基于气压高度计的多旋翼飞行器高度控制

王　伟，周　勇，王　峰，程　勇，宋昱泽，野波健藏

南京信息工程大学江苏省气象传感网技术工程中心，江苏南京

日本千叶大学工学研究科，日本千叶

摘　　　要：洪水、台风、地震等自然灾害发生时，微小型无人机可以涉足到危险区域及时精确的获取灾区的受灾信息，在必要的时候甚至能够进入到狭窄的空间内部来收集情报。一方面可以为灾后救援提供有力的帮助，同时还可以避免发生灾后次生灾害。以自行开发的６旋翼飞行器为控制对象，以实现飞行器的高度方向自主飞行为目的，首先介绍了飞行器的构造、飞行原理及嵌入式控制系统，然后针对微小型多旋翼飞行器的高度控制，提出了使用高度气压计与加速度相结合的测量手法，代替ＧＰＳ传感器来测量飞行器的飞行高度。并对飞行器的高度自由度进行数学建模，运用较优控制的理论来设计控制器。针对无法观测的状态量，设计了卡尔曼滤波器来进行推测。通过实验验证了设计的控制器的稳定性与追踪性。

关　键　词：多旋翼飞行器；姿态角控制；较优控制；卡尔曼滤波器

１　引　言
无人机（ＵＡＶ或ｄｒｏｎｅ）是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。具有成本低、效费比高、无人员伤亡风险及可以涉足到有人机无法到达的区域（核，化学，细菌感染区域）等优点。在用途上一般分为军用：侦察机，武器平台；民用：如气象勘测、核辐射探测、航空摄影、航空探矿、灾情监视、交通巡逻、治安监控等两种主要种类。

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