[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用光流傳感器和速率陀螺對(duì)飛行器狀態(tài)估計(jì)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210191289.0
• 申請(qǐng)日: 2012-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102706360A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉小明;陳萬(wàn)春;邢曉嵐
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01C23/00
• 分類(lèi)號(hào): G01C23/00
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛(ài)華

1.一種利用光流傳感器和速率陀螺對(duì)飛行器狀態(tài)估計(jì)的方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：針對(duì)需要安裝光流傳感器的飛行器，建立其線化擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程；

X·=AX+Bu+w(t)---(1)]]>

這里，X=[V_T?αq?h?β?θ?ψc?p?r?ψ?γ]^T,u=δthδevRδevLT;]]>

V_T:飛行速率(m/s)

α,β:攻角和側(cè)滑角(rad)

γ,ψ:滾轉(zhuǎn)角、俯仰角和偏航角(rad)

r,q,p:滾轉(zhuǎn)角速度、俯仰角速度和偏航角速度(rad/sec)

h:飛行高度(m)

θ,ψ_c:彈道傾角和彈道偏角(rad)

δ_th:油門(mén)推桿角(rad)

左舵偏角和右舵偏角(rad)

w(t):白噪聲過(guò)程，E[w(t)]＝0，E[w(t)w^T(τ)]=q_wδ(t-τ)，q_w為w(t)的方差強(qiáng)度陣；

步驟二：將5個(gè)光流傳感器多點(diǎn)布置在飛行器上，在空間允許的情況下，各傳感器間的距離盡量遠(yuǎn)，并指向不同方向，這樣做有利于提高后續(xù)的估計(jì)精度；

步驟三：根據(jù)各光流傳感器在飛行器上的安裝位置和方向，建立光流傳感器的量測(cè)方程，利用飛行器上自帶的慣導(dǎo)器件——速率陀螺，或者在飛行器上另外安裝一個(gè)三軸速率陀螺，建立速率陀螺的量測(cè)方程，與光流傳感器的量測(cè)方程一起，構(gòu)成系統(tǒng)的光流和慣導(dǎo)多傳感器量測(cè)方程；

事實(shí)上，一個(gè)光流傳感器可以同時(shí)測(cè)出正交方向上的兩個(gè)光流分量，其量測(cè)輸出可記為

f=fxfy---(2)]]>

而飛行器俯仰角速度可由速率陀螺測(cè)出，故系統(tǒng)量測(cè)方程為：

Z=f1Tf2T...fnTωTT+v(t)---(3)]]>

式中，v(t)為量測(cè)噪聲，假設(shè)其為均值為0的白噪聲，即E[v(t)]＝0，且E[v(t)v^T(τ)]=r_vδ(t-τ)，r_v為v(t)的方差強(qiáng)度陣；

步驟四：用UKF即無(wú)跡卡爾曼濾波對(duì)飛行器的飛行狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。