基于小波濾波的無(wú)人旋翼機(jī)高度信息融合

白 浪 雷旭升 盛 蔚 杜玉虎

(北京航空航天大學(xué) 儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京100191)

小型無(wú)人旋翼機(jī)(SUAR，Small Unmanned Aerial Rotorcraft)具有體積小、垂直起降、機(jī)動(dòng)性好等特點(diǎn)，可以執(zhí)行監(jiān)測(cè)、精確定位等任務(wù)，在軍事、民用方面具有廣闊的應(yīng)用前景［1］.

由于SUAR受自身載重、體積等限制，其高度測(cè)量單元常采用體積小、功耗低的器件，如基于氣壓-電壓型硅壓阻式傳感器的氣壓高度計(jì);能輸出定位高度的全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Positioning System)模塊;超聲波測(cè)高模塊等.

為實(shí)現(xiàn)SUAR高精度自主飛行，飛行控制系統(tǒng)需要準(zhǔn)確獲取高精度的自身飛行狀態(tài)信息.高度作為信息源的重要組成部分，對(duì)系統(tǒng)的控制性能具有重要影響［2］.受各傳感器自身特點(diǎn)和測(cè)量條件限制，目前高度測(cè)量精度和可信度不能滿(mǎn)足SUAR各種飛行狀態(tài)下的高度測(cè)量精度要求.因此需要采用數(shù)據(jù)濾波和信息融合技術(shù)以提高測(cè)量精度.

本文針對(duì)SUAR系統(tǒng)高度測(cè)量單元精度低的問(wèn)題，通過(guò)基于小波提升算法的小波分解重構(gòu)方法對(duì)原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，根據(jù)多源傳感器信號(hào)特性，利用自適應(yīng)卡爾曼濾波(adaptive kalman filter)的方法對(duì)濾波數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合，最終獲取高精度SUAR高度狀態(tài)信息，并通過(guò)實(shí)際飛行試驗(yàn)驗(yàn)證了上述方法的有效性.

1 高度測(cè)量單元

圖1為搭載實(shí)驗(yàn)室自研飛行控制系統(tǒng)的SUAR平臺(tái).圖1中SUAR的主旋翼直徑1.46 m、機(jī)身長(zhǎng)1.3 m、總重約5 kg((包括飛行器本體、飛行控制系統(tǒng)、GPS接收機(jī)、通訊系統(tǒng)、供電系統(tǒng)及500 mL燃料).高度測(cè)量單元有氣壓高度計(jì)、差分GPS和超聲波高度測(cè)量模塊……