某无人直升机高度测量系统融合方法

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1、2010-02兵工自动化29(2)OrdnanceIndustryAutomation·85·doi:10.3969/j.issn.1006-1576.2010.02.027某无人直升机高度测量系统融合方法112谢勇，陈照海，陈万法（1.南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016；2.山东鲁碧建材有限公司，山东莱芜271103）摘要：为得到更加准确的垂向加速度信息，提高高度信息的估算，通过组合气压高速传感器、全球定位系统（GPS）和捷联式线加速度计，建立一种具有较高精度的无人直升机高度测量系统。对传感器的特性进行分析，根据某无人直升机的运动

2、学和传感器测量模型，采用噪声淹没技术建立了高度测量系统的状态方程和量测方程，最后，采用集中式卡尔曼滤波技术得到了无人直升机高度的估计，并对无人直升机在中高空的进行了全数字仿真实验。仿真结果表明，相比用单个传感器的高度测量方式，该系统的高度测量具有较高的精度。关键词：气压高度传感器；GPS；捷联式线加速度计；噪声淹没技术；集中式卡尔曼滤波中图分类号：V328.5;V279文献标识码：AMethodofAltitudeMeasureSystemFusionforCertainUnmannedHelicopter112XIEYong,CHENZhao-

3、hai,CHENWan-fa(1.CollegeofAutomation,NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics,Nanjing,210016,China;2.ShandongLubiBuildingMaterialsCo.,Ltd.,Laiwu271103,China)Abstract:Forgettingmoreexactverticalaccelerationinformationandimprovingthealtitudeestimate,analtitudemeasuresystemfo

4、runmannedhelicopterwithhighprecisionispresentedbasedonthebarometricaltitudesensor,GPSandstrapdownaccelerometer.Afteranalyzingthesensors’factors,stateequationandmeasuringequationofthesystemareestablishedaccordingtokinematicsandsensorsmeasuringprincipleofcertainunmannedhelicopt

5、erandnoisedrownedtechnology.Usingcentralkalmanfilterisusedtoestimatethealtitudeandfulldigitizedsimulationexperimentiscarriedoutoftheunmannedhelicopter.Simulationresultsshowthataltitudemeasurementofthesystemcangivemoreaccurateestimationthanonesensor.Keywords:Barometricaltitude

6、sensor;Globalpositioningsystem;Strapdownaccelerometer;Noisedrownedtechnology;Centralkalmanfilter0引言机机载的气压高度传感器测高的标准压高公式为：-bRg/n无人直升机的高度信息通常由气压式高度传感TbpHH=-1+H(1)b器获取，但测量误差会因高度的降低而增大。虽然bpbGPS接收机定位准确度高，但有时很容易引起无人式中，H和T分别为相应大气层的重力势高度bb直升机定位系统瘫痪。加速度计能反映高度方向的和大气温度的下限值

7、；b为温度的垂直变化率；gn速度变化，短时间内通过对加速度两次积分可得到为标准自由落体加速度；p为相应大气层大气压力高度信息，但长时间误差会积累。目前，国内外无b人直升机高度测量用到融合的思想[1]，但无人直升的下限；p为任意高度的大气压力；R为空气专用H机的速度测量是空速，在考虑大气随机运动的情况气体常数。设气压高度传感器的量测方程为：下，和真实的地速有误差，且不可预测。而加速度h=(1+l)hb+'+e(2)athh1是绝对的，只要引入无人直升机的姿态信息，便可'式中，bh为系统误差；e1为测量噪声；lh为尺得到较准确的垂向加速度信息，有利于

8、高度信息的'度因子误差；h为真实高度。设偏差b=lhb+，可得：估计。故通过组合气压高度传感器、GPS和加速度hh计，建立具有较高精度的