無人機航姿參考系統開發(fā)及信息融合算法研究.pdf

1、不論是控制或導航系統都需要準確的飛行姿態(tài)。一般載人的飛機多使用慣性導航系統(INS)來提供可靠與準確的姿態(tài)與導航信息，但是無人機(UAV)受于重量、體積與經費等因素限制，無法安裝高性能的INS。隨著微機電系統(MEMS)與嵌入式系統的飛速發(fā)展，使得用低成本小型化航姿參考系統（AHRS）來提供UAV所需的飛行姿態(tài)成為可能。本文研究一種基于MEMS傳感器與數字信號處理器(DSP)的微小型航姿參考系統。
　　 首先綜述了微慣性導航系統

2、、微慣性傳感器及微航姿參考系統的國內外發(fā)展簡介;分析了信息融合算法的國內外相關技術的發(fā)展狀況及趨勢。接下來研究使用不同的傳感器與算法進行姿態(tài)估計的特點，提出適用于小型UAV的姿態(tài)估計方案。為了提升姿態(tài)估測的性能與可靠度，提出使用基于四元數的擴展卡爾曼濾波器(EKF)與無跡卡爾曼濾波器（UKF）進行多傳感器信息整合的方法。并通過仿真對比確定采用UKF算法進行多傳感器信息融合。
　　 以上述為基礎，搭建基于DSP與MEMS器件的硬件

3、平臺，并在CodeWarrior集成開發(fā)環(huán)境下進行軟件設計。為了驗證AHRS的性能，進行靜態(tài)與動態(tài)試驗。由測試的結果得知該系統靜態(tài)測量誤差約±0.1度;動態(tài)測量平均誤差約±2度。驗證了所開發(fā)的AHRS能夠提供可接受且穩(wěn)定的姿態(tài)，證明算法和程序的實用性。
　　 然而，用低成本MEMS器件開發(fā)的AHRS容易受震動等外界環(huán)境的影響。為了開發(fā)一套適用于帶引擎的小型UAV的AHRS，提出一種整合陀螺儀與單天線GPS的姿態(tài)估計方法。通過仿真