一种旋翼飞行器双冗余组合的导航系统建模方法技术方案

本发明专利技术涉及一种旋翼飞行器双冗余组合的导航系统建模方法，建立旋翼飞行器组合导航系统的状态方程，双冗余传感器序贯Kalman滤波组合导航。有益效果：序贯Kalman滤波组合导航算法能对众多传感器进行融合滤波处理，减少了计算量以及增强数字计算的稳定性；同一传感器安装两套设备，避免某一传感器出错带来的旋翼飞行器的安全稳定性问题；算法自带故障检测算法，能实时根据传感器的输出信息判断传感器的好坏及时使用健康传感器对不健康传感器进行替代，避免旋翼飞行器安全事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种旋翼飞行器双冗余组合的导航系统建模方法
本专利技术属于无人机应用
，涉及无人机的组合导航算法，具体涉及一种旋翼飞行器双冗余组合的导航系统建模方法
技术介绍
随着科学技术的迅速发展，基于旋翼飞行器飞行平台的应用领域越来越广泛。在军事侦查，战场态势监视，小目标打击，石油管道巡检，电力桥梁巡检，先进控制导航技术方法的验证等领域都有着广泛的应用。旋翼飞行器在执行飞行任务时，周围环境非常复杂，需要旋翼飞行器安装一套先进的环境感知以及导航算法，以此来保证旋翼飞行器的安全和可靠稳定性。旋翼飞行器上通常安装有如下传感器：(1)IMU，惯性测量元件；(2)GNSS，全球导航卫星系统；(3)磁传感器，包括磁罗盘以及卫星双天线定向系统；(4)气压传感器，气压计；(5)超声波测距传感器；(6)红外测距传感器；(7)毫米波雷达传感器；(8)单目双目视觉传感器；(9)视觉里程计；(10)其他避障传感器。如此多的传感器，需要一套优秀的能够根据传感器的输出信息及时加入到组合导航算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋翼飞行器双冗余组合的导航系统建模方法，其特征在于：步骤如下：/n步骤1、旋翼飞行器组合导航系统建模：/n无人机姿态四元数的状态预测

【技术特征摘要】
1.一种旋翼飞行器双冗余组合的导航系统建模方法，其特征在于：步骤如下：
步骤1、旋翼飞行器组合导航系统建模：
无人机姿态四元数的状态预测—k时刻无人机姿态四元数预测,qk-1—k-1时刻无人机姿态四元数,Δq—k-1至k时刻无人机姿态四元数变化量；—四元数相乘。



Δθx—k-1至k时刻无人机x轴角增量；
Δθy—k-1至k时刻无人机y轴角增量；
Δθz—k-1至k时刻无人机z轴角增量；
无人机速度预测

—无人机k时刻速度预测；
vk-1—无人机k-1时刻速度；
g0—无人机飞行地点当地重力加速度；

—载体坐标系至导航坐标系的坐标转换矩阵；
Δv—k-1至k时刻速度增量。



无人机的位置预测

——k时刻无人机位置预测；
pk-1——k-1时刻无人机位置；
vk-1——k-1时刻无人机速度；






无人机陀螺零偏与加速度计零偏

——k时刻无人机陀螺零偏；
εk-1——k-1时刻无人机陀螺零偏；

——k时刻无人机加速度计零偏；
▽k-1——k-1时刻无人机加速度计零偏；
步骤2、对系统模型线性化：
设k时刻无人机的状态向量为k-1时刻无人机的状态向量为[qk-1vk-1pk-1εk-1▽k-1]T，计算k时刻状态向量与k-1时刻状态向量雅克比矩阵，该矩阵通过调用MATLAB中的jacobian函数计算，即为k-1时刻至k时刻的状态转移矩阵Φk/k-1；
步骤3、量测矩阵的计算：
无人机姿态角的预测值

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓峰，张通，符文星，付斌，陈康，许涛，
申请(专利权)人：西北工业大学，西安因诺航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61