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公开(公告)号：CN108168509A
公开(公告)日：2018-06-15
申请号：CN201711274710.3
申请日：2017-12-06
申请人： 南京航空航天大学
CPC分类号： G01C5/005 , G01C5/06 , G01C21/165 , G01C25/00
摘要： 本发明公开了一种升力模型辅助的四旋翼飞行器高度容错估计方法。首先，通过飞行实验获得四旋翼飞行器升力模型的升力系数；其次，通过两个平行的联邦卡尔曼滤波器进行导航滤波；然后，通过故障检测策略在导航滤波过程中进行四旋翼飞行器高度方向传感器故障检测；最后，如果检测到四旋翼飞行器高度方向传感器故障，则进行故障传感器的故障隔离与恢复，并滤除故障传感器的导航信息。本发明利用四旋翼飞行器的升力模型，与其机载传感器相结合，形成四旋翼飞行器高度方向传感器的冗余，从而实现高度方向传感器的故障诊断和容错，提高导航系统鲁棒性。
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公开(公告)号：CN106840203B
公开(公告)日：2020-01-17
申请号：CN201710017757.5
申请日：2017-01-10
申请人： 南京航空航天大学
IPC分类号： G01C25/00
摘要： 本发明公开了一种惯导/气压高度计/GPS组合导航系统中气压高度计校正方法，属于组合导航系统高度测量技术领域。该方法首先建立气压高度计高度误差模型，包括原理误差、漂移误差和风扰动误差；根据从当地气象站获取的当地海平面大气数据和当前高度值校正原理误差；根据从风速仪获取的风速数据校正风扰动误差；利用GPS作为辅助设备提供高度信息，通过改进后的卡尔曼滤波器校正漂移误差，即引入一个调节因子，根据GPS的VDOP值和可见卫星数目来动态调整卡尔曼滤波器的量测噪声方差阵。本发明能够实现对气压高度计测量误差的跟踪和补偿，从而改善气压高度计辅助惯性导航高度通道中高度定位的精度，适合于工程应用。
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公开(公告)号：CN106885918B
公开(公告)日：2019-06-14
申请号：CN201710073238.0
申请日：2017-02-10
申请人： 南京航空航天大学
IPC分类号： G01P5/00
摘要： 本发明公开了一种面向多旋翼飞行器的多信息融合实时风速估计方法，首先采集机载传感器数据和各旋翼转速数据；其次构建多旋翼飞行器的动力学模型，得到多旋翼飞行器阻力与风速的关系；建立基于多旋翼飞行器动力学模型特性、惯性传感器信息和GPS信息的多信息融合导航系统的状态方程和量测方程；最后采用卡尔曼滤波对导航信息进行更新，得到风速的实时估计。本发明针对现有风速估计方法的不足，充分利用动力学模型气动阻力对风速的敏感特性，与惯性器件、GPS构建卡尔曼滤波器，实现对风速较准确的实时估计。
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公开(公告)号：CN108693372A
公开(公告)日：2018-10-23
申请号：CN201810329909.X
申请日：2018-04-13
申请人： 南京航空航天大学
摘要： 本发明公开了一种四旋翼飞行器的航向轴角速度估计方法，首先，采集多组传感器数据，通过最小二乘法辨识扭矩模型参数，取平均作为模型参数估计的初值；其次，周期读取k时刻四旋翼飞行器机载传感器信息，并计算k时刻的扭矩模型；然后，预测k时刻四旋翼飞行器的航向轴角速度、扭矩模型的一阶马尔可夫、扭矩模型参数及四元数；最后，通过扩展卡尔曼滤波器，对k时刻四旋翼飞行器的航向轴角速度、四元数进行校正。该方法无需增加外部设备，可以在缺少航向轴角速度传感器时，通过扭矩模型辅助获得航向角速度估计。
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公开(公告)号：CN108693372B
公开(公告)日：2020-07-07
申请号：CN201810329909.X
申请日：2018-04-13
申请人： 南京航空航天大学
