[发明专利]一种基于多模型分布式滤波的无人机自主导航与定位方法

摘要

本发明公开了一种基于多模型分布式滤波的无人机自主导航与定位方法，目的是不仅要降低无人机自主导航与定位方法的计算复杂度，满足嵌入式处理器实时处理的要求，还要保证对无人机进行稳定控制，而且在卫星导航定位系统短期或长期不可用时，也能保证无人机实现自主导航和定位。该方法通过建立不同阶次的多模型分布式滤波状态估计的系统状态方程，利用不同量测系统和传感器获得无人机运动的量测值，采用分布式滤波方法来估计并补偿低成本惯性导航系统的误差，为无人机提供连续、可靠的导航和定位信息。本发明能够长时间连续、稳定地为无人机控制系统提供精确的导航和定位信息。

主权项

一种基于多模型分布式滤波的无人机自主导航与定位方法，其特征在于：该方法在东北天地里坐标系下，根据惯性导航系统力学方程编排以及惯性导航系统误差方程建立不同阶次的多模型分布式滤波状态估计的系统状态方程，利用不同量测系统和传感器获得无人机运动的量测值，采用分布式滤波方法来估计并补偿低成本惯性导航系统的误差，其具体实现过程如下：步骤（1）、当卫星导航系统可用时，采用七状态反馈Kalman滤波处理卫星导航定位系统输出的位置和速度信息来估计惯性导航系统水平通道和姿态误差，使惯性导航系统输出精确的位置、速度和姿态信息；步骤（2）、采用四状态反馈Kalman滤波处理气压计或卫星导航定位系统输出的高度来估计并补偿惯性导航系统垂直通道的误差，获得惯性导航系统输出精确的高度和垂直通道速度信息；步骤（3）、当卫星导航定位系统不可用时，采用四状态扩展Kalman滤波估计并补偿四元数误差，保证惯性导航系统长时间输出稳定的姿态信息；步骤（4）、当卫星导航定位系统不可用时，采用不等间隔Kalman滤波处理视觉传感器提供的量测信息来估计并补偿惯性导航系统的位置和速度误差；保证惯性导航系统输出稳定的位置和速度信息。