[发明专利]一种飞行器姿态扰动滤除方法、装置及系统

权利要求书

1.一种扑翼运动引起的飞行器姿态扰动滤除方法，其特征在于，该方法具体步骤包括：

动作捕捉系统采集扑翼飞行器运动信号，飞行器控制系统中的传感器采集姿态信号，分别上传上位机，上位机对运动信号和姿态信号分别进行信号特征分析得到对应的频谱图，通过对比频谱图确定飞行器扑翼运动为姿态扰动来源；

分级固定扑翼飞行器油门动作捕捉系统采集扑翼飞行器在油门信号逐渐增加时对应的运动信号上传上位机，上位机对其进行信号特征分析，并读取扑翼飞行器日志中的油门数据进行油门与扑翼频率的拟合；

上位机根据油门与扑翼频率的拟合关系得到最大油门信号对应的扑翼频率，将其作为频率阈值设计模拟低通滤波器，变换为数字低通滤波器设置于飞行器控制系统中滤除扑翼飞行器的高频干扰信号；

上位机对滤除高频干扰信号后的低通滤波信号进行频谱分析，进行FFT变换，在FFT变换时保证扰动频率捕获精度以及信号处理低延迟，根据幅度阈值，筛选出主要频率作为扰动信号频率设计模拟带阻滤波器，变换为数字带阻滤波器设置于飞行器控制系统中滤除扑翼飞行器的扰动信号且根据幅度阈值来捕捉扑翼飞行器扑翼运动对飞行器真实姿态角的扰动频率，并利用扰动频率跟随自适应滤波器滤除扑翼运动引起的飞行器姿态扰动，进而使飞行器控制系统能够对飞行器姿态进行精确控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在本方法中，飞行器控制系统将采集的姿态信号和油门信号以日志形式进行存储，上位机读取日志中的姿态信号和油门信号。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在本方法中，上位机对运动信号和姿态信号分别采用FFT变换进行信号特征分析得到对应的频谱图。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在本方法中，通过双线性变换法将模拟低通滤波器变换为数字低通滤波器。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在本方法中，通过双线性变换法将模拟带阻滤波器变换为数字带阻滤波器。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在本方法中，筛选出主要频率的方法还包括：

对滤除高频干扰信号后的低通滤波信号进行特定长度的采样，并采用层叠保留法进行补零，进行FFT变换，根据幅度阈值，筛选出主要频率。

7.一种扑翼运动引起的飞行器姿态扰动滤除系统，该系统基于如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，包括：

动作捕捉系统，用于采集扑翼飞行器运动信号，并上传上位机；

上位机，用于接收采集的扑翼飞行器运动信号和姿态信号，分别对其进行信号特征分析得到对应的频谱图，通过对比频谱图确定飞行器扑翼运动为姿态扰动来源；接收油门信号和扑翼飞行器在油门信号逐渐增加时对应的运动信号，对其进行信号特征分析，并进行油门与扑翼频率的拟合；根据油门与扑翼频率的拟合关系得到最大油门信号对应的扑翼频率，将其作为频率阈值设计模拟低通滤波器以滤除高频干扰信号；对滤除高频干扰信号后的低通滤波信号进行频谱分析，根据幅度阈值，筛选出主要频率作为扰动信号频率设计模拟带阻滤波器以滤除扰动信号；

扑翼飞行器控制系统，包括控制器，所述控制器分别与传感器、数字低通滤波器和数字带阻滤波器连接用于控制扑翼飞行器飞行，所述传感器用于采集姿态信号并上传至上位机，所述数字低通滤波器根据上位机设计的模拟低通滤波器变换得到以滤除高频干扰信号；所述数字带阻滤波器根据上位机设计的模拟带阻滤波器变换得到以滤除扑翼飞行器的扰动信号。