GPS在微型无人机导航定位中的研究与应用

发布时间：2017-06-04 00:08

  本文关键词：GPS在微型无人机导航定位中的研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微型无人机在军事和民用方面都具有广泛的应用价值，长期以来都是国内外很多机构和组织的热点研究项目。导航与定位系统在微型无人机自主飞行中占有重要的地位。本文侧重于微型无人机导航定位系统的研究与应用。 限于微型无人机对导航器件的体积、重量和成本的要求，用于大型无人机的导航方法无法在微型无人机上使用。本文在考虑微型无人机特点及其对导航定位需求的基础上，研究了全球定位系统GPS在其导航定位中的应用。 论文首先回顾了目前采用的导航定位方法，介绍了卫星导航定位的发展历程，给出了微型无人机导航定位系统的构成。第二章重点阐述了GPS的组成和导航定位原理。为提高GPS导航定位精度，在第三章中着重介绍了几种差分GPS定位模型，并对差分GPS基准站坐标的精确测定进行了研究，利用现有GPS设备对基准站的坐标进行了测定试验，给出了实验结果。第四章主要讨论了如何将GPS导航定位结果转换为用户实用坐标的问题。对实际的微型无人机导航用到的坐标转换公式作了一些合理的简化，给出了实时动态定位坐标转换公式，并对这些坐标转换公式的有效性和实用性进行了相应的论证。第五章针对GPS和惯性导航定位的各自不足之处，研究了GPS／MIMU组合导航系统，实验仿真结果表明，该组合导航系统在精度和可靠性方面，较单一的导航系统都有明显的改善，并且提高了可靠性和抗干扰能力。在本篇论文的最后，，就微型无人机导航定位系统的下一步工作做了一定的探讨和展望。
【关键词】：GPS 微型无人机 差分GPS基准站 坐标转换 微惯性测量单元 组合导航系统
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：V249
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 致谢7-10
• 第一章 绪论10-19
• 1．1 课题的研究背景及意义10-11
• 1．2 导航的方法和分类11-12
• 1．3 卫星导航系统12-13
• 1．4 无人机发展及其导航方式13-15
• 1．5 微型无人机MUAV导航定位系统组成15-17
• 1．6 论文内容和章节安排17-19
• 第二章 GPS导航定位系统基本原理19-33
• 2．1 引言19
• 2．2 GPS系统简介19-22
• 2．2．1 GPS卫星星座及其工作卫星19-21
• 2．2．2 地面监控系统21
• 2．2．3 GPS信号接收机21-22
• 2．3 美国对GPS用户的限制性政策22-23
• 2．4 GPS导航定位基本原理及其定位模式23-29
• 2．4．1 伪距测量25-27
• 2．4．2 载波相位测量27-29
• 2．5 GPS动态导航定位29-33
• 2．5．1 动态定位与静态定位的区别29-30
• 2．5．2 动态定位的特点与分类30-31
• 2．5．3 单点动态定位31-33
• 第三章 无人机差分GPS导航定位基准站的建立33-54
• 3．1 引言33-39
• 3．1．1 GPS卫星导航定位的精度、误差与偏差33-36
• 3．1．2 GPS导航定位的主要误差36-37
• 3．1．3 GPS卫星几何精度因子(DOP)及最佳星座的选择37-39
• 3．2 差分GPS定位原理39-46
• 3．2．1 位置差分导航定位40-42
• 3．2．2 伪距差分导航定位42-44
• 3．2．3 载波相位差分导航定位44-46
• 3．3 DGPS数据链和RTCM SC-104数据格式46-49
• 3．4 差分GPS基准站精确坐标的测定49-51
• 3．4．1 直接测量法49-50
• 3．4．2 联测法50-51
• 3．4．3 软件解算法51
• 3．5 差分基准站坐标测定实验及其结果51-54
• 第四章 无人机GPS导航定位成果的坐标转换54-69
• 4．1 引言54
• 4．2 GPS时间及坐标系统54-60
• 4．2．1 GPS时间系统54-56
• 4．2．2 常用坐标系统56-58
• 4．2．3 WGS-84坐标系和我国大地坐标系58-60
• 4．3 WGS-84坐标变换成本地实用坐标60-64
• 4．3．1 不同空间直角坐标系统之间的转换60-62
• 4．3．2 大地坐标变换成高斯平面直角坐标62-63
• 4．3．3 不同平面直角坐标系的转换63-64
• 4．4 无人机GPS导航定位的实用坐标变换64-67
• 4．4．1 高斯投影坐标变换的一些简化64-65
• 4．4．2 实时动态坐标转换65-67
• 4．5 机载GPS导航定位坐标变换实验及结果分析67-69
• 第五章 无人机GPS／MIMU组合导航系统的研究69-83
• 5．1 引言69-70
• 5．2 惯性导航与精密定位原理70-74
• 5．2．1 惯性导航的基本原理和分类70-72
• 5．2．2 捷联式惯导系统的工作原理72-74
• 5．3 GPS／MIMU导航系统的组合方式及原理74-80
• 5．3．1 位置、速度组合的GPS／MIMU导航系统75-77
• 5．3．2 伪距、伪距率组合的GPS／MIMU导航系统77-80
• 5．4 速度、位置组合的GPS／MIMU导航仿真实验80-83
• 5．4．1 简述80
• 5．4．2 硬件在线仿真实验及结果分析80-83
• 第六章 总结与展望83-85
• 参考文献85-88
• 附录：作者攻读硕士学位期间发表(录用)的论文88

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