一種基于慣性/視覺信息融合的無人機自主著陸導航算法

劉 暢，楊良軍,劉 峰，王 翌，徐 策，劉崇亮

(1.北京自動化控制設備研究所，北京 100074;2. 海軍駐昆明地區軍事代表處，昆明 650000)

一種基于慣性/視覺信息融合的無人機自主著陸導航算法

劉 暢1，楊良軍2,劉 峰1，王 翌1，徐 策1，劉崇亮1

(1.北京自動化控制設備研究所，北京 100074;2. 海軍駐昆明地區軍事代表處，昆明 650000)

無人機自主著陸過程中需要實時獲得高精度的導航信息，對自主性、實時性的要求較高。現有的導航方式都存在各自的不足，且在室內等新型環境中不能使用。針對這一問題，提出了一種視覺/慣性組合導航算法。首先建立了世界坐標系下慣性導航的數學模型，隨后通過Kalman濾波實現位置、姿態匹配，其中位置匹配完成速度誤差、加表零偏的估計；姿態匹配完成安裝誤差角、陀螺漂移的估計，并利用估計得到的安裝誤差角和視覺導航系統輸出的姿態信息對慣導姿態進行修正。仿真結果表明，該算法具有一定的工程應用價值。

無人機；自主著陸；視覺/慣性組合導航；位置、姿態匹配

0 引言

無人機(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)是一種無人駕駛、可重復使用的航空器的簡稱[1]，因其具有成本低、機動性能好、使用方便、無人員傷亡風險等眾多優點，目前發展迅速，已經獲得了廣泛應用。自主飛行、執行任務是無人機新的發展方向，而自主著陸是其中的一個重要部分。

現有的著陸導航方式主要包括儀表著陸系統(ILS)[2]、微波著陸系統(MLS)[3-4]、DGPS/捷聯慣導組合導航系統[5]，它們都有各自的不足：ILS軌道單一，下滑道固定，波束覆蓋區很小，不能為飛機提供正常曲線進場和分段進場的信息，而且易受到在相近頻率工作的無線電臺、機場附近高層建筑甚至周圍農作物的干擾，導致航向信標的失真；……