刘洪剑，王耀南*，谭建豪，李树帅，钟 杭

(1.湖南大学电气与信息工程学院，长沙410082;2.机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室，长沙410082)

一种旋翼无人机组合导航系统设计及应用*

刘洪剑1，2，王耀南1，2*，谭建豪1，2，李树帅1，2，钟 杭1，2

(1.湖南大学电气与信息工程学院，长沙410082;2.机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室，长沙410082)

针对传统组合导航算法相对复杂，对系统硬件要求太高，实时性不好的缺点，设计了一种基于线性卡尔曼滤波器的简单实用组合导航算法。考虑到传统卡尔曼滤波器在系统噪声变化时滤波精度变差甚至发散以及模糊控制器计算量大的缺陷，设计了线性迭代调整观测噪声参数的方法对滤波器进行自适应改进，提高了算法的鲁棒性和实时性。利用STM32微控制器和MEMS惯性单元以及UBLOX GPS定位模块搭建硬件平台进行实验验证。结果表明:在168 MHz时钟频率下，一次姿态数据读取和解算共耗时3.27 ms，一次组合导航滤波耗时2.18 ms，二者分别运行在100 Hz和5 Hz频率下。最终组合导航结果可以满足无人机在1 m的精度范围内自动悬停的需求，验证了所设计的组合导航算法的可靠性和实用性。

无人机;卡尔曼滤波;自适应;组合导航

如今旋翼无人机已经成为一个研究热点，位姿信息获取及位姿控制是无人机自主式飞行面临的基本问题。目前旋翼无人机的姿态解算及控制研究已经比较成熟，而导航控制问题仍处于研究阶段。相比于传统监测等飞行任务，本课题研究的面向任务的旋翼飞行机械臂自主作业与控制系统则需要更加准确的位置信息，以实现无人机悬停模式下准确的空中抓取作业［1］。……