收藏本站
《南京航空航天大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高空长航无人机多信息融合自主导航关键技术研究

于永军  
【摘要】:无人机以低成本、零伤亡等突出优势在军事和民用领域得到广泛应用,飞行高度高、续航时间长的高空长航无人机是无人机领域的研究重点和热点。高空长航无人机实现自主飞行的关键在于其必须具备高精度的自主导航能力,高精度导航技术已成为制约无人机性能提升的关键技术。结合无人机自主控制对导航系统高精度和高可靠性的迫切需求,本文主要开展了高空长航无人机多信息融合关键技术研究,研究并提出了适用于高空长航无人机的多信息融合自主导航方案和算法,为高空长航无人机自主导航系统的研究和应用提供了理论基础。 本文在综合分析高空长航无人机对自主导航精度和可靠性需求的基础上,主要研究了无人机高精度捷联惯性导航算法以及以惯性导航为基础的多信息融合自主导航方案和算法,其目的在于充分利用无人机机载导航传感器信息,以提高无人机自主导航系统的精度和稳定性。 为有效克服无人机自主导航系统对GPS的依赖性,论文研究了基于天文导航辅助的惯性/天文组合导航定位算法。论文分析提出了多圆交汇天文定位算法,该算法数值计算稳定性强,并能实时获取天文定位误差估计,从而为惯性/天文组合量测误差建模提供了信息;论文提出了基于鲁棒H∞滤波器的惯性/天文自适应定位组合导航算法,有效提高了组合导航系统的鲁棒性和导航精度;此外,分析建立了天文观测高度角与惯性导航系统平台误差角、经纬度误差的量测模型,设计了以天文观测高度角为量测信息的耦合惯性平台误差角的惯性/天文紧组合算法,实现了单颗可见星下的天文定位,有效提高了捷联惯性/天文组合导航的稳定性。 高空侦察摄像是高空长航无人机的重要功能,因此对导航系统的定姿和定位精度都有较高高的要求。为进一步提升惯性/天文组合定姿、定位的精度,论文研究了基于GPS辅助的惯性/星光多信息融合导航系统,以有效提升导航系统性能。论文提出了惯性/GPS/星敏感器集中滤波组合导航方案,针对多传感器融合中的量测滞后和非等间隔输出问题,建立了基于外推的GPS信息补偿算法,设计了多传感器异步集中滤波算法;针对GPS信息不可用的情况,论文提出了耦合惯性位置误差的机载惯性/星光组合滤波算法,引入经纬度误差转换矩阵,建立了星敏感器测量的姿态与惯导计算输出的地理系姿态之间的耦合误差模型,提高了组合系统的稳定性。 考虑到基于星光观测的天文导航系统受高度和气候等条件限制,论文研究了基于大气数据系统辅助的惯性/GPS组合导航系统。一方面,利用大气数据系统提供的气压高度、空速信息辅助惯导,设计了ADS辅助的SINS/GPS松组合导航算法;另一方面,考虑到紧组合的稳定性更高,推导了基于GPS伪距、伪距率的非线性量测模型,提出了基于UKF非线性滤波方法的SINS/GPS紧组合算法,保证了组合导航系统的精度和稳定性。 结合高空长航无人机的特性研究提高惯性导航系统精度的算法,发挥其全自主的优势,对提高高空长航无人机自主导航系统精度依然有重要的意义。论文深入分析并提出了高精度改进捷联惯性导航算法,提高了捷联惯导的精度。为有效验证改进捷联算法的性能,论文设计了基于运动学的无人机动态航迹仿真算法,建立了无人机姿态机动解算模型,为后续无人机多信息融合自主导航算法研究奠定了基础。 论文最后设计并实现了无人机SINS/GPS/CNS/ADS多信息融合组合导航半物理仿真验证系统,对论文所提出的方案和算法进行了有效验证。同时,以某型无人直升机为研究试验平台,论文设计完成了SINS/GPS/ADS/磁航向组合导航原理样机,对本文所提出的关键算法进行了实际验证;原理样机的跑车和机载试验表明所设计的导航系统具有较好的精度和自主性。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 肖霞;;无人机将在今后的战争中扮演新角色[J];电子对抗;2003年02期
2 姜永伟;;俄军无人机在实践中的战术运用[J];现代军事;2005年02期
3 李武康;郑麦中;;欧洲“梭鱼”无人作战验证机[J];现代军事;2007年02期
4 ;全球快讯[J];飞航导弹;2009年11期
5 ;2O11中国无人机系统峰会暨展览征稿通知 峰会主题:无人机从前沿技术到现役装备[J];航空科学技术;2011年02期
6 ;美国将在中东使用先锋号无人机[J];航天电子对抗;1991年02期
7 ;德国陆军新型战术侦察无人机(KZO)系统[J];国防科技;2007年07期
8 ;国际会展信息[J];国际航空;2008年06期
9 郑葆;王秀春;;未来无人机的操控和指挥[J];国外坦克;2009年05期
10 臧晓京;朱爱平;;雷锡恩公司利用导弹经验发展无人机[J];飞航导弹;2010年03期
11 虎鲸;;珠海航展 中国无人作战体系[J];兵器知识;2011年01期
12 徐文;俄罗斯的无人机系统[J];飞航导弹;2003年09期
13 周永生;;俄军无人机的作战运用[J];国防科技;2006年06期
14 王开启;;反恐战争与无人化装备[J];国外坦克;2007年11期
15 野舟;;美国新型无人机试射海尔法导弹[J];战术导弹技术;2010年02期
16 徐晖;;新马泰三国加快发展无人机[J];国际航空;2010年06期
17 马凌;魏国福;;印度加速无人机项目研发进程[J];飞航导弹;2009年07期
18 周航;;美国空军的无人机系统飞行计划[J];航空电子技术;2010年02期
19 袁刚辉;徐志红;;不断壮大的俄罗斯无人机家族[J];现代兵器;2003年02期
