无人机倾角传感器
基于卡尔曼滤波和互补滤波的AHRS系统研究
本栏目责任编辑：梁书计算机工程应用技术基于卡尔曼滤波和互补滤波的AHRS 系统研究蔡阳，胡杰❋（长江大学计算机科学学院，湖北荆州434023）摘要：AHRS 航姿参考系统中通常需要融合MEMS 传感器数据来进行姿态解算，由于MEMS 传感器自身的一些缺陷导致在姿态解算中会出现较为严重的误差。
AHRS 中常见对加速度计、陀螺仪和磁力计进行卡尔曼滤波、互补滤波的方法，由于使用单一的滤波算法时会出现误差，导致姿态角解算精度不高。
本文采用卡尔曼滤波融合互补滤波的滤波算法，通过卡尔曼滤波对加速度计和陀螺仪起抑制漂移作用，进而得到最优估计姿态角，减小传感器引起的误差，再由估计值和磁力计经过互补滤波滤除噪声，提高姿态角的解算精度。
仿真实验表明：融合滤波算法可以抑制漂移和滤除噪声，在静态和动态条件下，都有良好表现。
关键词：AHRS;MEMS ；姿态解算；卡尔曼滤波；互补滤波中国分类号：TP301文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2021)10-0230-03开放科学（资源服务）标识码（OSID ）:Research on AHRS System Based on Kalman Filter and Complementary Filter CAI Yang,HU Jie(School of Computer Science,Yangtze University,Jingzhou 434023,China)Abstract:AHRS heading and attitude reference system usually needs to fuse MEMS sensor data for attitude calculation.Due to some defects of MEMS sensor itself,there will be more serious errors in attitude calculation.Kalman filtering and complementary filtering methods for accelerometers,gyroscopes,and magnetometers are common in AHRS.Due to errors when a single filtering al⁃gorithm is used,the accuracy of the attitude angle calculation is not high.In this paper,the Kalman filter fusion complementary fil⁃ter filter algorithm is used to suppress drift of the accelerometer and gyroscope through Kalman filter,and then obtain the optimal estimated attitude angle,reduce the error caused by the sensor,and then pass the estimated value and the ple⁃mentary filtering filters out noise and improves the accuracy of attitude angle calculation.Simulation experiments show that the fu⁃sion filtering algorithm can suppress drift and filter noise,and it performs well under static and dynamic conditions.Keywords:AHRS;MEMS;attitude calculation;Kalman filter;complementary filter航姿参考系统AHRS(Attitude and Heading Reference Sys⁃tem)由MEMS(Micro-Electro Mechanical System)惯性传感器三轴陀螺仪、三轴加速度计和磁力计的数据融合来进行姿态解算[1]。
农业无人机植保作业考核试卷
（注：请将答案填写在答题括号内。）
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.下列哪些因素影响无人机植保作业的效率？（）
