基于惯性/GNSS/UWB信息融合的小型无人机编队相对导航技术研究

发布时间：2024-06-02 02:34

　　无人机编队协同技术利用多无人机传感器之间的信息交互,在执行任务时有更佳的操作性、稳定性、安全性,具有非常广阔应用前景。而相对导航信息作为实现协同控制的关键信息,其精确性和可靠性的保证具有重要意义。本文围绕小型无人机之间的近距离相对导航信息的求解,设计了一套基于无人机之间测距信息的相对导航方案,并对载波相位差分技术,UWB超宽带通信与测距技术,GNSS/INS紧组合技术等相关技术进行了问题分析与研究。研究内容如下:首先,本文针对相对导航中测距的精度问题,研究了UWB测距优化算法。基于UWB测距模型,针对由于通信帧从发送电路到发送天线导致的的天线延迟,使用线性拟合对误差进行补偿和校准;针对由于节点之间相对运动导致的测距偏移,建立了误差补偿模型;针对NLOS状态下产生的测距误差,利用滑动窗口的方法进行识别,并优化了卡尔曼滤波算法实现了误差的修正。实验结果表明,优化过后的测距算法精度与传统的测距算法相比,在LOS(空旷环境)状态下误差降低了70%,在NLOS(非视距环境)状态下误差降低了50%。其次,针对本文相对导航方案中差分GNSS技术的整周模糊度解算的精度和可靠性问题,研究了UWB辅助整周...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1美空军展示的无人机“蜂群”编队想象图

景及意义nnedAerialVehicl，UAV），由于具有快速部署能力、经远距离进行侦查，也可以近距离接近目标执行任务，广泛的应用。军事方面，作为下一代战斗机发展方向[1]评估等高难度任务[2]；民用方面可以完成边境管制，地和应急管理等工作。化和飞行环境的多样化给单架无人机高....

图1.3各无线通信设备的定位精度以及使用范围b)由于UWB的EIRP（等效全向辐射功率，EffectiveIsotropicRadiatedPower）发射限制

南京航空航天大学硕士学位论文对导航手段，由于无线电覆盖范围广且对环境的要求定位精度较高、定位速度较快等优点[21]。线电导航传感器的代表之一，通过无线电信号进行距之间的相应导航参数，最终估计相对位置、速度信息而且负载较重，成本较高。不太适合使用在小型无人景中。术的发展，无线电定位....

图1.4无人机小范围编队相对导航方案

图1.4无人机小范围编队相对导航方案合技术和UWB测距通信技术相结合可以有效提升无的相对导航方案主要是使用GNSS位置和伪距信息作现更高精度的定位性能，本文基于GNSS差分技术以案，即结合UWB/GNSS/INS技术实现小范围的近距离中相对导航信息是基于编队成....

图2.1单程测距过程

在精度上需满足一定的要求。算法中的辅助信息，UWB测距精度的可靠性是具体应用中，受到自身状态和环境的影响。一方状态的影响；另一方面，测距结果也会受到如非文献[28]中的实验结果显示在运动状态下，仍会有集群相对距离较近的需求。因此，本文首先针对测距模型，分析了测距误差原因。针对....

本文编号：3986723