无人机高精度目标定位技术研究
发布时间：2017-05-24 13:19
本文关键词：无人机高精度目标定位技术研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：无人机由于其独特的灵活性和优越性，成为未来战场的主力侦察机型。无人侦察机主要依靠机载光电测量系统对空间或地面目标进行识别、跟踪、测量，并结合无人机载机位置、姿态信息，给出目标的准确位置信息，以便实施战场指挥或军事打击。我国无人机在侦察定位领域与技术发达国家还有很大的差距，为此，本文将针对现代战争对无人机高精度目标定位技术的迫切需求，重点研究无人机目标定位过程中涉及的目标定位方法和载机高精度绝对定位的关键技术，以多信息融合组合导航系统作为无人机机载导航系统，以此为基础研究高精度的无人机目标定位技术，以期提出一整套无人机高精度目标定位方案和算法，为无人机高精度目标定位的实现提供理论基础。 本文研究单站测角测距目标定位方法，设计了无人机单站目标定位总体方案和相应的目标定位算法，利用载机一次测量得到的相对距离和角度信息实现目标在大地坐标系中的快速定位。在此基础上，对该方案中的定位误差源进行了仿真分析，为高精度目标定位技术的研究奠定了理论基础。 为了消除姿态测量精度不高对目标定位精度的影响，本文设计了一种仅利用多点测距值进行目标定位的新方案。提出了一种基于齐次坐标转换的三点测距目标定位方法，，能够利用多点测距观测量进行误差估计，以实现对多点测距信息的综合利用，提高目标定位精度。在此基础上，以INS/GPS组合导航系统为例，基于组合导航系统姿态可观测性的分析，设计了无人机目标定位阶段的优化机动航迹，以满足多点测距目标定位方法对无人机航迹的要求，同时提高了无人机载机姿态动态测量精度。 结合目标定位方法对无人机绝对定位的高精度要求，本文提出了一种INS/GPS/CNS//SAR多信息融合组合导航方案，设计了一种基于时变量测噪声的容错联邦滤波结构，利用子滤波器故障检测函数构造动态信息分配系数和时变量测噪声，能有效提高故障子滤波器精度，保证无故障子滤波器的鲁棒性以及提高全局估计精度。基于该方案的设计，可以有效提高无人机载机组合导航系统在子系统故障期间的导航性能。 在高精度目标定位方案和算法研究的基础上，本文还设计实现了高精度目标定位仿真系统，为无人机目标定位技术提供了良好的验证平台。
【关键词】：无人机 齐次坐标转换 目标定位 多点测距定位 容错联邦滤波
【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】：2014
【分类号】：V279
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-12
- 注释表12-13
- 第一章 绪论13-22
- 1.1 论文研究背景13-14
- 1.2 无人机目标定位技术发展现状14-19
- 1.2.1 无人机及其机载目标定位测量系统14-17
- 1.2.2 无人机目标定位关键技术17-19
- 1.3 课题研究的目的与意义19
- 1.4 本文的内容安排19-22
- 第二章 无人机单站测角测距目标定位方法研究22-35
- 2.1 引言22
- 2.2 无人机单站目标定位总体方案22-23
- 2.3 无人机单站目标定位算法研究23-28
- 2.4 单站目标定位误差特性分析28-34
- 2.4.1 定位误差模型28
- 2.4.2 定位误差仿真28-34
- 2.5 本章小结34-35
- 第三章 仅利用测距值的无人机目标定位方法研究35-48
- 3.1 引言35
- 3.2 传统三点测距目标定位方法35-38
- 3.2.1 测距目标定位方法的数学模型35-36
- 3.2.2 直接法求解目标位置36
- 3.2.3 几何法求解目标位置36-38
- 3.3 基于坐标转换的多点测距目标定位方法38-41
- 3.3.1 坐标转换法计算三点测距目标位置38-40
- 3.3.2 最小二乘法计算多点测距目标位置40-41
- 3.4 多点测距目标定位方法仿真分析41-43
- 3.5 多点测距目标定位中的航迹设计43-47
- 3.5.1 组合导航系统模型44
- 3.5.2 不同机动方式下组合导航系统定姿精度仿真44-47
- 3.5.3 优化机动方式分析及航迹设计47
- 3.6 本章小结47-48
- 第四章 采用容错多信息融合的无人机载机高精度定位技术48-59
- 4.1 引言48
- 4.2 多信息融合组合导航基本原理48-50
- 4.2.1 传统联邦滤波结构48-49
- 4.2.2 联邦卡尔曼滤波信息融合算法49-50
- 4.2.3 故障情况下信息分配方法分析50
- 4.3 基于时变量测噪声的容错联邦滤波新方法50-55
- 4.3.1 基于时变量测噪声的容错联邦滤波器实现方案50-52
- 4.3.2 基于时变量测噪声的容错联邦滤波器设计原理52-55
- 4.4 基于时变量测噪声的容错联邦滤波新方法仿真验证55-58
- 4.4.1 仿真条件设置55-56
- 4.4.2 仿真结果与分析56-58
- 4.5 本章小结58-59
- 第五章 高精度目标定位仿真平台研究59-69
- 5.1 引言59
- 5.2 目标定位仿真平台总体设计59-60
- 5.3 目标定位仿真平台关键模块设计60-63
- 5.3.1 航迹仿真模块设计60-61
- 5.3.2 多源导航信息仿真模块设计61
- 5.3.3 机载测量系统信息仿真设计61-62
- 5.3.4 多信息融合容错联邦滤波模块设计62-63
- 5.3.5 目标定位模块设计63
- 5.4 目标定位仿真平台性能验证63-68
- 5.4.1 导航定位性能分析64-67
- 5.4.2 目标定位性能分析67-68
- 5.5 本章小结68-69
- 第六章 全文总结与展望69-71
- 6.1 本文工作总结69
- 6.2 后续工作展望69-71
- 参考文献71-74
- 致谢74-75
- 在学期间的研究成果及发表的学术论文75
【参考文献】
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8 林e
本文编号：390911
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