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GPS在小型无人机导航定位中的应用研究

方展辉  
【摘要】:小型无人机在军事和民用领域都有着广泛的应用,长期以来一直是国内外许多科研机构重要的研究项目。导航与定位系统在小型无人机自主飞行中占有重要的地位。本文侧重于小型无人机导航定位坐标转换算法与组合导航系统的研究。 限于小型无人机对导航器件的体积、重量和成本的要求,用于大型无人机的导航方法难以在小型无人机上使用。本文以小型无人机为应用对象,在充分考虑小型无人机特点及其导航定位需求的基础上,研究了全球定位系统GPS在其导航定位中的应用。 首先,针对利用GPS信息导航所需的坐标转换算法问题进行了研究。根据小型无人机导航定位的需求,将实际的小型无人机导航用到的坐标转换模型作了合理的简化,得到了实时动态定位的坐标转换模型,并对其有效性和适用性进行了论证。 其次,针对GPS和MIMU导航定位存在的不足,进行了小型无人机GPS/MIMU组合导航系统研究。在分析GPS/MIMU组合模式的基础上,采用卡尔曼滤波算法进行数据融合,建立了集中式卡尔曼滤波的状态方程和量测方程,设计了一个基于位置/速度综合的GPS/MIMU组合导航系统方案。 再次,基于MATLAB7.0对利用卡尔曼滤波算法设计的GPS/MIMU组合系统进行了仿真。仿真结果表明,采用卡尔曼滤波器的GPS/MIMU组合系统,经开环输出校正后,在精度和可靠性方面,较单一的导航系统有明显的改善,可有效抑制MIMU误差发散,提高长期导航精度。 最后,对全文进行了总结,并就无人机导航定位系统的发展趋势和进一步的研究方向作出展望。


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