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《慣性光流磁組合導(dǎo)航技術(shù)在四旋翼飛行器中的應(yīng)用.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、156傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第1期＼DOI：10：13873／J．1000-9787(2016)01--0156-05應(yīng)用技術(shù)s＼P慣性／光流／磁組合導(dǎo)航技術(shù)在四旋翼飛行器中的應(yīng)用楊天雨，賈文峰，賴際舟，鄧一民(南京航空航天大學(xué)導(dǎo)航研究中心，江蘇南京210016)摘要：微小型無人飛行器(MUAV)通常采用微慣~／GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)提供載體速度、位置、姿態(tài)等參數(shù)。然而GPS信號易受干擾，且面對特殊環(huán)境(如高樓林立
2、的街道、隧道、峽谷等)易出現(xiàn)信號丟失情況，難以滿足飛行器的自主安全飛行要求。為解決該問題，設(shè)計(jì)基于光流法輔助微慣性導(dǎo)航的無GPS自主導(dǎo)航方案，提出了一種基于無味卡爾曼濾波(UKF)的非線性融合導(dǎo)航方法，基于四旋翼飛行器的懸停和飛行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該方案具有成本低、導(dǎo)航自主性強(qiáng)、精度高的優(yōu)點(diǎn)，具有一定的應(yīng)用參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：慣性／光流／磁組合；多傳感器；信息融合；無味卡爾曼濾波中圖分類號：V249文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000-9787(2016)01-0156-05Applica
3、tion0finertial／0ptical-flow／magneticintegratednavi"gRatitontechniqueinqluadrotorheliocopoter_YANGTian·yu，JIAWen-feng，LAIji-zhou，DENGYi—rain(NavigationResearchCenter，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：MEMS—inert
4、ial／GPSintegratednavigationsystemisusuallyusedinMUAVtoprovideparametersofitsvelocity，position，attitude．However，GPSissusceptibletointerferenceincomplexenvironment，suchashigh—risestreet，tunnels，canyon，etc，whichwillnotsatisfythesafetyneedsofautonomousfl
5、ight．Tosolvethisproblem，aMEMS-inertial／0ptical--flowautonomousnavigationschemewithoutGPSandanalyzedbasedonanon-linearfusednavigationmethodbasedonunscentedKalmanfiltering(UKF)fusiontechnologyisproposed，hoveringandwaypointflightexperimentsofquadrotorhe
6、licopterareconductedtoverifythesystemperformance．Experimentalresultsshowthattheinertial／optical—flow／magnetometerintegratedsystemhasadvantagessuchaslow-cost，strongautonomyofnavigationandhighprecision，whichimpliespracticalapplicationvalueofMUAV．Keywor
7、ds：inertial／optical—flow／magneticintegrated；multi—sensors；informationfusion；unscentedKalmanfiltering(UKF)0引言本文在MEMS微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)上，提出一種慣光流(optical—flow，OF)的概念最早來自于昆蟲在運(yùn)動性／光流／磁傳感器數(shù)據(jù)融合方案。針對四旋翼飛行器的系過程中，四周環(huán)境的灰度模式在視網(wǎng)膜(即成像面)上形成統(tǒng)非線性強(qiáng)的特點(diǎn)，采用無跡卡爾曼濾波(unscentedKalman一
8、系列連續(xù)變化的圖像，產(chǎn)生了像素強(qiáng)度的時(shí)域變化。filtering，UKF)方法實(shí)時(shí)更新系統(tǒng)非線性狀態(tài)并量測，提高四光流傳感器根據(jù)光流成像原理制作，集圖像采集與圖像分旋翼飛行器在無GPS條件下的測速和定位能力J?；趯?shí)析處理功能于一體，利用視覺傳感器獲取運(yùn)動中的物體圖際四旋翼飛行器的實(shí)驗(yàn)表明，該融合方案能提供較為準(zhǔn)確像，并由內(nèi)嵌的光流算法得到載體的相應(yīng)導(dǎo)航參數(shù)。的載體速度、位置信息，滿足四旋翼飛行器在無GPS或GPS借助于光流傳感器的光流法導(dǎo)航不需要提前預(yù)知周邊緊急失效情況下所需的導(dǎo)航精度和可靠性
