使用微型惯性传感器的无人机飞行分析

多功能机载传感器载机无人机

MASC 是一架小型无人机，专为大气边界层研究而开发。此外，德国蒂宾根大学的的环境物理研究小组设计并运营着它。该团队选择 Ellipse-N 来记录无人机的 posición、地面速度和姿态角。此外，通过考虑气流，可以准确计算风速和风向。

然而，飞行中的风计算具有挑战性，因为气流探头需要对无人机的行为进行补偿。
因此，精确的惯性测量对于准确的飞行分析变得至关重要。
该无人机的典型有效载荷是一个气象测量系统，旨在计算湍流通量。

与地面系统或飞机相比，MASC 无人机是一种经济高效且有价值的工具，适用于复杂地形中的风电场场址评估等研究。

“飞行中”风速计算

机载风速计算面临着挑战，因为机载气流探头需要补偿无人机的运动状态。此外，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准确的无人机飞行分析至关重要。

我们的 Ellipse-N：GPS 辅助微型 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 尺寸小巧、重量轻，提供的功能远不止姿态和航向测量。它将惯性数据与 GPS 和压力传感器信息相融合，提供可靠的位置和增强的高程精度。

显示传感器在整个温度范围内进行动态校准的报告，使团队更加确信该系统能够达到公布的规格标准。

Ellipse-N 高质量数据

Ellipse-N 通过串口平稳地集成到机载测量计算机中。此外，这种无缝连接实现了高效的数据传输。

当气流探头测量空速和迎角时，Ellipse-N 记录无人机的位置、地速和姿态角。此外，计算机存储原始数据供以后使用。不仅如此，遥测链路还允许在地面站进行实时显示。

通过使用该传感器，系统在所有三个轴上以 ±0.5 m/s 的精度测量风速。此外，它还能以高达 20Hz 的频率记录速度变化，而 200Hz 的输出速率则省去了插值的需要。