[发明专利]一种抗GPS失效固定翼无人机定向方法

权利要求书

1.一种抗GPS失效固定翼无人机定向方法，其特征在于：以低成本惯性测量单元和三轴正交磁传感器为定向定姿传感器；在每个计算周期，惯性测量单元数据经过捷联导航算法，更新当前固定翼无人机航向姿态和其他导航数据；根据固定翼无人机当前运动特性判断采取不同的信息融合方法：固定翼无人机静止或者低动态机动情况下以三轴磁传感器和三轴加速度计数据为基础确定航向姿态最优四元数，采用最优四元数为观测值进行Kalman滤波；固定翼无人机大机动情况下采用三轴磁传感器测量数据为观测值进行Kalman滤波；依据Kalman滤波结果校正惯性测量单元误差，更新导航数据和滤波器参数；进入下一个重复计算周期。 

2.根据权利要求1所述一种抗GPS失效固定翼无人机定向方法，其特征在于：固定翼无人机飞行期间不断检测GPS是否失效，GPS失效与否的检测标准不仅仅考虑收星数量，还包括速度精度和位置精度。若GPS未失效，继续进入正常的导航程序；若GPS失效，进入本发明方法所述步骤。 

3.根据权利要求1所述一种抗GPS失效固定翼无人机定向方法，其特征在于：GPS失效后立即以GPS有效期间导航数据确定GPS失效定向定姿工作模式的初始状态，保证固定翼无人机在GPS失效前后的数据连续性。 

4.根据权利要求1所述一种抗GPS失效固定翼无人机定向 方法，其特征在于：以低成本、MEMS工艺惯性测量单元和低成本、MEMS工艺三轴正交磁传感器为定向定姿传感器，满足无人机机载电子设备低功耗、小体积、轻质量的限制。 

5.根据权利要求1所述一种抗GPS失效固定翼无人机定向方法，其特征在于：在每个计算周期，首先利用惯性测量单元提供的三维正交角速度和加速度测量数据，经过捷联导航算法，实时更新当前固定翼无人机航向姿态、速度和位置。 

6.根据权利要求1所述一种抗GPS失效固定翼无人机定向方法，其特征在于：根据固定翼无人机当前运动特性判断采取不同的信息融合方法，主要考虑固定翼无人机三轴运动加速度的大小：运动加速度超过设定门限值则认为固定翼无人机运动属于大机动情况，反之则认为固定翼无人机处于静止或者低动态情况。 

7.根据权利要求1所述一种抗GPS失效固定翼无人机定向方法，其特征在于：如果固定翼无人机静止或者低动态机动情况，以三轴磁传感器和三轴加速度计数据为基础，采用优化搜索的方式确定航向姿态最优四元数，以该最优四元数为四维观测值，构建四维观测量Kalman滤波器模型。 

8.根据权利要求1所述一种抗GPS失效固定翼无人机定向方法，其特征在于：如果固定翼无人机做大机动，此时加速度计数据不适用于确定航向姿态，仅以三轴磁传感器为三维观测值，构建三维观测量Kalman滤波器模型。 

9.根据权利要求1所述一种抗GPS失效固定翼无人机定向 方法，其特征在于：两种Kalman滤波器状态变量相同，无论采用何种信息融合方法都能够统一估计并校正惯性测量单元的器件误差和导航误差。 

10.根据权利要求1所述一种抗GPS失效固定翼无人机定向方法，其特征在于：本发明所述方法在GPS失效期间始终迭代重复计算。