基于多源信息的飞行姿态估计方法

2012-07-25辛琪史忠科

飞行力学 2012年6期

辛琪，史忠科

（西北工业大学自动化学院，陕西西安 710072）

引言

飞行姿态是导航制导的关键因素，其检测精度决定了大型无人机的安全性能。为了实现对可安装多种小型测量设备的大型无人机的姿态进行高精度估计，客观上要求采用多源姿态融合估计方法实现。文献［1-3］给出了采用三天线GPS的姿态测量方法，但精度受GPS天线间基线长度的影响较大，且易受外界干扰。文献［4］给出了基于图像的姿态测量方法，但仅适合于近地点的载体姿态测量。文献［1，5-7］给出了基于加速度计和磁强度计的测量方法，但仅适合于平稳飞行时的姿态测量。文献［8］给出了基于加速度计、磁强度计和空速的姿态测量方法，但由于空速对误差的补偿不足，导致精度不高。多源信息融合的最常用方法是将多个测量作为向量观测，采用高维混合扩展卡尔曼滤波（EKF）法进行姿态估计［9］，但该方法需要解算高维矩阵的逆，增加了计算的复杂度和滤波误差。

为了实现对任意飞行状态下姿态的精确估计，本文首先对平稳飞行的姿态测量方法进行修正，给出了可适应机动飞行的四种姿态测量方法，再采用基于混合EKF的马尔柯夫估计方法对四种姿态测量进行融合估计。