基于天文觀測的高空長航無人機組合導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、高空長航無人機對于長航時導(dǎo)航的自主性、精度均提出了較高要求,單一的導(dǎo)航系統(tǒng)無法實現(xiàn),而慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和天文導(dǎo)航系統(tǒng)各自具有優(yōu)缺點,對其進行組合可充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,構(gòu)成自主性和抗干擾能力很強的高精度導(dǎo)航系統(tǒng)。為此,本文將主要針對高空長航無人機應(yīng)用環(huán)境下基于天文觀測信息的組合導(dǎo)航技術(shù)開展相關(guān)研究,以期提出一整套可應(yīng)用于高空長航無人機的天文導(dǎo)航定姿、定位以及慣性厭文組合導(dǎo)航方案和算法,從而為天文導(dǎo)航的機載應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
　　 本文

2、針對高空長航無人機的特點,對機載環(huán)境下的天文導(dǎo)航定位、定姿算法及其誤差特性進行了深入研究。針對雙矢量定姿算法中常規(guī)的TRAID算法解算出的姿態(tài)矩陣對于兩組矢量具有不對稱性,本文研究了改進的TRAID算法,從而有效提高了姿態(tài)解算的精度。在高度差定位算法及改進的TRAID定姿算法基礎(chǔ)上分別就其誤差特性對天文定位和定姿的影響進行了詳細研究,為下文的仿真研究提供了理論支持。
　　 本文以提出的機載天文定位、定姿算法為基礎(chǔ),結(jié)合高空長航無

3、人機較為平穩(wěn)等飛行特點,針對性研究了慣性/天文組合濾波算法?？紤]到天文定位對高度不可觀測,設(shè)計了高度輔助的慣性/天文位置組合導(dǎo)航系統(tǒng)。另外,針對星敏感器輸出的是慣性系下姿態(tài)信息,無法直接應(yīng)用于實際的機載地理系導(dǎo)航的問題,通過引入慣性導(dǎo)航位置誤差轉(zhuǎn)換矩陣和姿態(tài)誤差轉(zhuǎn)換矩陣,建立了星敏感器測量的慣性姿態(tài)到慣性導(dǎo)航計算輸出的地理系姿態(tài)之間的耦合誤差模型,并提出了相應(yīng)的組合濾波算法。
　　 在慣性/天文組合導(dǎo)航研究基礎(chǔ)上,針對高空長航無

4、人機的多信息源特點以及未來北斗系統(tǒng)在高空長航無人機上的應(yīng)用,通過引入衛(wèi)星導(dǎo)航,構(gòu)建了慣性/天文/衛(wèi)星聯(lián)邦濾波組合導(dǎo)航系統(tǒng),提出了漸消Sage自適應(yīng)濾波算法,通過對量測噪聲陣在線自適應(yīng)估計,并引入漸消因子限制濾波記憶長度,有效增強了濾波器的跟蹤能力。
　　 基于慣性/天文組合導(dǎo)航算法的研究,本文還以VC++語言為開發(fā)環(huán)境,設(shè)計并實現(xiàn)了一套分布式架構(gòu)的慣性/天文組合導(dǎo)航仿真平臺,該平臺具有良好的擴展能力和維護性。利用該平臺可對各種模