[发明专利]基于卡尔曼和粒子滤波的室内飞艇三维定位装置及方法

权利要求书

1.一种基于卡尔曼和粒子滤波的室内飞艇三维定位装置，其特征在于，包括：飞艇平台(1)、飞行预估模块(2)、激光测高模块(3)、超声波测距模块(4)、飞行管理与控制计算机(5)，其特征在于，

飞行预估模块(2)，其安装在飞艇平台(1)的顶部，且包括三轴加速度计(201)、三轴陀螺仪(202)、三轴磁罗盘(203)，分别用于采集飞艇平台(1)的速度测量值(u_mea,v_mea,w_mea)、姿态测量值(φ_mea,θ_mea,ψ_mea)；

激光测高模块(3)，其安装在飞艇平台(1)的正下方，且包括激光雷达(301)和云台(302)，用于依据激光测距的原理测量并输出飞艇平台(1)的高度测量值h_mea；

超声波测距模块(4)，其包括安装在飞艇平台(1)的头部偏下位置的接收标签(405)和飞艇平台增益天线(410)、安装在位于飞艇平台(1)下方且附近无障碍物的四个固定室内位置的发射基站(401、402、403、404)和四个基站增益天线(406、407、408、409)，用于获取并输出飞艇平台(1)与四个固定室内位置的发射基站(401、402、403、404)之间的空间距离l₁、l₂、l₃、l₄；

飞行管理与控制计算机(5)，其安装在飞艇平台(1)的顶部，且包括相互连接的卡尔曼滤波器(501)和粒子滤波器(502)，其中的卡尔曼滤波器(501)对飞艇平台(1)的高度测量值h_mea进行卡尔曼滤波并输出卡尔曼滤波高度估计值h_posterior，其中的粒子滤波器(502)基于空间距离l₁、l₂、l₃、l₄、卡尔曼滤波高度估计值h_posterior、速度测量值(u_mea,v_mea,w_mea)和姿态测量值(φ_mea,θ_mea,ψ_mea)并且采用粒子滤波算法获得粒子滤波水平位置坐标值(x_posterior,y_posterior)，从而得到飞艇平台(1)的位置定位的精确估计值(x_posterior,y_posterior,h_posterior)。