無人機高精度目標定位若干關鍵技術研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，無人機具有獨特的優(yōu)越性和靈活性，擔負戰(zhàn)場偵察和目標監(jiān)視等重要任務。戰(zhàn)場軍事目標的精確位置是把握戰(zhàn)場態(tài)勢、指揮決策和精確打擊的重要信息。本文圍繞如何提高無人機目標定位精度這個重要的問題，在目標定位工作機理、目標定位誤差建模和分析、高精度目標定位技術方案、光電偵察平臺安裝誤差的軟標校、光軸指向誤差修正、無源目標定位的新方法以及運動目標測速等方面開展工作，為無人機高精度目標定位的研究和應用提供了理論基礎。
　　論文的研究工作

2、包含以下幾個部分：
　　一、分析了光電偵察平臺的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、主要功能以及無人機目標定位的工作方式。根據(jù)無人機目標定位的過程中涉及到的坐標轉(zhuǎn)換，推導了基于光電偵察平臺的目標定位模型。另外，對于處在攝像機光電視場中，但無激光測距信息的目標點，通過分析光學成像時物點、光心、像點的幾何關系，推導它們的定位方程。
　　二、針對無人機目標定位誤差的建模與分析，對各項誤差影響因素進行了詳細的量化，提出了基于Monte-Carlo方法的誤差建

3、模思想，分析了各分誤差對目標定位精度的影響，為提高無人機目標定位的精度提供了理論依據(jù)和指明了優(yōu)化方向。并提出了一種基于誤差傳遞的目標定位誤差分析方法，該方法具有明確、直觀的數(shù)學表達方式，且便于計算，可以作為Monte-Carlo誤差分析法的一個有效補充。
　　三、根據(jù)無人機目標定位誤差分析的結(jié)論，提出了三個提高目標定位精度的技術方案。首先，給出了三點測距目標定位方案，其目標定位誤差主要來源于無人機位置誤差和激光測距誤差；然后，介紹

4、了基于自主式光電偵察平臺的目標定位方案，通過對光電偵察平臺的一體化配置，能有效避免因為減振器振動、初始安裝對準誤差、時間不同步給目標定位帶來的誤差；最后，描述了基于雙天線配置的慣性/衛(wèi)星全組合姿態(tài)測量方法，將衛(wèi)星接收機的位置、速度和姿態(tài)信息與慣性導航系統(tǒng)進行組合，構(gòu)成慣性/衛(wèi)星全信息組合導航系統(tǒng)，能夠提高無人機姿態(tài)測量精度，從而達到提高目標定位精度的目的。
　　四、針對工程上傳統(tǒng)標校方法實施復雜且使用不靈活的問題，提出了基于校飛實

5、驗的光電偵察平臺安裝誤差的軟標校方法，建立了安裝誤差標校模型，為了避免較大測量噪聲帶來的標校模型參數(shù)求解困難，推導了優(yōu)化的校飛航路。另外，針對光電偵察平臺存在軸系不垂直、不平行等系統(tǒng)誤差，提出了具有明確物理意義的光電偵察平臺光軸指向誤差修正算法。同時，針對非線性誤差因素的影響，提出了基于半?yún)?shù)回歸模型的改進算法。該改進算法不僅具有明確的物理意義，還能夠抑制非線性誤差干擾，有效的改善了光軸指向誤差的修正效果。
　　五、對無人機的無源

6、目標定位做出研究，包括基于共線方程的無人機目標定位、基于交叉定位的無人機目標定位，并提出了一種基于加權最小二乘估計的多站目標定位，該方法能有效抑制飛機姿態(tài)、位置以及像素抽取等測量誤差對目標定位的影響，具有較高的目標定位精度。提出了基于魯棒M估計和Mean Shift聚類的動態(tài)背景下運動目標檢測方法，實現(xiàn)在無人機電視偵察中檢測動目標，為運動目標的定位提供了前提條件。最后，對無人機無源動目標定位方法作出探討，推導出基于無跡卡爾曼濾波的動目標

7、定位算法以及理論上的定位誤差下界。
　　六、為了滿足無人機對運動目標測速的需求，推導出四種利用航空光電偵察平臺對地面運動目標進行測速的算法。首先在目標定位的基礎上，利用兩點之間的定位數(shù)據(jù)差，推導出一種便于部署、易于實現(xiàn)的目標測速方式，并討論了定位模糊區(qū)對測速精度的影響；然后，深入研究了目標測速的機理，建立了包括飛機速度、飛機姿態(tài)角速率、攝像機指向角速率等15個變量的測速數(shù)學模型，推導出基于目標跟蹤的測速方程和速度誤差方程，該方法在