[发明专利]一种光流多传感器和惯导器件信息融合配置方法

摘要

一种光流多传感器与惯导器件信息融合配置方法，它有五大步骤：一、针对需要安装光流传感器的飞行器，建立其线化扰动运动学方程；二、将光流传感器全方位多点布置在飞行器上；三、根据各光流传感器在飞行器上的安装位置和方向，建立光流传感器的量测方程；四、分别选用EKF即扩展卡尔曼滤波法和UKF即无迹卡尔曼滤波法对飞行器的飞行状态进行估计；五、利用估计的状态信息，实现飞行器的特定飞行任务。本发明使用多个光流传感器和一个惯导器件，重量轻、体积小、功耗低，便于在飞行器上安装布置，不对外辐射电磁信号，提高了飞行器的隐蔽性。它在飞行器姿态、飞行速度和高度的测量与估计技术领域里具有实用价值和广阔地应用前景。

主权项

1.一种光流多传感器和惯导器件信息融合配置方法，该方法具体步骤如下：步骤一：针对需要安装光流传感器的飞行器，在铅垂平面内建立其线化扰动运动学方程；α·θ·θ··h·h··=a11010000100a31000000001a510000αθθ·hh·+b110b310b51δz+ω(t)---(1)]]>式中，α为飞行器攻角，θ为飞行器俯仰角，δ_z为飞行器舵偏角，h为飞行器质心高度，a₁₁、a₃₁、a₅₁、b₁₁、b₃₁、b₅₁为常系数，它们与飞行器的气动特性和质量特性有关，ω(t)为白噪声过程，E[ω(t)]＝0，E[ω(t)ω^T(τ)]＝qδ(t-τ)，q为ω(t)的方差强度阵；步骤二：将多个光流传感器多点布置在飞行器上，在空间允许的情况下，各传感器间的距离要尽量远，并指向不同方向，这样做有利于提高后续的估计精度；步骤三：根据各光流传感器在飞行器上的安装位置和方向，建立光流传感器的量测方程，利用飞行器上自带的惯导器件——速率陀螺，或者在飞行器上另外安装一个速率陀螺，建立速率陀螺的量测方程，与光流传感器的量测方程一起，构成系统的光流和惯导多传感器量测方程；第i个光流传感器的量测方程为：式中，α为飞行器攻角，为飞行器俯仰角，h为飞行器质心高度，V表示飞行器相对于地面的飞行速度，表示第i个光流传感器在飞行器上的安装角度，表示飞行器俯仰角速度；而飞行器俯仰角速度由速率陀螺测出，故系统的光流和惯导多传感器量测方程为：Z=θ·f1f2···fmT+v(t)---(3)]]>式中，表示飞行器俯仰角速度，f_m表示第m个光流传感器的输出，v(t)为量测噪声，假设其为均值为0的白噪声，即E[v(t)]＝0，且E[v(t)v^T(τ)]＝rδ(t-τ)，r为v(t)的方差强度阵，δ(t-τ)定义为：δ(t-τ)=1t=τ0t≠τ;]]>步骤四：分别选用EKF法即扩展卡尔曼滤波和UKF法即无迹卡尔曼滤波对飞行器的飞行状态进行估计，对比两者的稳定性、快速性和准确性，并考虑飞行器上计算机的运算能力，选择一种滤波方法，实现对飞行器的状态估计；步骤五：利用估计的状态信息，实现飞行器的特定飞行任务。