[發(fā)明專利]無人直升機高度通道辨識數(shù)據(jù)變權(quán)值融合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010503436.4
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN101976300A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王冠林;朱紀(jì)洪
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是用于提高無人直升機高度通道動力學(xué)模型辨識精度的方法，能夠獲得高度有效的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)。主要應(yīng)用在航空航天、無人機、機器人等技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

動力學(xué)辨識是無人直升機建模的一種有效手段。以往的無人直升機高度通道的辨識建模通常只采用加速度計的數(shù)據(jù)。然而，加速度計是一種對震動非常敏感的傳感器，在測量直升機垂向加速度的同時，也會測量直升機機身的震動。因此，加速度計的測量數(shù)據(jù)中包含有大量的噪聲。雖然可用濾波處理，但會縮小辨識的頻率范圍。此外，在無人直升機的垂直通道辨識實驗中，無人直升機垂向加速度的幅值隨頻率而變化。其中，頻率的變化范圍通常為0.2Hz-2Hz。頻率越高，對應(yīng)的無人直升機垂向加速度幅值越小。因此，在低頻段，由于信噪比高，可以有效地將直升機的加速度檢測出來；而在高頻段，無人直升機垂向加速度幅值較小，甚至小于噪聲的幅值，所以此時會因信噪比過低而無法檢測出有效的數(shù)據(jù)。因此，加速度計的測量雖然不受高度限制，但在高頻段的辨識中有效性低。

然而，無人直升機通常配備有測量近地高度的超聲波高度計。超聲波高度計雖然量程有限(＜10m)，但測量精度高(cm級)，且對機體震動不敏感。由于無人直升機在高頻段的辨識飛行的垂直范圍很小(＜1m)，因此將超聲波高度計測量數(shù)據(jù)引入高頻段的辨識。具體方法是將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行二次差分，從而得到無人直升機的加速度值。因此在高頻段內(nèi)，由超聲波高度計得到的加速度值恰好可以對加速度計進(jìn)行數(shù)據(jù)補充。

考慮以上原因，本發(fā)明通過采用變權(quán)值融合方法，將超聲波高度計的測量結(jié)果引入無人直升機高度通道的辨識。本發(fā)明利用超聲波高度計和加速度計兩種傳感器的在不同頻段內(nèi)的優(yōu)點，使兩種傳感器的測量數(shù)據(jù)互為補充，從而提高無人直升機高度通道頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)的有效性，并擴寬了高度辨識的頻率范圍。而且，本發(fā)明僅改進(jìn)算法，而不增加硬件，所以不增加無人直升機的重量。此外，與傳統(tǒng)的高度通道辨識方法相比，本發(fā)明還有原理簡單、調(diào)整方便、適應(yīng)范圍寬的優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于提高無人直升機高度通道頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)的有效性的方法。

本發(fā)明的特征在于，含有：頻域變換、數(shù)據(jù)變權(quán)值融合和數(shù)據(jù)驗證三個階段，其中，在頻域變換階段，分別對超聲波高度計和加速度計檢測得到的時域辨識數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域變換，得到2組高度通道的頻域響應(yīng)數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)融合階段，利用變權(quán)值融合算法，將分別由超聲波高度計和加速度計得到的2組頻域響應(yīng)數(shù)據(jù)融合為1組數(shù)據(jù)，以用于高度通道的頻域辨識，變權(quán)值融合的計算公式為：