信号阻隔区无人机导航技术研究

发布时间：2020-04-19 06:04

【摘要】：在输电线路巡检过程中,经常遇到高海拔、无人区等特殊环境,由此导致的信号阻隔使得GPS/SINS无法保证无人机正常工作。为解决上述问题,本文深入研究桑迪亚惯性地形辅助导航系统(Sandia Integration Terrain Aided Navigation,SITAN),同时为提升算法精度,采用适用于非线性系统的粒子滤波取代卡尔曼滤波,提出数字高程地图自适应尺度下推算法,此外,考虑到实际工程之中,无人机平台使用的惯性器件误差较大,因此在没有GPS的情况下,从硬件的角度出发,对惯性导航系统之中的惯性器件确定性误差进行标定补偿,提高总体导航精度。本文的主要工作:1.对本文的研究背景作深入分析,说明本次研究的必要性,并详细介绍相关理论,即地形匹辅助导航、非线性滤波技术和尺度下推的国内外研究现状;2.简要介绍地形辅助导航中基于地形高度的匹配原理和其子系统构成,对当下经典算法桑迪亚惯性地形辅助导航进行详细研究,以捷联惯导误差方程为基础建立状态模型,通过卡尔曼滤波计算误差参数进行补偿;3.对捷联惯导基本解算原理进行详细研究,建立各传感器和速度、位置、平台角误差模型。且对于惯性器件,即加速度计和陀螺仪进行标定误差,并进行测试与结果分析。同时,对于惯性导航系统进行仿真,比较误差补偿前后的惯性导航信息曲线,验证器件误差标定的有效性;4.为提高SITAN系统精度,引入粒子滤波和自适应尺度下推算法。分析粒子滤波的优势并介绍粒子滤波基本原理;对比分析常用线性插值法,引入小波变换解决双线性插值法导致的边缘锯齿等问题,此外,通过matlab对尺度下推算法进行仿真;5.通过多次试验得出无人机启动时刻的电气参数设定飞行器初始状态,基于无人机真实飞行轨迹,在matlab下进行仿真,对不同算法得出的导航精度进行对比分析。为提高地形辅助导航精度,本文中引入粒子滤波和自适应尺度下推算法,通过仿真可以得到,与单独的惯性导航系统相比,SITAN系统精度均提升了90%以上,基于PF的SITAN经纬度精度为别为35.1m和28.6m,引入双线性插值法之后,经纬度精度分别为19.3m和19.4m,引入小波变换之后,精度达到8.6m和12.1m。
【图文】：

DEM分类

电子科技大学硕士学位论文（1）、（2）、（3）、（4）步，，6 组数据均采集并计算性误差模型，综合六个等式，计算出误差参数并1cx xx xy xz x xcy yx yy yz y ycz zx zy zz z zh h h oh h h oh h h o ]Tx y z 为陀螺仪测量值，[ ]c c c Tx y z 为经过测试设计 QFN 封装的复合芯片 MPU9250 进行加速度计与一款 9 轴运动跟踪装置，在 3X3X1mm 的封装中仪以及数字运动处理器，可通过 I2C 方案，直接输准功能，且其体积较，成本低，完全满足测试要
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V279;V249.3

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本文编号：2633011