發(fā)布時間：2018-01-01 16:06

  本文關鍵詞：多旋翼飛行器的多傳感器信息融合算法研究　出處：《中北大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 多旋翼飛行器 傳感器誤差分析 姿態(tài)解算 信息融合 卡爾曼濾波

【摘要】：隨著微小型處理器、傳感器、電機以及姿態(tài)解算方法和控制算法的發(fā)展,多旋翼飛行器的研究和開發(fā)受到廣大科研人員的關注。如何得到相對準確的飛行器的飛行數(shù)據(jù),從而更好的控制飛行器的飛行是其核心內容之一,而這也直接影響著多旋翼飛行器的系統(tǒng)性能及推廣應用。論文分析和研究了多旋翼飛行器飛行狀態(tài)的測量所需要的傳感器即陀螺儀、加速度計、磁力計、GPS、氣壓計和激光測距儀的原理及其相互間的關系,從而根據(jù)其可能產生的誤差進行了相應的誤差建模。依據(jù)傳感器輸出特性,對多旋翼飛行器的姿態(tài)角、高度、位置和速度信息進行了解算。針對單一傳感器不能準確給出飛行器當前飛行狀態(tài)的數(shù)據(jù),對多個相關傳感器的數(shù)學解算建立了信息融合算法模型。建立了基于同源傳感器的集中式經(jīng)典卡爾曼濾波模型;對本文的多傳感器進行了分散式的聯(lián)邦卡爾曼濾波過程建模,分別設計了其姿態(tài)、高度、位置信息的子濾波器以及主濾波器;通過對比分析提出了改進的聯(lián)邦卡爾曼濾波算法,構建了改進的聯(lián)邦卡爾曼濾波框架并對其關鍵性作用的主濾波進行了改進建模,實現(xiàn)了低成本傳感器的測量精度的提高。對本文研究的集中式經(jīng)典卡爾曼濾波、分散式聯(lián)邦卡爾曼濾波以及提出的改進聯(lián)邦卡爾曼濾波效果分別進行誤差仿真試驗對比,對濾波效果進行分析討論,通過仿真結果表明改進的聯(lián)邦卡爾曼濾波算法有效提高了飛行器飛行狀態(tài)測量精度,驗證了改進算法的有效性,更好地提高了飛行器的飛行穩(wěn)定性和可靠性。
[Abstract]:With the development of micro processor, sensor, motor and attitude calculation method and control algorithm, the research and development of multi rotor aircraft has drawn much attention. How to get a relatively accurate aircraft flight data, so as to better control of aircraft flight is one of its core content, which directly affects the performance of the system and the application of multi rotor aircraft. The analysis of sensor and multi rotor aircraft flight measurements are needed: gyroscope, accelerometer, magnetometer, GPS principle, barometer and laser rangefinder and the relationship between them, and the corresponding error modeling according to the error of the possible. According to the output characteristics of the sensor, the height of multi rotor aircraft attitude angle, position and velocity are calculated. For a single sensor can give flying Is the flight data of multiple sensors related to the mathematical model established information fusion algorithm. A centralized classic Calman filter model of homologous sensor based on multi sensor; this paper studied the dispersion modeling process of the federal Calman filter, respectively design the attitude, height, position information filter and the main filter; through the comparative analysis of proposed federal Calman filter to improve the construction of the federal Calman filtering framework improved and the main filter for its key role to improve the modeling accuracy and low cost, realize the measurement of sensor is improved. In this paper the centralized classic Calman filter, improve the filtering effect of the federal Calman decentralized federal Calman filter and proposed are compared to the error simulation test, the filtering effect is analyzed. The simulation results show that the improved federated Calman filter algorithm improves the measurement accuracy of the flight state effectively, verifies the effectiveness of the improved algorithm, and improves the flight stability and reliability of the aircraft.

【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：V249;TP212

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李志敏;賴際舟;賈文峰;黃凱;;一種改進的UAV高度無縫融合導航方法[J];傳感器與微系統(tǒng);2016年03期

2 全權;;解密多旋翼發(fā)展進程[J];機器人產業(yè);2015年02期

3 趙常均;宮勛;白越;續(xù)志軍;徐東甫;高慶嘉;;四旋翼飛行器中升力波動的干擾與抑制[J];光學精密工程;2014年09期

4 呂印新;肖前貴;胡壽松;;基于四元數(shù)互補濾波的無人機姿態(tài)解算[J];燕山大學學報;2014年02期

5 王雯;;無人機多傳感器信息融合的關鍵技術[J];自動化應用;2013年11期

6 馬旭;程詠梅;郝帥;;面向無人機高度融合估計的自適應S濾波方法[J];中國慣性技術學報;2013年05期

7 白浪;雷旭升;盛蔚;杜玉虎;;基于小波濾波的無人旋翼機高度信息融合[J];北京航空航天大學學報;2012年05期

8 李銳;姚怡;;車載便攜式氣壓高度計的設計[J];微計算機應用;2010年04期

9 李臣明;韓子鵬;劉怡昕;顧建平;;基于四元數(shù)法變換的末敏彈掃描運動研究[J];兵工學報;2009年04期

10 朱新巖;史忠科;;一種改進的野值在線預處理3σ方法[J];彈箭與制導學報;2008年06期

，

本文編號：1365204