[發明專利]一種基于多層信息融合的無人機測高方法

有效

• 申請號: 201611184708.2
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106840085B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 黃鶴;劉一恒;靳引利;許哲;郭璐;黃鶯;王萍;雷旭;汪貴平;杜晶晶;盛廣峰;宋京;王亞波;袁東亮;劉志浩;胡宇飛
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 齊書田

1.一種基于多層信息融合的無人機測高方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在無人機的不同空間位置裝備若干個高度傳感器，獲得各個高度傳感器在不同時間和空間的無人機高度觀測數據；

步驟2：將每個高度傳感器在不同時刻的觀測值與該時刻之前兩個時刻的估計值進行二步延遲時間融合，得出該高度傳感器在不同時刻的時間融合估計值；

步驟3：將各個高度傳感器同時刻的時間融合估計值進行空間融合，從而得到時空融合估計值；

步驟4：將步驟3得到的時空融合估計值和加速度計的測量數據進行基于參數辨識的自適應互補濾波融合，得到最終融合估計值。

2.根據權利要求1所述的一種基于多層信息融合的無人機測高方法，其特征在于，步驟1具體為：

在無人機的不同空間位置裝備s個高度傳感器，獲得各個高度傳感器在不同時間和空間的無人機高度觀測數據Z＝{Z_i(k)}(i＝1,2,...,s；k＝1,2,...,n)，其中Z_i(k)是第i個高度傳感器在k時間點的高度數據量測值。

3.根據權利要求1所述的一種基于多層信息融合的無人機測高方法，其特征在于，步驟2具體為：

對每個高度傳感器在不同時刻的觀測值與該時刻之前兩個時刻的估計值進行二步延遲高度信息時間融合估計，假設第i個傳感器獲取數據時，高度真值為X，前兩個時間點獲取的高度數據測量結果為：

Z_i(1)＝X+V_i(1)，Z_i(2)＝X+V_i(2)

測量噪聲V₁(1)，V₁(2)符合正態分布，假定其均值均等于零，方差分別為在實際測量過程中，X，V₁(1)，V₁(2)為相互獨立的隨機變量，單個高度傳感器在某一時間點測量之后，計算出真值X的均值和方差為：

通過二步延遲時間的信息融合，遞推得到下一時刻高度數據測量后的最優估計值為：

其中，

分別采用前兩個時間點的估計值和相應的方差作為歷史數據，推出每個高度傳感器k次測量后的時間融合估計值為：

其中，

單個高度傳感器每次測量方差通過高度傳感器的自協方差參數和互協方差參數的差算得，共有s個高度傳感器，其高度測量值為Z_i(k)，第i個傳感器k時間點的自協方差為R_ii(k)，第i個傳感器與第j個傳感器k時間點的互協方差為R_ij(k)，通過時間域估計公式，可以得到：

其中，μ是s個傳感器在k時間點的均值。

4.根據權利要求3所述的一種基于多層信息融合的無人機測高方法，其特征在于，步驟3具體為：

通過步驟2得到s個高度傳感器k時間點的時間融合估計值：將時間融合估計值進行空間融合得到時空融合估計值：

其中，

W_i(k)為加權系數。

5.根據權利要求4所述的一種基于多層信息融合的無人機測高方法，其特征在于，步驟4基于參數辨識的自適應互補濾波具體公式如下：

式中，V(k)是k時間點的垂直速度，dt為采樣時間間隔，a(i)表示的是i時刻的垂直加速度，X(k)是k時間點的垂直位移，X₀是無人機的初始高度，是高度傳感器k時間點的時空融合估計值，T是時間常數，e(k)是k時間點的修正量，r是自適應系數，F(k)是k時間點的最終融合估計值。