[发明专利]一种无人机MEMS加速度传感器噪声消除方法

说明书

本发明公开了一种无人机MEMS加速度传感器噪声消除方法，其包括通过加速度传感器获取无人机在油门不同开合度时的初始加速度值；对获取的初始加速度值作快速傅里叶变换处理；选取高阶FIR低通滤波器对变换后的加速度值作高频滤波处理；通过均值滤波器对高频滤波处理后的加速度值作低频滤波处理。本发明能够解决现有技术中无人机加速度传感器的噪声大的问题，成本低、计算量小、结果准确。

技术领域

本发明涉及飞行器导航技术领域，具体涉及一种无人机MEMS加速度传感器噪声消除方法。

背景技术

近年来由于航拍无人机的兴起，其体积小、重量轻、机动性强等优点使得在军用、民用诸多领域都蓬勃发展，如电力巡检、国土检测、视频航拍、农业植保、森林防火和科学研究平台等。

尽管应用上已经得到了很大的发展，但是现有小型无人机大多都采用了低成本的MEMS加速度传感器作为导航和控制的数据来源。而旋翼无人机由于其原理上的因素，当飞行器启动时，由于电机和螺旋桨震动引起加速度计数据产生机械噪声，此外加速度传感器本身由于温漂和时漂也极大影响了传感器输出数据的有效性和真实性。

以加速度数据为例，如图2所示，下方曲线为施加不同电机油门信号但飞行器保持固定位置时的加速度计数据波形，理论值为0；上方曲线是电机油门信号，其数值为0至100，由于机械震动引起的机械噪声，传感器数据在机体震动时存在很大的噪声。而现有技术中，通过加速度传感器无法消除这类噪声。

发明内容

本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中无人机加速度传感器的噪声大的问题的无人机MEMS加速度传感器噪声消除方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：

提供了一种无人机MEMS加速度传感器噪声消除方法，其包括如下步骤：

S1、通过加速度传感器获取无人机在油门不同开合度时的初始加速度值；

S2、对获取的初始加速度值作快速傅里叶变换处理；

S3、选取高阶FIR低通滤波器对变换后的加速度值作高频滤波处理；

S4、通过均值滤波器对高频滤波处理后的加速度值作低频滤波处理；

S5、将低频滤波处理后的加速度值与初始加速度值联立，得校准方程：

其中，a_x、a_y、a_z为低频滤波处理后的三轴加速度值，a_xm、a_ym、a_zm为初始加速度值，g为当地加速度值，b、d、f分别为缩放参数，c、e、h为平移参数；

S6、将油门不同开合度时的初始加速度值和对应低频滤波处理后的加速度值代入校准方程，计算得到缩放参数和平移参数值，从而得到初速加速度和滤波处理后的加速度值的换算关系，即得到加速度传感器检测结果的校准公式。

进一步地，初始加速度值包括在油门开合度为0％、30％和60％时采集得到加速度值。

进一步地，做快速傅里叶变换处理的加速度值为初始加速度值在竖直方向上的分量。

进一步地，FIR低通滤波器的阶数为4至10阶。

进一步地，FIR低通滤波器的截止频率为20HZ。

进一步地，均值滤波器的算法为：

其中，y(n)为均值滤波器进行低频滤波处理后的加速度值，x(i)为高频滤波处理后的加速度值，N为滤波器阶数。

进一步地，均值滤波器阶数为80阶。