使用微型惯性传感器的 UAV 飞行分析

多用途机载传感器载具 UAV

MASC 是一种为大气边界层研究而开发的小型 UAV。选择 Ellipse-N 来记录 UAV 的位置、地面速度和姿态角。

通过考虑气流，可以准确计算风速和风向。

飞行中的风力计算可能很棘手，因为由嵌入式气流探头测量的空速和入射角需要通过实际的 UAV 行为进行补偿。

多用途机载传感器载体 (MASC) 是一种为大气边界层研究而开发的小型无人飞行器 (UAV)。它由德国蒂宾根大学 Eberhard Karls Universität 的环境物理小组设计和运营。

此 UAV 的典型有效载荷是气象测量系统，旨在计算湍流通量。

与地面系统或飞机相比，MASC UAV 是一种经济高效且有价值的工具，适用于复杂地形中的风能电厂选址评估等研究。

“飞行中”风速计算

飞行中的风力计算可能比较复杂，因为嵌入式气流探针测量的空速和入射角需要通过无人机的实际飞行姿态进行补偿。

通过从气流矢量中减去无人机的地速和姿态，可以计算出风速和风向。因此，精确的惯性测量单元对于执行无人机飞行分析至关重要。

Ellipse-N：GPS 辅助型微型 INS

Turbulence plays an important role in the transport and exchange of energy in the lower atmosphere.

A high data rate is required to record these very fast fluctuations in the wind speed. “We were looking for a precise inertial measurement unit. Required specifications were an accuracy in attitude angles of <1°, and a high data output rate” declares Uwe Putze, Dr.-Ing. at the Eberhard Karls Universität Tübingen.

As the unit had to be mounted in a small unmanned aerial vehicle, small size and low weight were also important for the project. “The Ellipse-N was selected because it fulfills all the requirements and provides a unique balance of accuracy, size and weight”, adds the Project Engineer.

Ellipse-N 体积小、重量轻，提供的不仅仅是姿态和航向精度 测量。它将惯性数据与全球定位系统和压力传感器信息融合在一起，提供了可靠的位置和更高的高度精度。

报告显示了传感器在整个温度范围内的动态校准情况，这让团队更加确信该系统将满足所公布的规格要求。

Ellipse-N 高质量数据

Ellipse-N 通过串行接口轻松集成到车载测量计算机中。

当气流探针测量空速和迎角时，Ellipse-N 记录无人机的姿态角、地速和位置。

原始数据存储在计算机中，并且由于遥测链路，也可以在地面站上实时显示。

通过使用该传感器，系统可以测量所有三个轴上精度为 +/- 0.5 米/秒的风速，并以高达 20Hz 的频率记录速度变化。200Hz 的输出速率使得任何数据插值都不必要。