小型无人直升机高度测量模块设计.pdf

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1、文章编号：1001．9944(2014)09—0057—05小型无人直升机高度测量模块设计赵松涛．裴海龙(华南理_T-大学自主系统与网络控制教育部重点实验室，广州510640)摘要：为了提高无人机控制系统在自控飞行状态下的稳定性。必须提升高度数据的可靠性。文中提出2种方法实现这一日的：首先．通过对比当前主流的几款高度传感器的性能．挑选出一款合适的高度计取代现有高度计．该高度计很好地克服了原有高度计零点漂移大、精度差等缺点：再者，提出了一种自适应的卡尔曼滤波算法来克服现有的滤波算法无法在线调整滤波参数的缺点，该

2、算法引入了一个缩放因子来在线调整滤波参数。通过使用无人机在外场做实验．验证了新高度计的优越性和新算法的有效性。关键词：无人直升机；自适应卡尔曼滤波；气压计；高度测量中图分类号：TP202．47文献标志码：ADesignofAltitudeMeasurementModuleforUnmannedAerialVehicleZHAOSong—tao，PeiHai-long(KeyLaboratoryofAutonomousSystemsandNetworkedControl，MinistryofEducation，

3、SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract：Toenhancetheflightstabilityofunmannedaerialvehicleinautomode，theheightdata’Sreliabilitymustbeimproved．Toachievethisgoal，twodiferentmethodswereproposedhere．Firstly，onesuitablealtitudesensor，whow

4、ascapableofeliminatingtheoldsensor’Sweaknesslikebigzerodriftandpoorprecision，canbeselectedfrommanybycomparingtheirperformance．Secondly，anewself-adaptionKalmanfilteringalgorithmwasproposedtoim—provepresentsituationthatfilteringparameterscannotbeadaptedonline

5、．Thismethodwasrealizedbyintroducingascalefactorintothefilteringprocess．Byconductingexperimentsintheopenair，thenewsensor’Sadvantageandthenewalgorithm’Seffectivenesswereverified．Keywords：unmannedaerialvehicle(UAV)；self-adaptionKalmanfilteringalgorithm；baromet

6、er；altitudemeasurement在无人直升机的控制系统中，比较常用的是惯动飞行时．系统参数会以相当高的速度变化，这样导与GPS的组合导航。GPS导航主要提供系统的位对高度项的数据精度就提出了更高要求。现有高度置、速度、高度数据，但GPS数据中的高度项数据可计的精度无法满足要求。传感器必须要进行升级；靠性一直很低．当前的控制系统采用高度计对GPS无人直升机是一个高阶的非线性系统，系统本身传高度数据进行补偿，并采用扩展卡尔曼滤波器【1]EKF感器的误差漂移、载体机动引起的动态误差会给系(extende

7、dKalmanfilter)进行滤波。在进行高速机统数学模型的准确建立造成困难，采用常规的卡尔收稿El期：2014—06—13：修订13期：2014—07—03基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助(2014CB845301／2／3)；2013年度开放基金(1214)；国家自然科学基金资助项目(61174053)；华南理工大学中央高校基本科研业务费资助项目(2014ZP0021)作者简介：赵松涛(1988一)，男，在读硕士研究生，研究方向为小型无人机嵌入式系统设计。自动能与仪表2014(9)团曼

8、滤波不能保证滤波的最优性。针对控制系统这2个方面的需求，在参阅了当前主流高度传感器的性能参数后．选取了一款测量精度比较高的高度计替换当前的高度计．并根据实验结果验证更新的必要性：在参阅了自适应卡尔曼滤波相关理论[卅后．图2控制器的系统框图这里选取一种带缩放因子的自适应卡尔曼滤波阁Fig．2DiagramofcontrollersystemAKF(adaptiveKalmanfilter)来改进滤波器