微小型无人直升机地磁导航算法研究

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1、微小型无人直升机地磁导航算法研究第３２卷第３期２０ｌ兵ＡＣＴＡ工学报Ｖ０１．３２Ｎｏ．３Ｍａｒ．２０ｌｌ１年３月ＡＲＭＡＭＥＮＴＡＲＩＩ徐玉１，任沁源２，孙文达２，李平２（１．温州大学物理与电子信息工程学院，浙江温州３２５０３５；２．浙江大学控制科学与工程学系。浙江杭州３１００２７）摘要：以微小型无人直升机为背景，提出了一种基于多传感器融合的地磁导航算法。在分析合以提高航向测量的动态性能并抑制高频磁场干扰；最后对估计地磁场进行倾角补偿获得航向角估计。实验结果表明：利用该算法得到的航向角静态估计误差小于１．５。，在无人直升机的自主悬停、航线飞行和自主降落飞行模态中能很好

2、地实现航向角控制与横纵向速度分解。该地磁导航算法完全可以满足微小型无人直升机自主飞行的要求。关键词：飞行器控制、导航技术；地磁导航；椭球校正法；互补滤波融合；航向角中图分类号：Ｖ２４９．３２＋９文献标志码：Ａ文章编号：１０００—１０９３（２０１１）０３－０３３７－０６ＡＧｅｏｍａｇｎｅｔｉｃＮａｖｉｇａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＸＵＭｉｎｉａｔｕｒｅＵｎｍａｎｎｅｄＨｅｌｉｃｏｐｔ———————————————————————————————————————————————ｅｒＹｕ。，ＲＥＮＱｉｎ．ｙｕａｎ２，ＳＵＮＷｅｎ．ｄａ２，ＬＩＰｉｎ９１＇２（１．Ｃｏｌ

3、ｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｅｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｅｎｚｈｏｕ３２５０３５，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｎｔｒｏｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｍｉｎｉａｔｕｒｅｕｎｍａｎｎｅｄＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｎａｖｉｇａｔｉｏｎｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅａｎ

4、ａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｒａｐｄｏｗｎｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒｏｕｔｐｕｔｍｏｄｅｌ，ａｎｅｌｌｉｐｓｏｉｄｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｔｈｅｚｅｒｏｂｉａｓａｎｄｓｃａｌｅｆａｃｔｏｒｅｒｒｏｒｂａｓｅｄｏｎｒｅｅｕｒｓｉｖｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅ．Ｔｈｅｃｏｔ－ｒｅｔｔｅｄｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｒｅｔｈｅｎｆｕｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｓｔｒａｐｄｏｗｎｇｙｒｏｓｕｓｉ——————————————————————————————————————

5、—————————ｎｇｃｏｍｐｌｅ—ｍｅｎｔａｒｙｆｉｌｔｅｒ．Ｔｈｅｙａｗａｎｇｌｅｉｓｆｉｎａｌｌｙｃａｌｃｕｌａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｔｉｌｔｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｔａｔｉｃｙａｗａｎｇｌｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１．５。，ａｎｄｉｎｔｈｅａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｈｏｖｅｒｉｎｇ，ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｔｒａｃｋｉｎｇａｎｄｌａｎｄｉｎｇｆｌｉｇｈｔｍｏｄａｌｓｏｆｍｉｎｉ

6、ａ—ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｔｕｒｅｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ，ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｗｅｌｌｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｙａｗａｎｇｌｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｔｈｅｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆｃａｎｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌａｎｄｌａｔｅｒａｌｖｅｌｏｃｉｔｙ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｍｅｅｔｔｈｅｒｅ—ｏｆｍｉｎｉａｔｕｒｅａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；ｅｌｌｉ

7、ｐｓｏｉｄｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓｃｏｒｒｅｃｔ———————————————————————————————————————————————ｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｆｉｌｔｅｒｉｎｇｆｕｓｉｏｎ；ｙａｗａｎｇｌｅ相比同定翼无人机，无人直升机特有的低空低速性能好、可垂直起降和空中悬停的优点使其非常适合在战场前沿、舰船甚至车上起降，执行超低窄飞行任务。无人直升机的这些飞行特性对自主飞行控制系统的横纵向速度控制性能提出了很高的要求，而横纵向速度的测量非常依赖于航向测量对ＧＰＳ速度的分解。目前，绝大多数无人直升机只能通过电子罗盘对地