基于FastSLAM算法的無人機著陸方法

張燁林, 王養柱, 韓 震

(北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院,北京 100191)

基于FastSLAM算法的無人機著陸方法

張燁林, 王養柱, 韓 震

(北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院,北京 100191)

為解決無人機在GPS信號失效下的著陸導航問題，采用基于FastSLAM算法的導航方法。首先，基于機載多普勒雷達測量的地速，用含有高斯噪聲的非線性方程來描述無人機著陸的運動模型；搭載在無人機上的激光雷達測量相對環境路標的位置和方位角用于構建系統的觀測模型。基于無人機著陸段的系統模型，采用粒子濾波估計無人機的路徑，擴展卡爾曼濾波估計環境路標位置。獲得無人機的路徑估計后,采用反正切形式的跟蹤微分器獲得速度估計。仿真驗證了在選取適當的粒子數和環境路標情況下，FastSLAM算法滿足無人機著陸定位精度和實時性要求，是一種可行的著陸段導航方法。

無人機著陸； FastSLAM； 粒子濾波； 擴展卡爾曼濾波

0 引言

著陸是無人機飛行過程中非常重要的階段，因而，高精度的導航系統是安全著陸的重要保證。目前無人機著陸使用的導航技術主要包括慣性導航系統、GPS導航系統、慣性/GPS組合導航系統、計算機視覺導航系統等。慣性導航屬于自主導航，可以提供完備的導航信息，但其導航誤差隨時間積累。GPS導航具有精度高的優點，但如果在著陸過程中受到干擾會影響導航精度。計算機視覺具有大視場、非接觸的優點，但是圖像處理需要大量計算和存儲，在著陸過程中實時性難以保證。……