[发明专利]无人直升机高度通道辨识数据变权值融合方法

说明书

技术领域

本发明是用于提高无人直升机高度通道动力学模型辨识精度的方法，能够获得高度有效的频率响应数据。主要应用在航空航天、无人机、机器人等技术领域。

背景技术

动力学辨识是无人直升机建模的一种有效手段。以往的无人直升机高度通道的辨识建模通常只采用加速度计的数据。然而，加速度计是一种对震动非常敏感的传感器，在测量直升机垂向加速度的同时，也会测量直升机机身的震动。因此，加速度计的测量数据中包含有大量的噪声。虽然可用滤波处理，但会缩小辨识的频率范围。此外，在无人直升机的垂直通道辨识实验中，无人直升机垂向加速度的幅值随频率而变化。其中，频率的变化范围通常为0.2Hz-2Hz。频率越高，对应的无人直升机垂向加速度幅值越小。因此，在低频段，由于信噪比高，可以有效地将直升机的加速度检测出来；而在高频段，无人直升机垂向加速度幅值较小，甚至小于噪声的幅值，所以此时会因信噪比过低而无法检测出有效的数据。因此，加速度计的测量虽然不受高度限制，但在高频段的辨识中有效性低。

然而，无人直升机通常配备有测量近地高度的超声波高度计。超声波高度计虽然量程有限(＜10m)，但测量精度高(cm级)，且对机体震动不敏感。由于无人直升机在高频段的辨识飞行的垂直范围很小(＜1m)，因此将超声波高度计测量数据引入高频段的辨识。具体方法是将测量数据进行二次差分，从而得到无人直升机的加速度值。因此在高频段内，由超声波高度计得到的加速度值恰好可以对加速度计进行数据补充。

考虑以上原因，本发明通过采用变权值融合方法，将超声波高度计的测量结果引入无人直升机高度通道的辨识。本发明利用超声波高度计和加速度计两种传感器的在不同频段内的优点，使两种传感器的测量数据互为补充，从而提高无人直升机高度通道频率响应数据的有效性，并扩宽了高度辨识的频率范围。而且，本发明仅改进算法，而不增加硬件，所以不增加无人直升机的重量。此外，与传统的高度通道辨识方法相比，本发明还有原理简单、调整方便、适应范围宽的优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于提高无人直升机高度通道频率响应数据的有效性的方法。

本发明的特征在于，含有：频域变换、数据变权值融合和数据验证三个阶段，其中，在频域变换阶段，分别对超声波高度计和加速度计检测得到的时域辨识数据进行频域变换，得到2组高度通道的频域响应数据；在数据融合阶段，利用变权值融合算法，将分别由超声波高度计和加速度计得到的2组频域响应数据融合为1组数据，以用于高度通道的频域辨识，变权值融合的计算公式为：