使用陀螺仪提高四旋翼飞行器的状态估计

摘要

四旋翼飞行器已经引起了学者和无人机爱好者的明显的兴趣；四旋翼飞行器,也叫旋翼直升机,在空气中由4个交叉配置的转子提供升力,它具有垂直起飞和着陆(VTOL)的能力;文章的主要目的就是由可用的传感器设计卡尔曼滤波器来估计配有三轴加速度计和指南针传感器的四旋翼飞行器的状态;所估计的状态将被反馈给LQR控制器,以使得系统跟随给定的参考姿态;而当马达开始工作时,噪声就会出现;噪声对于加速度计来说是个特别严重的问题,而加速度计的数据是被用来估计俯仰和偏航角的;为了尽量减少来自传感器的噪音,将当前传感器的配置与3个角速率陀螺仪传感器融合在一起来提供有噪声测量的更准确的状态估计;仿真和实验结果表明,该方法可以提高卡尔曼滤波器状态估计的质量和数量.