A.无人机的飞行速度
B.喷洒系统的设计
C.农药的粘稠度
D.飞行员的操作技能
10.保障无人机植保作业安全的关键措施有______、______和______。
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.无人机植保作业可以在任何天气条件下进行。（）
2.无人机的飞行速度越快，植保作业效率越高。（）
3.在植保作业中，无人机飞行高度应保持不变。（）
A.风速变化
B.植物生长高度变化
C.农药浓度变化
D.电池电量变化
5.下列哪些技术可以提高无人机植保作业的精度？（）
A. RTK-GPS
B.激光雷达测距
C.光谱分析
D.多传感器融合
6.下列哪些是无人机植保作业中的常见故障？（）
A.电池突然断电
B.喷洒系统堵塞
C.飞行控制系统失控
D.无人机机身损坏
7.在进行无人机植保作业时，以下哪些做法是环保的？（）
6.为了减少农药对环境的污染，应采取______和______等措施。
7.在进行无人机植保作业前，需要对作业区域进行______和______。
8.无人机植保作业中，航线规划应考虑______、______和______等因素。
9.无人机植保作业的数据分析主要包括______、______和______。
A.无人机出现小幅度晃动
B.无人机喷洒系统故障
基于数字式红外传感器的姿态测量盲区补偿法
．
Ｗ ＡＮ Ｇ Ｊ ｉ ａ ，Ｌ Ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ （ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ， Ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ Ｍｏ ｎ ｇ ｏ ｕ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｈｏ ｈ ｈ ｏ ｔ ０ １ ０ ０ ５ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
知这一差异 Ｊ 。本文设计采用基于“ 塞 贝克效应 ” 的数字 式 热电堆红外传感器 ， 该传感 器通过 其圆锥形视 窗探 测天 空和地面等环境辐射为 ５ ． ５～ １ ４ ｐ ． ｍ波长 的红外线能量 ， 输 出一个 相应 的温度值。 在 同轴 的相 反方向安装 ２只完全相 同 的红外传 感器 ， 飞行器处 于水平 状态 时 ， ２只红外 传感 器 的圆锥形 视场 内 朝 向天空和朝 向大地 的 区域 相等 ， 此时两 传感器输 出温度 差为 ０ ； 而 当飞行器发生倾斜 时 ， 偏 向大地的红外传感 器输
２ ０ １ ４年 第 ３ ３卷 第 １ 期
传感器与微系统 （ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ）
１ ５
一种基于红外传感器的无人机姿态测量方法
空 一 端 的 传 感 器 感 受 到 的 温 度 比朝 向 地 面 一 端 的 传 感 器 感
受 到 的 温 度 低 ， 端 传 感 器 的输 出 电压 则 会 发 生 变 化 。 输 出 两 电 压 随 无 人 机 倾 斜 角 度 的 变 化 而 变 化 ， 可 计 算 出倾 斜 角 度 即 大小 。根据这一原理 ， 个对称 的红外温度传 感器 即构成 了 两 单 轴无 人 机 姿 态 测 量 系 统 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｎ ａｔ ｕ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｐ ｏ ｃ ａ ｅ ｎ Ｉ ｆａ ｅ ｅ ｓ ｒ ｉ ｒ ｓ ｎｅ ｔ ｔ ｄ ａ ｕ ｅ ｎ ｐ ｒ ａ ｈ ｂ ｓ ｄ ｏ ｎ ｒ ｒ ｄ ｓ ｎ ｏ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔｄ，ｗｈ ｃ ｈ ｗ ｈ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｏ ｅ ｉ ｉｈ ｓ ｏ ｓ ｔｅ ａ ｖ ｎａ ｅ ｖ ｒ
１ 一 一 一 一 ｒ 一 一 一 一 一 ．一 一 一 一 ｌ 一 一 一 一 ５一 二
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图 ３ 实 验数 据 拟合 曲 线 图
