基于超宽带双向测距与到达角测量的四旋翼无人机位姿估计与实时控制研究

来自国内的研究人员针对四旋翼无人机(UAV)在复杂环境中的精确定位问题，创新性地结合超宽带(UWB)双向测距与到达角(AoA)测量技术，提出了一种高精度位姿估计与实时控制方法。该研究通过多传感器数据融合优化了空间定位算法，实验表明系统可实现厘米级定位误差和毫秒级响应，为无人机自主导航与集群协作提供了关键技术支撑。

　　这项突破性研究将超宽带(UWB)无线电技术与惯性测量单元(IMU)深度融合，通过双向飞行时间(ToF)测距和相位差测向技术，实现了四旋翼飞行器在三维空间中的亚分米级定位精度。研究团队开发了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的传感器融合算法，可实时解算飞行器的六自由度(6DoF)位姿，其角度估计误差小于2°，位置误差控制在5厘米以内。特别值得注意的是，该系统采用分布式锚点部署策略，通过空间几何约束有效解决了非视距(NLOS)环境下的信号漂移问题。实验数据显示，该方案在动态跟踪场景下仍能保持20Hz的更新频率，为无人机避障、编队飞行等应用提供了可靠的状态估计框架。