[發明專利]一種四旋翼飛行器的氣動模型輔助導航方法

有效

• 申請號: 201410079513.6
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN103837151A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 呂品;賴際舟;劉建業;宋亦凡;張玲;賈文峰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 楊楠

1.一種四旋翼飛行器的氣動模型輔助導航方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：周期讀取k時刻四旋翼飛行器機載傳感器信息，并計算k時刻四旋翼飛行器機體系下Z軸的速度然后，構建卡爾曼濾波器計算的在線補償參數，計算補償后的機體系下Z軸的速度

步驟二：按照如下公式計算k時刻四旋翼飛行器機體系下的速度V^b_k：

其中，分別為k時刻四旋翼飛行器速度在機體系下的X軸分量及Y軸分量；按照如下公式計算：，其中F_bxk、F_byk為k時刻機體系下四旋翼飛行器的水平方向氣動力矢量F^b_k在X、Y軸的分量，k_a2vk為k時刻四旋翼飛行器的第一氣動參數；F^b_k按照如下公式計算：

，其中m為四旋翼飛行器質量，f^b_k為k時刻三軸加速度的矢量表示，為四旋翼飛行器k時刻導航系到機體系的坐標轉換矩陣，為k時刻地球自轉角速度矢量在導航系下的投影，為k時刻導航系相對于地球系的角速度矢量在導航系下的投影，Vⁿ_k-1為四旋翼飛行器k-1時刻導航系下的速度；

k_a2vk按照如下公式計算：

ka2vk=-(v1k+V~nbzkb)C1-(ω1k+ω2k+ω3k+ω4k)AR4C2,]]>

其中，v_1k為四旋翼飛行器k時刻的誘導速度，C₁為第二氣動參數，C₂為第三氣動參數，ω_1k、ω_2k、ω_3k、ω_4k分別為四個旋翼的轉速，A為旋翼旋轉面積，R為旋翼的半徑；C₁、C₂分別按下式計算：

C₁=ρσaθ_s、其中，ρ為空氣密度，σ為旋翼實度，a為升力斜率，θ_s為旋翼安裝角，為阻力系數；

步驟三：計算k時刻四旋翼飛行器導航系下的速度其中為的轉置矩陣；

步驟四：計算k時刻四旋翼飛行器的經度λ_k、緯度L_k，，L_k-1為k-1時刻緯度，為Vⁿ_k的Y軸分量，ΔT為采樣時間，R_e為地球半徑，h_bk為四旋翼飛行器的高度；λ_k-1為k-1時刻經度，為Vⁿ_k的X軸分量。