Resumen

Este artículo presenta el desarrollo de un sistema de navegación en miniatura de bajo coste para vehículos aéreos no tripulados (UAV) de vuelo autónomo. El sistema incorpora mediciones de un GPS de punto único de bajo coste y una unidad de sensor inercial/magnético de estado sólido triaxial. El algoritmo de navegación se compone de tres módulos que se ejecutan en un microcontrolador: el módulo de calibración del sensor, el estimador de actitud y el estimador de velocidad y posición. El módulo de calibración de los sensores se basa en un algoritmo de calibración de hipótesis elipsoidal recursiva basada en mínimos cuadrados para estimar los sesgos y los factores de escala de los acelerómetros y magnetómetros sin ningún equipo de calibración adicional. El estimador de actitud es un algoritmo de fusión de actitud lineal de bajo coste computacional que incorpora eficazmente componentes de alta frecuencia de los giroscopios y componentes de baja frecuencia de los acelerómetros y magnetómetros para garantizar tanto la precisión como el ancho de banda de la estimación de actitud. El estimador de velocidad y posición utiliza dos filtros complementarios en cascada que fusionan la aceleración traslacional, la velocidad GPS y la posición para mejorar el ancho de banda de la velocidad y la posición. El sistema de navegación diseñado es viable para los UAVs en miniatura debido a su bajo coste, simplicidad, miniaturización y errores de estimación garantizados. Tanto las pruebas en tierra como las pruebas de vuelo autónomo de helicópteros y cuadricópteros no tripulados en miniatura han mostrado la eficacia del sistema propuesto, demostrando su promesa en los sistemas UAV.

• Materias:Reacciones químicas Minería de datos Aerodinámica Ingeniería aeroespacial Vehículo espacial
• Subjects:Chemical reactions Data mining Aerodynamics Aerospace engineering Space vehicles
• Palabras claves:bajo coste, módulo de calibración de sensores, estimador de posición, estimador de actitud, sistema de navegación en miniatura, prueba de vuelo autónomo, filtro complementario en cascada, vehículo aéreo no tripulado, ancho de banda de velocidad, unidad de sensor magnético
• Keywords:low cost, sensor calibration module, position estimator, attitude estimator, miniature navigation system, autonomous flight test, cascaded complementary filter, unmanned aerial vehicle, bandwidth of velocity, magnetic sensor unit