运动学推算出的高度状态方程以及传感器观测模型,采用Kalm an滤波技术来估计和修正传感器的测量高度。测试结果表明,此方法得到了较准确的高度测量信息,可以满足无人机飞行控制的需求。     

MIMU/GPS组合导航系统小型化设计

为满足小型无人机、手持制导设备及无人探测车等对低成本轻重量导航系统需求,应用MEMS惯性测量单元和GPS接收机模块,完成MIMU/GPS组合导航系统小型化设计。组合导航计算模块基于DSP+FPGA+FLASH设计完成,实现多传感器通信、串并行数据转换及与上位机人机交互等功能。将计算模块、电源模块、MIMU及GPS接收机集成到嵌入式MIMU/GPS组合导航系统中,完成的系统直径80 mm,高度80 mm,质量不超过600 g。对集成后系统进行定点动姿态实验,结果表明:该组合导航系统定点位置测量精度在1 m以内,动姿态测量精度姿态角在0.1°以内,航向角在0.5°以内。     

小型飞行器高度定位数据融合方法

给出了一种小型飞行器高度定位的数据融合方法。根据飞行器运动方程 ,推导出了高度和飞行状态之间的关系 ,并由所得的飞行状态 ,利用Kalman滤波方法得到高度估计。根据实测值、最优估计值和GPS高度测量值进行数据融合 ,进一步对高度传感器定位误差进行修正。仿真和数据回放结果表明使用此方法可以得到飞行器更准确的定位。     

基于视觉/GPS/MEMS-INS数据融合的MUAV导航方案

提出了基于视觉/GPS/MEMS-SINS的微小型无人机（MUAV）数据融合导航方案,利用视觉测量和GPS测量分别与INS组成子滤波器系统,依靠主滤波器对2个子滤波器的估计值进行数据融合。通过仿真验证,说明提出的组合导航方案具有很高的导航精度,能够有效抑制MEMS-INS的漂移,并且在GPS信号失效时,具有很高的容错性能,能够保证导航系统的稳定性,具有一定的应用价值。     

基于EKF算法的太阳能无人机低成本飞控状态估计

当大展弦比太阳能无人机(UAV)采用由低成本传感器组成的飞控平台时,受限于传感器误差精度、无人机长航时、广域度的任务要求,传统数据融合算法无法实现其姿态、空速和风场长时间的准确和可靠估计.从飞控搭载的传感器测量原理出发,对测量过程的误差特性和温度影响进行建模,基于扩展卡尔曼滤波算法实现状态的可靠估计.首先,将压力传感器与惯导的数据进行融合以实现姿态估计;其次,结合无人机的布局特征将磁力计独立安装以实现航向估计;最后,融合GPS的数据进行导航估计.仿真结果表明,较传统的变增益估计算法(VGO),所提出算法的层次更分明,结果更可靠,而且可以与太阳能无人机的特征较好地结合.     

低空无人机航空摄影高度自动测量方法研究

为控制低空无人机摄影高度,获得更加清晰的地理信息图像,需要对低空无人机摄影高度自动测量方法进行优化研究;当前方法主要利用射影几何知识的自动化标定方法实现低空无人机航空摄影高度的自动测量;该方法存在噪声影响严重,且测量误差较大的问题;为此,提出一种基于多传感器与卡尔曼滤波相结合的低空无人机航空摄影高度自动测量方法;该方法首先通过分析气压测量法计算各种气压因素对低空无人机航空摄影高度的影响,然后推导出大气对流层内气压随低空无人机航空摄影高度的变化;然后采用双GPS系统同时工作,对GPS、气压高度计和IMU测量获得的低空无人机航空摄影高度信号进行冗余备份;采用基于二阶多项式的修正方法对低空无人机航空摄影传感器输出值进行补偿和修正;根据动力学方程建立低空无人机航空摄影的动力学方程获得高度测量状态方程;最后采用卡尔曼滤波的线性最小方差估计准则对低空无人机航空摄影高度进行均方差估计计算,实现低空高度自动测量与校正。实验结果表明,所提方法具有精度高、收敛性好且滤波效果理想的优势。     

多单片机通信的无人机飞行安控器设计

介绍无人机飞行安控器的工作原理和设计实现.以AT89C52单片机为核心处理器,辅以2片AT89C4051单片机,通过并行通信方式扩展其串行口,使其可以装订安控区域数据并且接收GPS或者仿真GPS数据信息,并将GPS数据信息及解算后的结果实时下传,通过科学的安控算法和策略,控制无人机在失控的情况下坠毁在安控线附近.实际应用表明,无人机飞行安控器的设计是有效和可靠的.     

基于加速度信息修正的四旋翼位置估计算法研究

针对单一的微传感器无法准确进行四旋翼无人机空间定位的问题,设计了一种多元信息融合的互补滤波算法用于无人机空间位置估计。该算法的核心思想为利用一类通用的辅助传感器如气压传感器,全球定位系统（GPS）以及微基站的测量信息对加速度传感器的测量信息进行实时修正,然后利用修正后的加速度信息积分估计四旋翼无人机的空间位置。本文在自主研制的飞行控制平台上验证了这种互补滤波算法的有效性。通过对比实验验证,利用本文设计的互补滤波算法可以使得无人机运动速度估计值以及空间位置估计值无偏差的收敛。飞行实验证明,将该互补滤波算法输出的速度以及位置估计信息应用于位置控制器中,可以实现无人机稳定的位置控制。