飞行器气动模型辅助惯性导航的关键技术研究
[Abstract]:Since the 20th century, navigation system has played an essential role in human economy and military activities. With the increasing diversity and complexity of UAV mission, the accuracy, reliability and autonomy of the vehicle navigation system are becoming more and more important in practical applications. Inertial / GPS integrated navigation system is a common navigation method for aircraft at present. However, because the GPS signal is easily disturbed by the outside world, the navigation accuracy of the integrated navigation system will be greatly affected by the failure of the GPS. In recent years, GPS-free autonomous navigation technology based on inertial navigation system has become one of the hotspots in navigation technology field. Pneumatic model aided navigation is a new autonomous navigation method developed in recent years, which has the advantages of strong autonomy, low cost and wide application. In this paper, the key technologies of the aerodynamic model aided inertial navigation system are studied in order to improve the accuracy and reliability of the navigation system under the condition of GPS failure. The research work provides a good reference value for the application and popularization of pneumatic model aided inertial navigation technology. Firstly, the characteristics of the aerodynamic model of the fixed-wing UAV are analyzed. According to the six-degree-of-freedom motion model of the UAV, the flow of calculating the navigation parameters based on the aerodynamic model of the aircraft is studied. The effect of disturbance error source on navigation information of aerodynamic model is systematically analyzed, and the error propagation equation of navigation parameter solution using pneumatic model is derived. Secondly, aiming at the problem that the aerodynamics model is sensitive to the aerodynamic parameter error in the course of solving navigation information, the propagation characteristics of the aerodynamic parameter error in the navigation parameter calculation are studied in this paper. According to the error propagation equation of aerodynamic model, an algorithm of aerodynamic model parameter identification based on extended Kalman filter is designed, which can effectively improve the precision of aerodynamic model of aircraft and reduce the error of navigation information calculation. Then, in order to optimize the use of navigation information of pneumatic model and improve the performance of pneumatic model information aided navigation system, according to the error characteristics of pneumatic model, the velocity / attitude fusion is proposed and designed in this paper. Acceleration / angular acceleration fusion two fusion schemes of pneumatic model aided inertial navigation. In the proposed acceleration / angular acceleration information fusion navigation scheme, the output of the inertial measurement element is taken as the observation quantity, and the corresponding system state equation and measurement equation are constructed. The results of the two schemes show the effect of the data fusion scheme on the aerodynamic model aided navigation. Finally, in order to fully and intuitively verify the theoretical analysis of the aerodynamic model aided inertial navigation scheme of fixed-wing UAV, the simulation and verification platform of UAV aerodynamic model aided navigation is built in Matlab/Simulink environment. The platform has the functions of track generation, aircraft navigation, guidance and control, and can realize the simulation of UAV aerodynamic model, airborne sensor and integrated navigation system. The feasibility and effectiveness of the integrated navigation scheme designed in this paper are verified. The simulation platform plays a better supporting role in the research of aerodynamics model aided navigation technology. The aerodynamics model aided navigation technology involves the navigation, the control, the aerodynamics and so on multi-disciplinary domain. In this paper, the error characteristics of pneumatic model and the data fusion scheme are studied, which provides the theoretical basis and development direction for further research.
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:V249.3
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,本文编号:2183678
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