四轴飞行器位置测量（加速度计，GPS或两者）？

#1 楼

通常，对于室内飞行，商用四轴飞行器不会测量位置。取而代之的是，它们测量位置的变化，以防止四旋翼在不应旋转时移动。因此，尽管加速度计不能很好地保持四旋翼位置的估计值，但它们可用于稳定系统，即确定需要执行哪些命令以保持其当前位置。

漂移仍然可以虽然有问题。因此，来自加速度计的数据通常与其他信息源结合在一起。当演示者在第二十七分钟左右到达时，卡尔曼滤波器是一种方法。另一种方法是使用互补滤波器，这很不错，因为它们需要较少的处理能力。用于估计四轴飞行器状态的其他数据来源包括陀螺仪，陀螺仪，气压传感器，测距仪（通常是超声波，虽然我见过使用过红外传感器）以及通过相机的光流。

有了这些附加信息，您可以说仍然可以使用加速度计进行位置估计。我没有看到这样做，所以我不能说它的有效性。我怀疑其他方法会更好。一种方法是使用激光测距仪定位机器人。另一种方法是像许多研究机构一样使用运动捕捉系统。

请注意，GPS给出绝对位置$ \ pm \ epsilon $，其中$ \ epsilon $表示误差，即给出或采取一些错误，而不是相对位置。

#2 楼

... GPS数据...是否与加速度计数据融合？


是的，许多飞机都使用传感器融合技术，因此GPS数据和加速度计数据都会影响估算值X，Y，Z位置。
他们经常使用卡尔曼滤波器进行数据融合。
（kalman-filter;为什么需要卡尔曼滤波器？）

测量准确地为每张照片X，Y，Z对于将照片组装到航空摄影地图中很重要。 （a）（b）

低成本的GPS接收器通常每秒产生一次X，Y，Z位置，精度超过20米。对于使用小型RC飞机进行摄影地图绘制或在有人驾驶飞机中查找目的地跑道的情况，这是“良好的精度”。对于四旋翼飞行器在房间内或侧面不到20米的小范围内飞行几乎没有用。

（某些GPS接收机可以使用DGPS和其他技术来获得更好的精度或生成




如何每秒四次测量位置（X，Y和Z）？


通常不会。

我的理解是，大多数四轴飞行器都不会进行空中制图或完全自主运动，因此它们不会理会XYZ位置。 （c）（d）

正如您已经从该视频中知道的那样，
quadcopters使用加速度计来改善对飞机方位（俯仰，侧倾，偏航）的估计。
四轴飞行器需要知道方向，以保持右侧朝上并避免不受控制地旋转。


...四轴飞行器如何测量位置（X，Y和Z）


位于美国宾夕法尼亚州GRASP实验室的人们使用螺栓固定在墙上的许多昂贵的运动捕捉相机测量其四轴飞行器的XYZ位置。他们制作了很多令人印象深刻的视频。

一些前沿研究项目正在尝试使用连接到四轴飞行器的摄像机来测量XYZ位置。
（“ sFly四旋翼飞行器全凭自己在户外航行”）
（跟踪移动物体）
（“鼓励四轴飞行器发展（带大量视频）”）

GPS之前，商用飞机使用机场无线电信标进行仪表着陆导航。
我看到一些人在谈论有关四轴飞行器无线电信标定位的相关技术。

伊恩建议使用独特的增强现实标记每个地标字形。
有人发现在四轴飞行器上使用摄像头来检测和估计相对于简单红色矩形着陆垫的相对方位更加实用。
（“自治四轴飞行器对接系统”）

#3 楼

位置测量就是要处理不确定性。关于如何根据来自多个来源的不确定数据估算好的位置，已经写了整本书，所以在这里我不会尝试对其进行总结。

一般来说，您需要的东西在很大程度上取决于您需要达到的精确度。每秒获得一次GPS修复（在某些硬件上每秒获得5次修复）非常适合大型船。但是，当您近距离高速移动时（例如四轴飞行器），每秒5次修复非常糟糕，更不用说GPS位置不确定性（大约20英尺）了。

您可以购买许多位置，速度和加速度传感器。对于任何给定的应用程序，只有其中一些是实用的，而只有极少数的它们足以被自己认为是实时的真实事实（要么在严格控制的环境中运行，要么花费数十万美元）。因此，您需要选择良好的传感器组合，以便每个传感器都可以帮助控制其他传感器的不准确性。这完全取决于您的机器人及其应用程序。通常情况下，您会将GPS等高精度或低频方法（或其他基于三角剖分的方案）与中等精度的方法结合在一起，高频方法，例如加速度计或陀螺仪。这样可以避免估算值漂移太大，同时进行一些合理的实时调整。