李艺海

（中国飞行试验研究院 飞机所，陕西 西安710059）

1 概述

高度信息是无人机最为关键的飞行信息之一。无人机的自动驾驶仪的诸多功能，如定高飞行、航路点飞行、自动起飞着陆等，都要基于对无人机飞行高度进行精确控制来实现的。而进行精确的高度控制的基础是要获得无人机实时的精确的飞行高度。随着电子元器件技术的发展，即便是低成本的小型无人机，也配备了一种或多种可以获取飞机飞行高度的测量传感器。最常用的高度测量传感器有惯性元件、气压计、GPS、超声波测距仪、激光雷达等。每一种传感器有其独特的信号特性，测量的稳定性、实时性和精度各不相同，如何利用多种测量信号融合解算出高精度的高度信号是一大难点。本文以一小型无人机为研究对象，研究基于互补滤波法的高度信号融合估算方法，并通过实际飞行给出互补滤波法的实际使用效果。

2 几种常用高度测量传感器的测量特性

2.1 惯性元件

因增稳控制的需要，无人机都会配备陀螺仪和加速度计一体的惯性测量元件。根据物体运动规律知道，加速度进行一次积分可以得到速度，进行两次积分则可以得到质点发生的位移变化。因此，可以利用垂向加速度进行二次积分来测量飞机的高度变化。这种方法的优点是更新频率足够快，完全可以满足飞控系统高度控制环带宽的要求。但是，加速度计的任一微小的偏差经积分后会被不断累积下来，导致这种方法得到的高度信号在长时间上是发散的。……