基于天文觀測(cè)的高空長(zhǎng)航無人機(jī)組合導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、高空長(zhǎng)航無人機(jī)對(duì)于長(zhǎng)航時(shí)導(dǎo)航的自主性、精度均提出了較高要求,單一的導(dǎo)航系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn),而慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和天文導(dǎo)航系統(tǒng)各自具有優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行組合可充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),構(gòu)成自主性和抗干擾能力很強(qiáng)的高精度導(dǎo)航系統(tǒng)。為此,本文將主要針對(duì)高空長(zhǎng)航無人機(jī)應(yīng)用環(huán)境下基于天文觀測(cè)信息的組合導(dǎo)航技術(shù)開展相關(guān)研究,以期提出一整套可應(yīng)用于高空長(zhǎng)航無人機(jī)的天文導(dǎo)航定姿、定位以及慣性厭文組合導(dǎo)航方案和算法,從而為天文導(dǎo)航的機(jī)載應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
　　 本文

2、針對(duì)高空長(zhǎng)航無人機(jī)的特點(diǎn),對(duì)機(jī)載環(huán)境下的天文導(dǎo)航定位、定姿算法及其誤差特性進(jìn)行了深入研究。針對(duì)雙矢量定姿算法中常規(guī)的TRAID算法解算出的姿態(tài)矩陣對(duì)于兩組矢量具有不對(duì)稱性,本文研究了改進(jìn)的TRAID算法,從而有效提高了姿態(tài)解算的精度。在高度差定位算法及改進(jìn)的TRAID定姿算法基礎(chǔ)上分別就其誤差特性對(duì)天文定位和定姿的影響進(jìn)行了詳細(xì)研究,為下文的仿真研究提供了理論支持。
　　 本文以提出的機(jī)載天文定位、定姿算法為基礎(chǔ),結(jié)合高空長(zhǎng)航無

3、人機(jī)較為平穩(wěn)等飛行特點(diǎn),針對(duì)性研究了慣性/天文組合濾波算法?？紤]到天文定位對(duì)高度不可觀測(cè),設(shè)計(jì)了高度輔助的慣性/天文位置組合導(dǎo)航系統(tǒng)。另外,針對(duì)星敏感器輸出的是慣性系下姿態(tài)信息,無法直接應(yīng)用于實(shí)際的機(jī)載地理系導(dǎo)航的問題,通過引入慣性導(dǎo)航位置誤差轉(zhuǎn)換矩陣和姿態(tài)誤差轉(zhuǎn)換矩陣,建立了星敏感器測(cè)量的慣性姿態(tài)到慣性導(dǎo)航計(jì)算輸出的地理系姿態(tài)之間的耦合誤差模型,并提出了相應(yīng)的組合濾波算法。
　　 在慣性/天文組合導(dǎo)航研究基礎(chǔ)上,針對(duì)高空長(zhǎng)航無

4、人機(jī)的多信息源特點(diǎn)以及未來北斗系統(tǒng)在高空長(zhǎng)航無人機(jī)上的應(yīng)用,通過引入衛(wèi)星導(dǎo)航,構(gòu)建了慣性/天文/衛(wèi)星聯(lián)邦濾波組合導(dǎo)航系統(tǒng),提出了漸消Sage自適應(yīng)濾波算法,通過對(duì)量測(cè)噪聲陣在線自適應(yīng)估計(jì),并引入漸消因子限制濾波記憶長(zhǎng)度,有效增強(qiáng)了濾波器的跟蹤能力。
　　 基于慣性/天文組合導(dǎo)航算法的研究,本文還以VC++語(yǔ)言為開發(fā)環(huán)境,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套分布式架構(gòu)的慣性/天文組合導(dǎo)航仿真平臺(tái),該平臺(tái)具有良好的擴(kuò)展能力和維護(hù)性。利用該平臺(tái)可對(duì)各種模