高空長(zhǎng)航無人機(jī)多源信息高精度容錯(cuò)自主導(dǎo)航研究.pdf

1、高空長(zhǎng)航無人機(jī)以能夠晝夜持續(xù)空中偵察和監(jiān)視、執(zhí)行戰(zhàn)略或戰(zhàn)役偵察任務(wù)的特點(diǎn)，成為無人機(jī)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，其平臺(tái)運(yùn)動(dòng)特性和飛行環(huán)境對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)自主性、可靠性和精度提出了極高的要求，單一組合的導(dǎo)航系統(tǒng)無法滿足。為此，本文結(jié)合高空長(zhǎng)航無人機(jī)的飛行特性，對(duì)以慣性/衛(wèi)星為基礎(chǔ)的多傳感器高精度容錯(cuò)自主導(dǎo)航技術(shù)展開相關(guān)研究，以期提出一整套適用于高空長(zhǎng)航無人機(jī)的高精度、高可靠性的多傳感器組合導(dǎo)航方案和算法，為高空長(zhǎng)航無人機(jī)的自主導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)提供理論基礎(chǔ)。

2、　　本文針對(duì)高空長(zhǎng)航無人機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間飛行特點(diǎn)，深入研究了一種基于可觀測(cè)度分析的慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航卡爾曼濾波方法。在分段線性定常系統(tǒng)可觀測(cè)度分析方法基礎(chǔ)上，研究了一種拋開觀測(cè)量的改進(jìn)方法，從而消除了觀測(cè)量不同對(duì)組合系統(tǒng)可觀測(cè)度的影響。通過對(duì)可觀測(cè)度進(jìn)行歸一化處理，將其引入到慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航卡爾曼濾波反饋修正中，有效的提高了導(dǎo)航精度。
　　本文以慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)，引入了具有高度自主性的天文導(dǎo)航系統(tǒng)（CNS）和SAR圖像匹配

3、導(dǎo)航系統(tǒng)，構(gòu)建了基于聯(lián)邦濾波器的INS/GPS/CNS/SAR多組合導(dǎo)航方案，針對(duì)當(dāng)前標(biāo)量形式的信息分配系數(shù)無法實(shí)時(shí)反映每個(gè)狀態(tài)變量真實(shí)情況的缺陷，提出了一種基于系統(tǒng)誤差協(xié)方差矩陣特征值和系統(tǒng)可觀測(cè)性矩陣奇異值的動(dòng)態(tài)矢量信息分配方案，使每個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)變量均可實(shí)時(shí)得到不同的信息分配因子；并針對(duì)矢量分配系數(shù)會(huì)導(dǎo)致協(xié)方差陣不對(duì)稱問題，提出了改進(jìn)分配方法。本文所提出的自適應(yīng)濾波方案有效提高了長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)環(huán)境下的濾波器估計(jì)精度，改進(jìn)了導(dǎo)航系統(tǒng)性能。<

4、br>　　結(jié)合高空長(zhǎng)航無人機(jī)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)高可靠性的要求，研究了系統(tǒng)級(jí)的故障檢測(cè)算法。深入討論了殘差χ2檢測(cè)和序貫概率比（SPRT）檢測(cè)算法原理，針對(duì)殘差χ2對(duì)小值軟故障檢測(cè)不靈敏、SPRT算法無法準(zhǔn)確獲知故障結(jié)束時(shí)間的缺陷，本文提出了一種殘差χ2-SPRT聯(lián)合故障檢測(cè)算法，根據(jù)兩種故障檢測(cè)方法的檢測(cè)結(jié)果，設(shè)計(jì)系統(tǒng)故障判決器，有效提高了系統(tǒng)的故障檢測(cè)能力及靈敏度，增強(qiáng)了組合導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性。
　　在多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)高精度、高可靠性