Estimación de Viento en Tiempo Real para UAVs de Ala Fija
Autores: Fu, Yifan; An, Weigang; Su, Xingtao; Song, Bifeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estimación de Viento en Tiempo Real para UAVs de Ala Fija
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estimación del viento
Investigación de la capa límite atmosférica
Seguridad en vuelos de aviación
UAVs de ala fija
Filtro de Kalman sin olor
Estimación del viento en tiempo real
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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La estimación del viento juega un papel crucial en la investigación de la capa límite atmosférica y en la seguridad de los vuelos de aviación. Los UAV de ala fija permiten una detección rápida y flexible en extensas regiones de la capa límite. Los UAV meteorológicos de ala fija tradicionales requieren ya sea sensores adicionales de medición del viento o maniobras de giro sostenidas para la estimación del viento, lo que aumenta los costos operativos y reduce inevitablemente la duración de la misión y la cobertura por vuelo. Este artículo propone un método de estimación del viento en tiempo real basado en un Filtro de Kalman sin sensor aerodinámico. El enfoque utiliza solo la aviónica estándar de UAV: GNSS, tubo de Pitot y Unidad de Medición Inercial (IMU) para estimar los campos de viento. Para validar la precisión, el método se integró en un UAV meteorológico equipado con un sensor de veleta, seguido de múltiples pruebas de vuelo. La comparación con las mediciones de la veleta muestra errores de velocidad del viento en tiempo real por debajo de 1 m/s y errores de dirección del viento dentro de 20 grados (0.349 rad). Los resultados demuestran la efectividad del algoritmo para la estimación del viento en tiempo real en la capa límite atmosférica utilizando UAV de ala fija convencionales.
Descripción
La estimación del viento juega un papel crucial en la investigación de la capa límite atmosférica y en la seguridad de los vuelos de aviación. Los UAV de ala fija permiten una detección rápida y flexible en extensas regiones de la capa límite. Los UAV meteorológicos de ala fija tradicionales requieren ya sea sensores adicionales de medición del viento o maniobras de giro sostenidas para la estimación del viento, lo que aumenta los costos operativos y reduce inevitablemente la duración de la misión y la cobertura por vuelo. Este artículo propone un método de estimación del viento en tiempo real basado en un Filtro de Kalman sin sensor aerodinámico. El enfoque utiliza solo la aviónica estándar de UAV: GNSS, tubo de Pitot y Unidad de Medición Inercial (IMU) para estimar los campos de viento. Para validar la precisión, el método se integró en un UAV meteorológico equipado con un sensor de veleta, seguido de múltiples pruebas de vuelo. La comparación con las mediciones de la veleta muestra errores de velocidad del viento en tiempo real por debajo de 1 m/s y errores de dirección del viento dentro de 20 grados (0.349 rad). Los resultados demuestran la efectividad del algoritmo para la estimación del viento en tiempo real en la capa límite atmosférica utilizando UAV de ala fija convencionales.