Ｆ ｇ ３ Ｆｉ ｉ ｇ ｃ ｒ ｅ ｏ ｅ ｔｄ ｔ ｉ． ｔ ｎ ｕ ｖ ｆｔ ｓ ａ ａ ｔ
ａｔ ｕ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｇ ｒ ｈ ｉ ｕ ｒ ａ ｄ ＵＡＶ ａｔ ｕ ｅａ ｇ ｅ ｏ ｌ ｅ ｃ ｃ ｌｔｄ ｗｉ ｅ ｓ ｂ ｒ ｃｅ ｉ ｎ ｌ ｕ ｐ ｔ ｆ ｅ ｔ ｔ ｄ ａ ｕ ｅ ｎ ｏ ｔ ｍ ｐ ｔ ｏ ｗ ｒ ． ｉ ｌ ａ ｉ ｓ ｆ ｔ ｔ ｄ ｎ ｌ ｓｃ ｕ ｄ ｂ ａ ｕ ａｅ ｔ ｔ ｕ ｔａ ｔｄ ｓｇ ａ ｔｕ ｉ ｌ ｈｈ ｏ ｏｔ ｈ ｉ ｒ ｒ ｄ ｓ ｎ ｏ ． ｈ ｎ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｏ ｅ ｓ ｎ ｉ ａ ｓ ｉｃ ｓ ｅ ． ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｅ ｆ ｈ ｅｉ ｂ ｌ ｙ ｏ ｅ ａｇ ｒｔ ｍ，ｔ ｅ ａｒ ｏ ｅ ｆ ｎ ａ ｅ ｅ ｓ ｒ Ｔ ｅ ｉ ｔｒ ｅ ｃ ｆｔ ｕ ｓ ｌｏ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｖ ｒ ｙ ｔ ｅ ｒ ｌ ｉ ｔ ｆｔ ｏ ｉ ｅ ｈ ｉ ａ ｉ ｈ ｌ ｈ ｈ ｉ ｒ ｂｎ ｌ ｈ ｓ ｉ ｐ ｒ ｒ ｄ Ｔ ｅｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ｔ ｈ ｓ ｔ ｄ ｃ ｎ ｅ ｅ ｔ ｌ ａ ｕ ｅｔ ｆ ｇ ｔ ｅ ｔ ｓ ｅ ｏ ｍｅ ． ｈ ｘ ｅ ｍｅ ｔｌ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ａ ｉ ｍｅ ｏ ａ ｆ ｃｉ ｅｙｍｅ ｓ ｒ ｅＵＡＶ ｔ ｔ ｄ ｎ ｌ ｓ ｉ ｔ ｆ ｉ ｒ ｓ ｈ ｔ ｈ ｖ ｈ ａ ｔ ｕ ｅ ａ ｇｅ ． ｉ
px4 传感器冗余机制
px4 传感器冗余机制
PX4是一种开源的飞控系统，具有传感器冗余机制，用于提高飞行器的安全性和可靠性。
传感器冗余机制是指在飞行器上使用多个相同类型的传感器，以便在一个传感器出现故障时，可以无缝地切换到另一个正常工作的传感器上，从而保证飞行器的正常飞行。
在PX4中，常见的传感器冗余包括陀螺仪和加速度计的冗余。
陀螺仪是用来测量飞行器的角速度，而加速度计则用来测量飞行器的加速度。
PX4系统可以配置多个陀螺仪和加速度计，并通过内置的冗余检测算法来实现传感器冗余。
当系统检测到某个传感器出现故障或异常时，会自动切换到另一个正常工作的传感器上，以确保飞行器的稳定性和安全性。
除了陀螺仪和加速度计的冗余外，PX4还支持其他传感器的冗余，比如罗盘和气压计。
这些传感器在飞行器的定位和高度控制中起着重要作用，因此其冗余机制同样能提高飞行器的可靠性和安全性。
总的来说，PX4系统通过使用多个相同类型的传感器，并配备冗余检测和切换算法，实现了传感器冗余机制，从而提高了飞行器
的飞行安全性和可靠性。
这种机制在无人机和其他飞行器的设计中起着至关重要的作用，帮助飞行器在遇到传感器故障时仍能安全地返回或继续飞行。
【计算机测量与控制】_指挥控制_期刊发文热词逐年推荐_20140727
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推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
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科研热词 防碰撞 长征四号乙 运输安全 贝叶斯网络 视景仿真 虚拟现实 航天发射 突发事件 空间环境 石油天然气 监控指挥 现场指导 火箭点火 油气运输 探测卫星 指挥控制 拓扑结构 战术意图 态势估计 射频识别 太原卫星发射中心 地形建模 卫星导航定位 井下交通 事件 中国航天科技集团公司 中国石油 "北斗"卫星
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
禁止出口限制出口技术部分
04 电力、热力的生产和供应业
2023年新增及修改 限制出口部分
★ 编号：184401X ★ 大型电力设备设计技术 ★ 控制要点：煤炭清洁高效利用和灵活运用技术、大型水电机组设计技术、第三代核电机组设计技
术、特高压交直流输变电成套装备设计等关键技术
04 计算机服务业
2023年新增及修改 限制出口部分
