無人機(jī)姿態(tài)測算及其誤差補(bǔ)償研究.pdf

1、航向角與姿態(tài)角作為無人機(jī)的重要飛行控制參數(shù),對無人機(jī)的功能開發(fā)及作業(yè)性能起著至關(guān)重要的作用。隨著微機(jī)電系統(tǒng)制造技術(shù)的發(fā)展,微慣性傳感器及其組合測量單元在無人機(jī)的導(dǎo)航與控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。但是采用微機(jī)械陀螺測量姿態(tài)存在因隨機(jī)漂移帶來的累積誤差,以及采用加速度計(jì)測量姿態(tài)受運(yùn)動加速度的影響,都不能很好地獲得準(zhǔn)確穩(wěn)定的姿態(tài)測量值。
　　 針對無人機(jī)姿態(tài)測量系統(tǒng)存在的上述問題,本文展開了對采用陀螺儀、加速度計(jì)、磁強(qiáng)計(jì)和GPS進(jìn)行姿

2、態(tài)測量的解算算法及誤差補(bǔ)償算法的研究。論文首先對陀螺儀隨機(jī)漂移噪聲進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,得到了隨機(jī)漂移的1階AR模型與白噪聲統(tǒng)計(jì)特性。然后對基于陀螺儀的姿態(tài)更新算法計(jì)算精度與數(shù)值實(shí)現(xiàn)進(jìn)行深入理論研究,選擇了基于四階龍格庫塔法的四元數(shù)姿態(tài)解算算法。最后提出了采用組合測量的思想,運(yùn)用加速度計(jì)和磁強(qiáng)計(jì)測量的姿態(tài)值來補(bǔ)償陀螺隨機(jī)漂移誤差,研究了基于姿態(tài)四元數(shù)誤差的擴(kuò)展卡爾曼濾波算法及其具體實(shí)現(xiàn),并將模糊推理規(guī)則與GPS測出的運(yùn)動加速度引入到實(shí)際卡爾曼濾