一种针对小型无人机多源复合振动干扰的系统滤波方法技术方案
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种针对小型无人机多源复合振动干扰的系统滤波方法，依靠干扰观测器与Kalman组合滤波方法，实现了小型无人机捷联惯性/卫星组合导航系统针对多源复合振动干扰的组合滤波过程，适用于小型无人机在发动机多源复杂振动环境下的导航。
技术介绍
中低空小型长航时无人机一般采用大展弦比、短机身的构型方式，并采用复合材料，以充分降低其自身重量。然而其动力装置(一般采用四冲程汽油活塞式发动机)却对机体带来严重的振动干扰。中低空小型长航时无人机机体呈现轻、薄的特征，其结构模态相对较低，且振动在机体的传导过程中难以得到有效衰减。造成机体的振动呈多振源叠加、大振幅、宽频带、变均值叠加高斯白噪声的复杂形态特征。由于小型长航时无人机载荷能力有限，难以利用复杂的减振措施为组合导航系统提供良好的工作环境。因此，这种复杂振动被微惯性测量单元(MIMU)捕获，将带有变均值、变标准差的干扰信号输入到Kalman滤波器。Kalman滤波方法针对高斯白噪声以外的干扰无明显抑制作用，因此发动机振动干扰严重影响组合导航系统的精度甚至造成滤波器发散，对小型长航时无人机的飞行带来巨大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：针对多振源叠加、大振幅、宽频带、变均值叠加高斯白噪声的复杂振动对组合导航系统带来的多源干扰问题，采用干扰观测器的思想方法，设计一种针对多源复合振动干扰的组合导航滤波器。解决传统Kalman滤波器在多源振动环境下导航精度下降的难题，提高组合导航系统Kalman滤波器的精度和抗干扰能力。本专利技术的技术解决方案为：一种针对小型无人机多源复合振动干扰的系统滤波方法，通...
【技术保护点】
一种针对小型无人机多源复合振动干扰的系统滤波方法，其特征在于包括以下步骤：(1)使用振动环境下的加速度计输出数据与姿态矩阵相乘得到地理系下受干扰的比力将进行重力加速度补偿得到受干扰的加速度数据利用与捷联惯导速度更新方程求解地理系下受干扰的三维速度(2)以地理系下三维速度为状态量，建立考虑机体振动干扰的捷联惯性/卫星组合导航系统状态模型，结合建立的状态模型，设计针对捷联惯性/卫星组合导航系统振动干扰的干扰观测器；(3)将受干扰的三维速度矢量作为干扰观测器的输入，干扰观测器输出地理系下振动干扰估计值然后反馈补偿步骤(1)中干扰加速度得出补偿后加速度矢量(4)利用陀螺仪输出数据与补偿后加速度完成组合导航系统惯导解算，然后使用Kalman组合导航滤波方法完成捷联惯导与卫星的组合滤波过程；(5)在小型无人机运行过程中，不断重复(1)到(4)，直至导航结束。
【技术特征摘要】
1.一种针对小型无人机多源复合振动干扰的系统滤波方法，其特征在于包括以下步骤：(1)使用振动环境下的加速度计输出数据与姿态矩阵相乘得到地理系下受干扰的比力将进行重力加速度补偿得到受干扰的加速度数据利用与捷联惯导速度更新方程求解地理系下受干扰的三维速度(2)以地理系下三维速度为状态量，建立考虑机体振动干扰的捷联惯性/卫星组合导航系统状态模型，结合建立的状态模型，设计针对捷联惯性/卫星组合导航系统振动干扰的干扰观测器；(3)将受干扰的三维速度矢量作为干扰观测器的输入，干扰观测器输出地理系下振动干扰估计值然后反馈补偿步骤(1)中干扰加速度得出补偿后加速度矢量(4)利用陀螺仪输出数据与补偿后加速度完成组合导航系统惯导解算，然后使用Kalman组合导航滤波方法完成捷联惯导与卫星的组合滤波过程；(5)在小型无人机运行过程中，不断重复(1)到(4)，直至导航结束。2.根据权利要求1所述的一种针对小型无人机多源复合振动干扰的系统滤波方法，其特征在于：所述步骤(1)中涉及到的地理系下受干扰的三维速度计算方法为：采用捷联式惯性导航的速度更新方程，利用受振动干扰的加速度传感器数据进行的解算。3.根据权利要求1所述的一种针对小型无人机多源复合振动干扰的系统滤波方法，其特征在于：所述步骤(2)中涉及到的考虑机体振动干扰的捷联惯性/卫星组合导航系统状态模型建立如下：选用无人机地理系下三维速度矢量作为状态量x，考虑振动干扰，状态模型表示为其中，分别为地球自转角速度在地理系下的投影和地理系相对于地心系的转动角速度在地理系下的投影；是比力在载体地理...
【专利技术属性】
技术研发人员：张霄，王悦，郭雷，杜涛，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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