04 医药制造业
2023年新增及修改 限制出口部分
★ 编号：052707X ★ 组织工程医疗器械产品的制备和加工技术 ★ 增加控制要点：“6. 医用诊断器械及设备制造技术（包括国产新一代基因检测仪、第三代单分子
测序仪）”
04 非金属矿物制品业
2023年新增及修改 限制出口部分
★ 编号：053104X ★ 人工晶体生长与加工技术 ★ 增加控制要点：“15. KBBF 晶体生长与棱镜耦合器件加工技术”。
春雷霉素菌株及生产技术 、12. 嘧啶核苷类抗菌素（农抗 120）菌株及生产技术、 13. 白僵菌、 绿僵菌菌种及生产技术
04 畜牧业
2023年新增及修改 禁止出口部分
★ 编号：050304J ★ 蚕类品种、繁育和蚕茧采集加工利用技术 ★ 控制要点 1 修改为：“除杂交一代蚕品种以外的蚕遗传资源”。
04 通用设备制造业
2023年新增及修改 限制出口部分
★ 编号：183508X ★ 机床产业基础共性技术 ★ 控制要点：机床的创新设计、基础工艺、试验验证、可靠性及功能安全等机床产业基础共性技术
研究
04 专业设备制造业
2023年新增及修改 限制出口部分
★ 编 号 ：183605X ★ 大型高速风洞设计建设技术 ★ 控制要点：特殊功能结构设计、宽温域特种金属/复合材料性能分析、大型复杂装备智能制造与
低空无人机遥感技术及应用
低空无人机遥感技术及应用
03 1.研Par究t 背景 典型应用案例
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3.1典型应用案例
无人机在遥感中的应用广泛，如重大突发事件和自然灾害的 应急响应、国土资源的数据采集与监测、各种地形信息的调 查与测绘、农业植保、农业保险、环境保护、交通、能源、 互联网和移动通讯等。
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3.1农林业中的应用
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3.2国土资源环境调查与测绘
目前全国已有超过300家测绘单位拥有甲乙级航摄资质，使 用无人机数量超过千架。 测绘无人机已常态化应用在土地确权、基础测绘、土地资源 调查监测、土地利用动态监测、数字城市建设等领域。 生态环境方面：水污染、土壤污染等。
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3.2国土资源环境调查与测绘
测绘无人机已常态化应用在土地确权、基础测绘、土地资源 调查监测、土地利用动态监测、数字城市建设、应急救灾测 绘等领域。 生态环境方面：水污染、土壤污染等 目前全国已有超过300家测绘单位拥有甲乙级航摄资质，使 用无人机数量超过千架。
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2.低空无人机遥感的工作流程
⑤确定摄影基线
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2.低空无人机遥感的工作流程
（2）飞行前检查 ① 地面监控站 ② 飞行平台 ③ 载荷传感器检查 ④ 发动机检查 ⑤ 电池、燃油检查 ⑥ 通电检查
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2.低空无人机遥感的工作流程
图 航线设计示意图
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2.低空无人机遥感的工作流程
（3）地面控制点布设与测量（不是必须的） 像控点的布设：以实验区地形特点及制作影像图的精度来布设像 控点，以能够满足空中三角测量精度要求为原则。 像控点的测量：主要采用单基准站RTK卫星快速定位方法测量。
2. 数据处理 （1）航测数据预处理 ① POS数据与航带整理 ② 像片畸变改正 ③ 像片匀光匀色
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无人驾驶机简称为"无人机"，是利用无线电遥控设备和自备的程
序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、
程序控制装置等设备。无人机上安装有大量的倾角传感器，用于实时
检测飞机的飞行姿态，测量角度转换为信号发送给控制系统，控制系
统通过无线电波传输到地面控制中心，QXJH2型高精度倾角传感器属
于高精度稳定性系列，在飞机姿态校准，帆船姿态控制等领域有广泛
的应用。