续立军，刘 涛，陈海昕，张宇飞

（1. 清华大学 航天航空学院，北京 100084；2. 北京卫星环境工程研究所，北京 100094）

一种用于无人机姿态测量的红外地平仪算法改进

续立军1，刘 涛2，陈海昕1，张宇飞1

（1. 清华大学 航天航空学院，北京 100084；2. 北京卫星环境工程研究所，北京 100094）

针对现有算法存在的飞行前必须进行环境参数标定，无法抑制飞行过程中环境参数漂移的缺陷，提出了一种无人机红外地平仪姿态解算的改进方法。该算法简化了传感器模型，使得姿态解算方程消去了环境参数，实现了无需在飞行前进行环境参数标定，简化了使用流程，并克服了飞行过程中环境参数漂移对姿态解算精度的影响，还避免了现有方法中需切换解算方程导致的误差跳跃。地面实验证实了改进方法相对现有方法的改进，验证了改进模型的准确性。机载飞行实验结果表明，在实际飞行中姿态角测量精度得到提高，误差连续平滑；滚转角度与俯仰角度的均方根误差由原有的4.4°和2.8°，降低至1.9°和1.8°。利用基于该算法的红外地平仪使固定翼无人机实现了自主飞行。

无人机；红外地平仪；姿态角；自动驾驶；环境参数

红外地平仪是一种利用天空与地面间红外辐射强度的差异，建立辐射强度与姿态角度的函数关系，从而通过检测红外温度传感器接收到的热辐射大小进行姿态测量的装置[1]。与传统的GNSS/INS组合导航方案相比较，红外地平仪具有价格低廉、重量轻、功耗低、没有积累误差、不需要启动对准等优点[2]。……