超長航時(shí)無人機(jī)持久組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì).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(diǎn)，無人機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。作為續(xù)航時(shí)間在48小時(shí)以上的超長航時(shí)無人機(jī)，其中戰(zhàn)略價(jià)值引起了各國的廣泛關(guān)注。本文依托軍口863項(xiàng)目“XXX持久組合導(dǎo)航技術(shù)”，開展了超長航時(shí)無人機(jī)持久組合導(dǎo)航技術(shù)研究。
　　本文介紹了國內(nèi)外長航時(shí)無人機(jī)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(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)超長航時(shí)無人機(jī)導(dǎo)航連續(xù)性且高精度高可靠性定位的目的，本文對(duì)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(jìn)行了深入分析，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了SINS/GNSS/CNS持久組合導(dǎo)航系統(tǒng)，并進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。
　　首先進(jìn)行了持久組合導(dǎo)航系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、方案設(shè)計(jì)。由于GPS導(dǎo)航系統(tǒng)由美國研發(fā)與控制，為了無人機(jī)的安全性，減小我國無人機(jī)對(duì)GPS系統(tǒng)的依賴性，在設(shè)計(jì)的超長航時(shí)無人機(jī)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(jī)，可以單獨(dú)或同時(shí)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(shí)間積累等優(yōu)點(diǎn)，為滿足超長航時(shí)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(shí)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(jìn)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(jìn)行CNS數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換;同時(shí)，利用SINS信息給GNSS系統(tǒng)進(jìn)行滯后補(bǔ)償;最后，進(jìn)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(jìn)行總數(shù)據(jù)更新，完成整個(gè)

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(jì)，分別開發(fā)了電源模塊、GPS/BD接收機(jī)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(jī)通信模塊。
　　在硬件平臺(tái)基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)的流程圖。
　　最后，進(jìn)行了系統(tǒng)的動(dòng)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