[发明专利]一种利用光流传感器和速率陀螺对飞行器状态估计的方法

摘要

一种利用光流传感器和速率陀螺对飞行器状态估计的方法，它有四大步骤：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；步骤二：将5个光流传感器多点布置在飞行器上，各传感器间的距离尽量远，并指向不同方向；步骤三：建立光流传感器的量测方程，建立速率陀螺的量测方程，构成系统的光流和惯导多传感器量测方程；步骤四：用UKF即无迹卡尔曼滤波对飞行器的飞行状态进行估计。本发明体积小、重量轻、功耗小、成本低，便于在小型飞行器上安装布置，不对外辐射电磁信号，提高了飞行器的隐蔽性。

主权项

1.一种利用光流传感器和速率陀螺对飞行器状态估计的方法，其特征在于：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，建立其线化扰动运动学方程；X·=AX+Bu+w(t)---(1)]]>这里，X=[V_T αq h β θ ψc p r ψ γ]^T,u=δthδevRδevLT;]]>V_T:飞行速率(m/s)α,β:攻角和侧滑角(rad)γ,ψ:滚转角、俯仰角和偏航角(rad)r,q,p:滚转角速度、俯仰角速度和偏航角速度(rad/sec)h:飞行高度(m)θ,ψ_c:弹道倾角和弹道偏角(rad)δ_th:油门推杆角(rad)左舵偏角和右舵偏角(rad)w(t):白噪声过程，E[w(t)]＝0，E[w(t)w^T(τ)]=q_wδ(t-τ)，q_w为w(t)的方差强度阵；步骤二：将5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三轴速率陀螺，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；事实上，一个光流传感器可以同时测出正交方向上的两个光流分量，其量测输出可记为f=fxfy---(2)]]>而飞行器俯仰角速度可由速率陀螺测出，故系统量测方程为：Z=f1Tf2T...fnTωTT+v(t)---(3)]]>式中，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)]=r_vδ(t-τ)，r_v为v(t)的方差强度阵；步骤四：用UKF即无迹卡尔曼滤波对飞行器的飞行状态进行估计。