基于Levenberg-Marquardt算法的無人機多傳感器校正方法研究

肖舜仁，胡青春，李妮妮，陳興彬

(1.華南理工大學機械與汽車工程學院，廣東廣州 510641；2.廣州機械科學研究院有限公司，廣東廣州 510700；3.中汽檢測技術有限公司，廣東廣州 510700；4.廣東省生產(chǎn)力促進中心，廣東廣州 510075)

0 前言

四旋翼無人機依靠自身搭載的低成本MEMS(Microelectro Mechanical Systems)傳感器實現(xiàn)姿態(tài)的實時獲取是其在諸多應用領域中正常控制作業(yè)的先行條件，而基于MEMS的慣性傳感器如三軸加速度計、三軸陀螺儀在使用過程中易受安裝、測量、信號傳輸?shù)日`差的影響，導致無人姿態(tài)信息獲取的精度降低。因此，在無人機投入使用前，需對其搭載的MEMS傳感器進行誤差校正補償，以獲得更為精確的傳感器數(shù)據(jù)，為后續(xù)進行多源傳感器信息融合與姿態(tài)解算奠定基礎。國內外學者對MEMS傳感器的校正補償問題已進行了大量的研究。宋穎、劉百奇等對加速度計進行了較高精度的校正，但兩者都借助了精密儀器，成本高且局限性大。張紅宇、陳劍等人采用了無需轉臺的快速校正方法，完成對加速度計的校正補償，但前者校正精度不足，后者需先后進行粗校正和精確校正，較為繁瑣。原雨佳等使用改進的粒子群優(yōu)化算法對磁力計誤差模型中的12個未知參數(shù)進行了最優(yōu)估計，該方法校正補償精度較高，但算法實現(xiàn)較為繁瑣且僅能進行參數(shù)離線估計。WU等基于L-M算法實現(xiàn)磁力計數(shù)據(jù)的球體擬合，得到球體半徑、硬磁和軟磁誤差的最優(yōu)估計。王堅等人使用改進的L-M算法，基于校正后的加速度計以及動態(tài)旋轉完成陀螺儀誤差參數(shù)的快速估計，但該方法未考慮磁力計與其他兩種傳感器之間的相互影響，且僅通過加速度計無法得出偏航角，聯(lián)合校正存在局限性。……