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微小型四旋翼飞行器多信息非线性融合导航方法及实现
  • ISSN号:1005-2615
  • 期刊名称:南京航空航天大学学报
  • 时间:2013.10.15
  • 页码:575-582
  • 分类:V249.32[航空宇航科学与技术—飞行器设计;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]南京航空航天大学自动化学院导航研究中心,南京210016
  • 相关基金:国家自然科学基金(91016019,61174197)资助项目.
  • 相关项目:基于气动模型辅助的高空长航时无人机自主导航新方法研究
中文摘要:

导航系统的完好性及可用性是微小型无人飞行器实现自主可靠飞行的重要保障.本文设计了基于ARM处理器的四旋翼飞行实验平台,提出一种采用MEMS微惯性器件、磁强计、GPS、光流图像传感器及气压计的多信息融合导航方案,针对多传感器数据更新不一致的问题,提出了时间更新和量测更新分离的异步滤波方法.针对微小型四旋翼无人飞行器的易受环境影响和多信息数据融合的非线性特点,研究了Sigma点卡尔曼滤波器(Sigma-point Kalman filter,SPKF)的应用,构建了一种新型的四旋翼飞行器微型多信息导航系统.实验表明,该系统在静态和动态飞行环境下可对飞行器的姿态、速度和位置进行可靠估计和量测,能够保证四旋翼飞行器自主飞行的精度和可靠性,满足多种任务需求.

英文摘要:

The integrity and usability of the navigation system are important safeguards to small unmanned aerial vehicles' autonomous flight.A quadrotor aircraft with ARM microprocessor is designed.A multi-information fusion navigation scheme is proposed,which consists of micro-electro mechanical system (MEMS) inertial components,magnetometers,GPS,optic-flow imaging sensor and barometer.And an asynchronous centralized filter method is designed for separating the time update period and the measurement update period.According to the nonlinear characteristics of the navigation scheme,a nonlinear Kalman filter based on Sigma-point Kalman filter(SPKF) is proposed.In all,a micro multi-information navigation system of the quadrotor aircraft is built.Experiments are carried out and the results show that the designed navigation system can supply good attitude,velocity and position reference both in a static-state test and in a dynamic flight test.The navigation system can meet the accuracy and reliability requirements of the quadrotor aircraft under different flight tasks.

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期刊信息
  • 《南京航空航天大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:工业和信息化部
  • 主办单位:南京航空航天大学
  • 主编:宣益民
  • 地址:南京市御道街29号
  • 邮编:210016
  • 邮箱:tnuaa@nuaa.edu.cn
  • 电话:025-84892726
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-2615
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1429/V
  • 邮发代号:28-140
  • 获奖情况:
  • 2005获高校科技期刊先进集体,2006获中国高校优秀科技期刊奖,2007获江苏省优秀期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11886