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《西北工业大学》 2006年
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小型无人机航迹规划及组合导航关键技术研究

屈耀红  
【摘要】:无人机作为侦察、作战的重要手段,近年来受到世界各国的广泛关注,与之相关的航迹规划及组合导航技术也倍受各国有关部门及科技工作者的重视。本文对无人机航迹规划及组合导航等自主飞行的关键技术进行了深入研究,主要贡献如下: 1.提出了一种基于图搜索技术的无人机航迹规划方法。首先将威胁场进行Voronoi网络分割,接着对Voronoi图进行最短路径搜索,最后对得到的航迹进行平滑。该方法得到的结果尽管不是最优的,但可将搜索范围从无限空间简化为有限空间,大大降低计算量,从而可用于无人机航迹的实时规划。 2.提出了一种不同威胁源环境下的无人机全局航迹规划方法。该方法首先对威胁网络进行Delaunay三角网划分,按照穿越三角形边的方向及顺序得到一种二进制编码;接着把威胁当作斥力源,初始路径当作质量—弹簧—阻尼链路,求解链路的受力方程,得到该穿越方式下的局部最佳航路;最后利用遗传算法获得全局最优解。与图搜索方法相比,该方法的运算量较大,但能得到全局最优解。 3.针对某型无人机采用的DR/GPS/RP导航配置,提出了一种分散—集成化的组合导航方案。该方案根据各子系统的定位特点及噪声特性,分别对各子系统信号滤波,接着将各子系统的滤波结果进行融合,最后用融合结果对DR子系统进行修正。仿真结果表明,该方案能够得到较高的导航精度。 4.建立了一种简化的无人机动力学模型,利用该模型可对DR子系统的航向及空速信息进行卡尔曼滤波。实验结果表明,滤波后的航向及空速精度明显提高。 5.提出了一种基于最小二乘外推估计的滤波算法,该算法无需量测数据的先验知识,运算简单,且具有较强的“野值”剔除能力,较好地解决了无人机实际工程中的噪声干扰问题。 6.针对某型无人机采用的DR/GPS/RP组合导航方案,设计了一种融合复位的联合卡尔曼滤波结构,并提出了一种基于残差x~2故障检验法的信息分配算法。该算法不但能够提高系统的精度,并且在子系统出现故障时,能够快速地将该系统进行隔离,从而使得整个系统具有较强的故障诊断能力及容错性能。 7.提出了一种基于速度矢量合成关系的实时风场估计及航迹修正方法,并给出了风场估计步长的选取方法。最后,设计了一种利用联合卡尔曼滤波提高风场估计及导航精度的方案。仿真结果表明,利用上述方法能够较好地估计无人机飞行中的风场信息,并得到较高的导航精度。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:V249.328

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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2 陈侠;鹿振宇;;风场干扰下基于一致性卡尔曼滤波的UAV编队控制算法[J];兵工自动化;2013年10期
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5 许宗飞;袁冬莉;刘小俊;曾赟;;小型无人机三维导航控制研究[J];计算机测量与控制;2010年04期
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3 王光辉;面向动态环境的战区军事信息管理系统关键技术的研究[D];中国石油大学;2011年
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8 黄铭媛;高超巡航飞行器组合导航系统研究与算法验证[D];上海交通大学;2008年
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10 武虎子;改进BPNN模式识别算法在消除INS漂移误差中的应用[D];南昌航空大学;2008年
【参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 熊伟丽;肖应旺;徐保国;;改进MPCA方法及其在批过程故障监测中的应用[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
8 牛大鹏;刘海峰;贾明兴;王福利;;一种新的非线性主成分分析故障诊断[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
9 姚丽;陈杰;;一种适用于军事最优路径规划的方法[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年
10 易晟;樊晓平;罗熊;;平面移动机器人最短路径规划研究及仿真实现[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宫轶松;粒子滤波算法研究及其在GPS/DR组合导航中的应用[D];解放军信息工程大学;2010年
2 张华;高精度双视场星敏感器关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
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6 叶萍;MEMS IMU/GNSS超紧组合导航技术研究[D];上海交通大学;2011年
7 李远;多UAV协同任务资源分配与编队轨迹优化方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
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10 傅阳光;粒子群优化算法的改进及其在航迹规划中的应用研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
2 崔静怡;基于车载导航系统的大区域路径规划算法的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
3 贾伟洁;SAR影像与光学影像配准研究[D];山东科技大学;2010年
4 耿东山;基于蚁群算法的机器人全局路径规划[D];郑州大学;2010年
5 张西雅;基于信息融合的汽车防追尾避撞目标识别研究[D];郑州大学;2010年
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7 李想;无人机地面导航控制系统软件研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 杨柳;GEP评估及个体多样性对策[D];长沙理工大学;2010年
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【同被引文献】
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1 龚真春,宋执环,李平;超小型无人机GPS导航中的坐标转换[J];兵工自动化;2005年04期
2 耿明志;戎亚新;;图像跟踪技术在无人机自主着陆导航中的应用[J];兵工自动化;2007年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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7 乔洋;中远程高超音速空舰导弹关键技术研究[D];西北工业大学;2003年
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9 张士邈;适合高动态环境的捷联惯导系统高精度算法研究[D];西北工业大学;2002年
10 俞玮;变化风场的建模与大展弦比无人机飞行仿真[D];西北工业大学;2004年
【二级引证文献】
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2 付丙岛;王广彪;丁文锐;李红光;;用于飞行器视觉导航的地平线检测算法[J];北京航空航天大学学报;2011年07期
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4 陈好;蔡忠亮;;基于ArcGIS Engine的地质灾害信息管理与应用[J];测绘信息与工程;2010年04期
5 孙超;都基炎;;基于MATLAB的无人飞行器两点交会定位算法研究[J];电脑知识与技术;2011年07期
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7 王铀;赵辉;惠百斌;王锋;胡杰;;利用Radau伪谱法求解UCAV对地攻击轨迹研究[J];电光与控制;2012年10期
8 陈侠;鹿振宇;;风场干扰下基于一致性卡尔曼滤波的UAV编队控制算法[J];兵工自动化;2013年10期
9 高社生;张极;党进伟;;风场估计算法及其在组合导航中的应用[J];飞行力学;2013年05期
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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7 徐自祥;微分对策理论及在作战指挥控制中的应用研究[D];西北工业大学;2006年
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1 辛贵州;无人飞行器航迹规划算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 毛云云;多飞行器协同航迹规划算法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 张俊峰;有向航迹网络图构造与管理[D];华中科技大学;2013年
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5 周志鹏;一种用于航迹规划的有向网络图构造方法研究[D];华中科技大学;2013年
6 韩旭;基于云模型的无人飞行器航迹规划研究[D];长春理工大学;2013年
7 范林玉;航迹规划遗传模拟退火算法研究[D];重庆大学;2010年
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9 王莹;综合船桥系统航迹规划技术研究[D];江苏科技大学;2011年
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