运动加速度在线估计的非线性惯性航姿算法研究*
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中图分类号TH7617 文献标识码A国家标准学科分类代码: 59035

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*基金项目:基金项目江苏省自然科学基金青年基金(BK20160849,BK20170848)项目资助


Nonlinear attitude heading reference algorithm based on motion acceleration online estimation
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    摘要:

    摘要:摘要稳定精确姿态估计是无人飞行器自主控制的关键。利用MEMS惯性测量组件作为测量传感器的惯性航姿系统以其完全自主的优势,成为当前无人飞行器姿态估计的必备系统。微小型无人飞机器姿态模型是典型的高阶非线性系统,针对传统的EKF、UKF等非线性滤波算法计算复杂度高、精度差的问题,建立了非线性航姿系统模型,并提出了基于非线性滑模滤波器的航姿算法。同时,针对传统航姿算法无法估计运动加速度的问题,基于微小型无人飞行器运动特性提出了运动加速度在线估计算法,实现了运动加速度的实时估计。通过跑车测试和飞行测试证明所提算法在无GPS辅助情况下能精确估计载体运动姿态和运动加速度,加速度估计精度015 m/s2,姿态估计精度达到1°。

    Abstract:

    Abstract:Stable and accurate attitude estimation is the key to the autonomous control of unmanned aerial vehicle (UAV). The attitude heading reference system(AHRS), using the micro electronic mechanical system inertial measurement unit(MEMSIMU) as the measurement sensors, is an indispensable system forUAV′sattitude estimation. Aiming at the problem oflowprecision usingextendedKalmanfilter(EKF)andunscentedKalmanfilter(UKF) caused bythe nonlinearattitude model,anattitudeheadingreference algorithm basedon nonlinearsliding modefilter is proposed. Meanwhile, aiming at the problem that the traditional attitude heading reference algorithm cannot estimate the motion acceleration, an estimation algorithm of motion acceleration using Kalman Filter is proposed based on the motion characteristics of micro UAV, which realizes the online estimation of motion acceleration. The carbased and flightbased test show that the algorithm proposed in this paper can accurately estimate the carrier′s motion attitude and motion acceleration without GPS. The accuracy of acceleration reaches 015 m/s2, and the accuracy of attitude reaches 1°.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

于永军,张翔,王新志,于捷杰.运动加速度在线估计的非线性惯性航姿算法研究*[J].仪器仪表学报,2020,41(6):19-26

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  • 在线发布日期: 2022-03-01
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