基于北斗的无人机跟踪目标定位技术研究

发布时间：2017-08-13 02:08

  本文关键词：基于北斗的无人机跟踪目标定位技术研究

  更多相关文章： 无人机 目标定位 多北斗接收机 蒙特卡洛法 多目标实时定位 递归最小二乘(RLS)

【摘要】：无人机跟踪侦察具有实时性强、分辨率高、成本低、无人员伤亡、使用方便等优点,受到各军事强国的高度广泛重视。目标定位精度是无人机侦察系统的最重要指标,在无人机系统设计中占有重要地位。实现定位功能涉及到飞行平台的位置、姿态、平台方位角和高低角、光电平台据目标的距离、各种坐标变换等多个环节。目标定位误差主要由以下几种误差组成:无人机空中定位误差、无人机姿态角误差、激光测距误差及光轴稳定平台测角误差等。无人机空中定位可以采用地面站跟踪定位系统、卫星导航定位系统、惯性导航定位系统、组合导航定位系统等方式。这里针对卫星导航定位分析。传统卫星导航是通过全球定位系统(GPS)及惯性导航来获取飞行平台空中定位信息和姿态角,GPS是美国的导航系统,完全受美国管制,在现代局势紧张的战时,形势必将是千钧一刻,导航定位在战争中起到至关重要作用,如果单纯依靠美国的GPS导航系统,必定处处受制于人,如果战时发生突变情况,将会产生不可估量的后果。中国自主研制的“北斗二代”即将组网成功,精度可与GPS相媲美,届时将覆盖全球为全球提供服务。而且采用三频北斗导航信号载波相位测量技术能够实现北斗较高定位精度,将对无人机空中定位精度提高有很大的帮助。本文主要针对无人机空中定位误差及平台姿态角误差对目标定位影响展开研究。同时研究基于多台北斗接收机测姿精度对目标定位精度影响,建立坐标转换模型,分析全北斗测姿取代传统惯导测姿方法,消除由惯导因时间积累导致的误差。此外,针对传统的单一目标定位很难适应现代战场态势实时多变、目标数量多的情况,提出了一种多目标实时定位的方法,同时采用RLS滤波处理来提高目标定位精度。实验结果表明目标定位误差主要与飞机姿态角测量误差、北斗系统误差、光电平台方位角和高低角测量误差有关,还与平台目标之间的斜距有关,飞行高度越大、光电平台角越小、斜距越大,则目标定位误差越大。多目标实时定位的方法能够有效增强无人机实时性、提高定位精度及侦察效率。
【关键词】：无人机 目标定位 多北斗接收机 蒙特卡洛法 多目标实时定位 递归最小二乘(RLS)
【学位授予单位】：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V279;TN967.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 课题研究背景与意义12-13
• 1.2 无人机系统发展概述13-18
• 1.2.1 无人机系统发展史[19]15-18
• 1.3 卫星导航定位系统国内外发展状况18-20
• 1.4 目标定位技术研究现状20
• 1.5 主要研究内容20-22
• 第2章 北斗导航定位系统测姿原理22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 北斗卫星导航定位系统22-26
• 2.3 北斗卫星导航定位系统定位原理26-34
• 2.3.1 伪距测量原理26-27
• 2.3.2 载波相位测量原理27-28
• 2.3.3 载波相位观测误差分析28-30
• 2.3.4 载波相位差分观测模型30-32
• 2.3.5 整周模糊度初始值求解32-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第3章 无人机机载光电平台目标定位的基本原理36-48
• 3.1 引言36
• 3.2 齐次坐标转换36-42
• 3.2.1 坐标系间转换矩阵37-38
• 3.2.2 三维齐次坐标转换38-42
• 3.3 目标定位过程所需的坐标系定义42-44
• 3.4 各坐标系间的转换过程44-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 基于多台北斗接收机测姿精度对目标定位精度的影响48-70
• 4.1 引言48-49
• 4.2 载机姿态角测量模型49-54
• 4.2.1 载机姿态角测量模型49-51
• 4.2.2 姿态角解算51-53
• 4.2.3 姿态精度与天线布局分析53-54
• 4.3 目标定位算法与误差分析54-57
• 4.3.1 机载目标定位基本原理54
• 4.3.2 坐标转换数学模型54-57
• 4.3.3 蒙特卡洛法分析目标定位误差57
• 4.4 试验与分析57-68
• 4.4.1 实验一：仿真北斗二代星座及测量姿态参数57-62
• 4.4.2 实验二：蒙特卡洛法分析目标定位误差62-64
• 4.4.3 实验三：不同因素对目标定位误差影响64-68
• 4.5 本章小结68-70
• 第5章 无人机多目标实时定位技术研究70-82
• 5.1 引言70
• 5.2 多目标实时自主定位系统及工作原理70-71
• 5.3 机载多目标定位基本原理71-76
• 5.3.1 目标定位算法与误差分析71-72
• 5.3.2 坐标转换数学模型72-76
• 5.4 实验仿真与分析76-81
• 5.4.1 实验一：北斗二代星座仿真76-77
• 5.4.2 实验二：蒙特卡洛法多目标定位误差分析77
• 5.4.3 实验三：实现地面多目标定位的RLS滤波77-81
• 5.5 本章小结81-82
• 第6章 总结与展望82-86
• 6.1 总结82-83
• 6.2 创新点83
• 6.3 后续工作展望83-86
• 参考文献86-92
• 在学期间学术成果情况92-94
• 指导教师及作者简介94-96
• 致谢96

【参考文献】

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本文编号：664818