Experimental study of an attitude estimator with measurement disturbance rejection
Etude expérimentale d'un estimateur d'attitude avec rejet de perturbations de mesure
Résumé
Attitude estimation is a corner stone of the flight stability or safety for UAVs. Even if a large panorama of efficient solutions exists, it is still difficult to guarantee the accuracy of the attitude filter during common disturbances (large accelerations or local magnetic disturbances). The integrity of the covariance (accu-racy estimation) is also a difficult point in both nominal and disturbed case. This paper introduces a fault tolerant architecture for attitude estimation. It is intended to handle sensor malfunctions and unexpected environmental disturbances. The estimation architecture consists of three distinctive parts: a set of sensor models to detect incoherent or corrupted sensor measurements; a sensor data health check which activates or deactivates the state correction of the attitude filter; an attitude filter including a saturated gyroscope bias model and a decoupling between the roll/pitch and yaw angles. Simulation and experimental results show that the proposed architecture handles both inertial acceleration disturbances and magnetic disturbances without the need for speed or position measurements, or drag force models.
L'estimation d'attitude est au coeur de la stabilité et sureté du vol des drones. Même si un large panorama de solutions existe, il est pourtant difficile de garantir la précision du filtre d'attitude pendant des phases de perturbations courantes (accélérations importantes ou champ magnétique perturbé). L'intégrité de la covariance (l'estimation de la précision) est aussi un point difficile et dans le cas nominal et le cas perturbé.
Ce papier introduit une architecture tolérante aux pannes pour l'estimation d'attitude, qui est sensée gérer des capteurs erronés et des perturbations environnementales. L'architecture d'estimation est composée de trois parties distinctes: un ensemble de modèles capteurs pour détecter des mesures incohérentes ou corrompues; un test de santé qui active ou désactive la correction du filtre d'attitude; un filtre d'attitude employant un modèle de biais saturé et un découplage entre le roulis/tangage et le lacet. Des simulation et essais expérimentaux montre l'efficacité à gérer des accélérations importantes et des perturbations magnétiques, sans l'utilisation de mesures de vitesse ou position, ou bien des modèles de traînée.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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