超長航時無人機持久組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、在軍事和民用應(yīng)用領(lǐng)域方面，由于成本低、沒有人員傷亡等突出優(yōu)點，無人機得到了廣泛的應(yīng)用。作為續(xù)航時間在48小時以上的超長航時無人機，其中戰(zhàn)略價值引起了各國的廣泛關(guān)注。本文依托軍口863項目“XXX持久組合導(dǎo)航技術(shù)”，開展了超長航時無人機持久組合導(dǎo)航技術(shù)研究。
　　本文介紹了國內(nèi)外長航時無人機的發(fā)展現(xiàn)狀，綜合分析了各種自主導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)缺點。為實現(xiàn)超長航時無人機導(dǎo)航連續(xù)性且高精度高可靠性定位的目的，本文對捷聯(lián)慣性導(dǎo)航SINS、衛(wèi)星導(dǎo)航G

2、NSS、星光導(dǎo)航CNS分別進行了深入分析，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了SINS/GNSS/CNS持久組合導(dǎo)航系統(tǒng)，并進行了軟硬件設(shè)計及實現(xiàn)。
　　首先進行了持久組合導(dǎo)航系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、方案設(shè)計。由于GPS導(dǎo)航系統(tǒng)由美國研發(fā)與控制，為了無人機的安全性，減小我國無人機對GPS系統(tǒng)的依賴性，在設(shè)計的超長航時無人機持久組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)選用了GPS/BD雙系統(tǒng)接收機，可以單獨或同時接收GPS和BD導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)。星光導(dǎo)航具有自主性、誤

3、差不隨時間積累等優(yōu)點，為滿足超長航時的需求，系統(tǒng)采用星光導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航聯(lián)合測量姿態(tài)信息。
　　在算法實現(xiàn)中，首先將慣性導(dǎo)航系統(tǒng)SINS采集得到的數(shù)據(jù)進行解算，獲得SINS提供的位置速度信息;然后使用該信息，給CNS系統(tǒng)提供水平信息，進行CNS數(shù)據(jù)的坐標變換;同時，利用SINS信息給GNSS系統(tǒng)進行滯后補償;最后，進入數(shù)據(jù)融合步驟，分別判斷CNS和GNSS的信息是否更新有效，從而確定卡爾曼濾波的量測信息維數(shù)，進行總數(shù)據(jù)更新，完成整個

4、系統(tǒng)的導(dǎo)航。
　　完成了基于嵌入式處理器的持久組合導(dǎo)航系統(tǒng)硬件設(shè)計，分別開發(fā)了電源模塊、GPS/BD接收機數(shù)據(jù)采集模塊、慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)采集模塊、星敏感器數(shù)據(jù)采集模塊、處理器與上位機通信模塊。
　　在硬件平臺基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)軟件設(shè)計和開發(fā)，分別開發(fā)了系統(tǒng)初始化模塊、GPS/BD數(shù)據(jù)采集解算模塊、慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)采集解算模塊等，給出了軟件實現(xiàn)的流程圖。
　　最后，進行了系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能測試，結(jié)果表明，該組合導(dǎo)航系統(tǒng)能提供可