Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,CAS
| 基于CPF-EKF算法的大载荷植保无人机姿态解算方法 | |
| 吴和龙; 白越; 裴信彪; 马萍; 彭程; 高慧斌 | |
| 2018 | |
| 发表期刊 | 农业机械学报
 |
| 期号 | 06页码:24-31+77 |
| 摘要 | 为了解决传统人工喷洒农药的不足,更高效地进行病虫害的防治,设计了基于八轴十六旋翼无人机的农药喷洒系统,实现了农药的机载喷洒功能。使用共轴双桨和旋翼模块的倾斜配置,对八轴多旋翼无人机进行结构改进,提高了系统的安全性与可靠性。整个系统满载10 kg,喷洒飞行速度可到达5 m/s,飞行时间超过10 min。针对传统扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)姿态解算方法无法满足大载荷无人机强振动条件下的工作要求,导致姿态角解算精度不高,并且容易导致姿态角发散的问题,提出了基于20维状态量的CPF-EKF算法,额外引入了陀螺仪、加速度计和磁力计偏置误差作为状态量,使三轴姿态角的最优估计值更加准确,并且引入互补滤波(Complement filter,CPF)检测模块,当检测到EKF有发散趋势时,对EKF进行复位,从而简单高效地避免了EKF发散。采用实际飞行数据对算法进行验证,静态试验表明,该算法滚转角和俯仰角精度为±0.05°,偏航角精度为±0.2°。动态试验中以MTi传感器输出为参考,CPF-EKF在姿态解算过程中出现复位,三轴姿态角准确跟踪并未发散,并且动态精度与MTi相当,滚转角、俯仰角精度为±0.1°,偏航角精度为±0.5°,并且算法具有良好的实时性,证明了该算法的有效性。 |
| 关键词 | 八轴十六旋翼无人机 农药喷洒系统 扩展卡尔曼滤波 互补滤波 |
| 文献类型 | 期刊论文 |
| 条目标识符 | http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61339 |
| 专题 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 吴和龙,白越,裴信彪,等. 基于CPF-EKF算法的大载荷植保无人机姿态解算方法[J]. 农业机械学报,2018(06):24-31+77. |
| APA | 吴和龙,白越,裴信彪,马萍,彭程,&高慧斌.(2018).基于CPF-EKF算法的大载荷植保无人机姿态解算方法.农业机械学报(06),24-31+77. |
| MLA | 吴和龙,et al."基于CPF-EKF算法的大载荷植保无人机姿态解算方法".农业机械学报 .06(2018):24-31+77. |
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