基于NCS-ESKF算法的飞机姿态估计

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作   者：

何磊;  宣晓刚;  罗小虎;  贾斌;  杨毅彪; 

作者机构：

太原航空仪表有限公司;  太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室; 

关键词：

飞行实验;  姿态估计;  导航坐标系;  误差状态卡尔曼滤波;  机动加速度阈值; 

期刊名称：

仪器仪表学报

i s s n：

0254-3087

年卷期：

2024 年 45 卷 010 期

页   码：

295-304

摘   要：

传统误差状态卡尔曼滤波算法在无航向参考情况下进行飞机姿态估计时，由于其线性化不精确会导致误差较大。针对以上问题，提出了基于导航坐标系的误差状态卡尔曼滤波算法(NCS-ESKF),并设计了飞机姿态估计系统，开展了室内静态转台实验和通航飞机DA40机载飞行实验。实验结果表明，与3种传统算法相比，所提出的NCS-ESKF算法误差更小，其横滚角和俯仰角的平均绝对误差(MAE)仅为0.809°和0.934°;在机载飞行实验的滑跑阶段和飞行阶段，利用分段阈值法设定不同水平机动加速度阈值，其横滚角和俯仰角的MAE分别为0.954°和0.867°,有效提高了飞机姿态估计的准确性。NCS-ESKF算法能够有效减小估计误差，具有更高的飞机姿态估计性能，有助于提高通航飞机飞行控制的稳定性。