摘要： 本发明公开了一种四旋翼飞行器的航向轴角速度估计方法，首先，采集多组传感器数据，通过最小二乘法辨识扭矩模型参数，取平均作为模型参数估计的初值；其次，周期读取k时刻四旋翼飞行器机载传感器信息，并计算k时刻的扭矩模型；然后，预测k时刻四旋翼飞行器的航向轴角速度、扭矩模型的一阶马尔可夫、扭矩模型参数及四元数；最后，通过扩展卡尔曼滤波器，对k时刻四旋翼飞行器的航向轴角速度、四元数进行校正。该方法无需增加外部设备，可以在缺少航向轴角速度传感器时，通过扭矩模型辅助获得航向角速度估计。
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公开(公告)号：CN107101636A
公开(公告)日：2017-08-29
申请号：CN201710367495.5
申请日：2017-05-23
申请人： 南京航空航天大学
摘要： 本发明公开了一种使用卡尔曼滤波器辨识多旋翼动力学模型参数的方法，属于多旋翼飞行器导航、制导与控制领域。该方法首先采集GPS、惯导数据和旋翼转速；其次基于多旋翼飞行器动力学模型方程和牛顿力学方程，构建卡尔曼滤波器的状态方程和量测方程；然后对卡尔曼滤波器进行离散化，并进行状态更新，输出对参数的最优估计。本发明解决了传统的动力学模型参数辨识方法实现复杂，对试验设备要求过高的问题。
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公开(公告)号：CN106885573A
公开(公告)日：2017-06-23
申请号：CN201710080845.X
申请日：2017-02-15
申请人： 南京航空航天大学
IPC分类号： G01C21/20
CPC分类号： G01C21/20
摘要： 本发明公开了面向四旋翼飞行器的运动捕捉系统实时测姿方法，利用运动捕捉系统获取安装在四旋翼飞行器上五个标记点的位置信息，并结合四旋翼飞行器运动特性建立机体坐标系，由坐标系间的转化关系求解姿态。相对于传统的MEMS‑IMU测姿方法，本发明公开的方法测姿精度更高，并且能够实现动态实时测姿，为机载低成本MEMS惯性导航系统提供校正信息，提高其姿态估计精度，具有精度高、实时性强、易于实现等特点。
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公开(公告)号：CN108759814B
公开(公告)日：2020-07-07
申请号：CN201810329911.7
申请日：2018-04-13
申请人： 南京航空航天大学
摘要： 本发明公开了一种四旋翼飞行器横滚轴角速度及俯仰轴角速度估计方法，首先，采集多组试验数据，通过最小二乘法辨识横滚力矩模型参数、俯仰力矩模型参数；其次，周期读取k时刻四旋翼飞行器机载传感器信息并计算k时刻的横滚轴角加速度、俯仰轴角加速度；然后，预测k时刻四旋翼飞行器的横滚轴角速度、俯仰轴角速度、横滚力矩模型及俯仰力矩模型的一阶马尔可夫、横滚力矩模型参数、俯仰力矩模型参数、四元数；最后，通过扩展卡尔曼滤波器，对k时刻四旋翼飞行器的横滚轴角速度、俯仰轴角速度、四元数进行校正。采用本发明无需增加外部设备，可以在缺少横滚轴角速度、俯仰轴角速度传感器时，通过力矩模型辅助完成对横滚轴角速度、俯仰轴角速度估计的估计。
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公开(公告)号：CN108168509B
公开(公告)日：2019-08-13
申请号：CN201711274710.3
申请日：2017-12-06
申请人： 南京航空航天大学
摘要： 本发明公开了一种升力模型辅助的四旋翼飞行器高度容错估计方法。首先，通过飞行实验获得四旋翼飞行器升力模型的升力系数；其次，通过两个平行的联邦卡尔曼滤波器进行导航滤波；然后，通过故障检测策略在导航滤波过程中进行四旋翼飞行器高度方向传感器故障检测；最后，如果检测到四旋翼飞行器高度方向传感器故障，则进行故障传感器的故障隔离与恢复，并滤除故障传感器的导航信息。本发明利用四旋翼飞行器的升力模型，与其机载传感器相结合，形成四旋翼飞行器高度方向传感器的冗余，从而实现高度方向传感器的故障诊断和容错，提高导航系统鲁棒性。
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