20 史秀玲;;支援行动单位的无人机系统[J];国外坦克;2006年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 丁霖;;无人机系统人机交互界面浅析[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
2 王春生;苏多;刘道庆;;浅析无人机系统适航性[A];2010年航空器适航与空中交通管理学术年会论文集[C];2010年
3 杨姜伟;张旭东;高隽;范之国;潘登凯;崔帅;;一种利用偏振光的组合导航移动系统设计与实现[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年
4 阮娟;杨栓虎;;惯性/地磁组合导航的关键技术[A];2010年惯性技术 发展动态 发展方向研讨会文集[C];2010年
5 戴绍忠;岳冬雪;吴光跃;;基于多传感器信息融合的组合导航滤波算法[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
6 徐佳;李擎;;无人机捷联惯性组合的建模与滤波方法研究[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年
7 马晓平;;无人飞行器及其系统发展研究[A];航空科学技术学科发展报告(2010-2011)[C];2011年
8 孔维玮;先治文;张代兵;;无人机垂直起降视觉自主导航系统的设计与实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
9 李涛;袁赣南;;基于BP神经网络GPS/INS深组合导航误差分析[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S09组合导航与导航新方法[C];2012年
10 贺江涛;李爽;;IMU/CCD组合导航在近距离交会对接中的应用研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(上篇)[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报专稿 郭宣 石江月;中国无人机跨向“超一流”[N];世界报;2011年
2 徐泓;遥感无人机纳入宁夏灾害应急工作体系[N];中国国土资源报;2011年
3 记者 朱思平 通讯员 王明;珠海要生产无人机了![N];中国民航报;2011年
4 边际;“鹞鹰”无人机在国内首次实现同机双装载遥感飞行[N];中国航空报;2011年
5 陈巧艳;无人机产业基地落户珠海[N];广东科技报;2011年
6 杨竞佳;首例环境应急大气监测无人机系统研究有进展[N];中国环境报;2011年
7 柯江宁 编译;美陆军完成载人和无人机系统集成能力评估[N];科技日报;2011年
8 温宪;可接受的机器行为?[N];人民日报;2011年
9 记者 刘兴;从前沿技术到现役装备[N];中国航空报;2011年
10 洪山;法国、德国和西班牙签约共同研发三国无人机系统[N];中国航空报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于永军;高空长航无人机多信息融合自主导航关键技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 王世华;碟型涵道式无人机总体设计及飞行控制系统理论与仿真研究[D];复旦大学;2011年
3 甄子洋;融合控制方法及其在无人机飞行控制中的应用研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 刘春阳;无人机隐身技术若干问题研究[D];西安电子科技大学;2012年
5 张利宾;火箭上面级导航、中途修正与姿态控制研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 刘广军;组合导航系统的数据处理与仿真[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
7 柯熙政;亚音速飞行器组合导航方案研究[D];第二炮兵工程学院;2002年
8 胡中华;基于智能优化算法的无人机航迹规划若干关键技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
9 尚捷;MIMU及其与GPS组合系统设计与实验研究[D];清华大学;2005年
10 王晓宇;两轮自平衡机器人的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕勃龙;小型四旋翼无人机航电系统接口及测试技术研究[D];西安工业大学;2012年
2 贲宗玉;某型无人机导航控制研究与软件实现[D];西北工业大学;2007年
3 杨轻;无人机自主起飞、着陆控制系统设计[D];南京航空航天大学;2011年
4 王敏;组合导航系统性能评估与试验设计[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 陈大平;测绘型无人机系统任务规划与数据处理研究[D];解放军信息工程大学;2011年
6 殷勤;智能车辆组合导航中数据融合算法[D];吉林大学;2012年
7 周乃恩;无人机起降纠偏控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 张博;无人机磁耦合发射系统研究[D];长春理工大学;2012年
9 刘志花;无人机故障预测与健康管理技术研究[D];北京化工大学;2010年
10 胡浩;无人机进场着陆/地面滑跑控制与仿真[D];电子科技大学;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978