無人機姿態(tài)測算及其誤差補償研究.pdf

1、航向角與姿態(tài)角作為無人機的重要飛行控制參數(shù),對無人機的功能開發(fā)及作業(yè)性能起著至關重要的作用。隨著微機電系統(tǒng)制造技術的發(fā)展,微慣性傳感器及其組合測量單元在無人機的導航與控制系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。但是采用微機械陀螺測量姿態(tài)存在因隨機漂移帶來的累積誤差,以及采用加速度計測量姿態(tài)受運動加速度的影響,都不能很好地獲得準確穩(wěn)定的姿態(tài)測量值。
　　 針對無人機姿態(tài)測量系統(tǒng)存在的上述問題,本文展開了對采用陀螺儀、加速度計、磁強計和GPS進行姿

2、態(tài)測量的解算算法及誤差補償算法的研究。論文首先對陀螺儀隨機漂移噪聲進行數(shù)學建模,得到了隨機漂移的1階AR模型與白噪聲統(tǒng)計特性。然后對基于陀螺儀的姿態(tài)更新算法計算精度與數(shù)值實現(xiàn)進行深入理論研究,選擇了基于四階龍格庫塔法的四元數(shù)姿態(tài)解算算法。最后提出了采用組合測量的思想,運用加速度計和磁強計測量的姿態(tài)值來補償陀螺隨機漂移誤差,研究了基于姿態(tài)四元數(shù)誤差的擴展卡爾曼濾波算法及其具體實現(xiàn),并將模糊推理規(guī)則與GPS測出的運動加速度引入到實際卡爾曼濾