无人机高精度目标定位中的组合导航系统在线标定技术

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1、中图分类号：V249.3论文编号：102870315-S184学科分类号：081105硕士学位论文无人机高精度目标定位中的组合导航系统在线标定技术研究生姓名柏青青学科、专业导航、制导与控制研究方向目标定位与组合导航指导教师熊智研究员南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringOnlineCalibrationResearcho

2、nIntegratedNavigationSysteminHighPrecisionUAVTargetLocalizationAThesisinNavigationGuidanceandControlbyBaiQingqingAdvisedbyProf.XiongZhiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及

3、取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要在现代战争中，无人机对时敏目标的精确定位是把握战场态势、指挥决策和精确打击的重要前提，无人机高精度目标定位对机载惯性组合导航系统的自主性、可靠性和精度提出了

4、较高的要求，如何利用已有的外测信息保证无人机机载导航系统实现高精度目标定位的需求这一问题亟待解决。为此，本文针对无人机机载光电平台高精度目标定位中的惯性组合导航系统在线标定技术展开了研究，以期实现无人机机载导航系统的长航时、高精度、自主导航，为无人机高精度目标定位提供理论基础和方法参考。本文研究了无人机机载光电平台目标定位中的关键技术，设计了无人机高精度目标定位总体方案，该方案涵盖了高精度机载惯性组合导航系统技术和基于不同目标测量信息的目标定位技术，对比分析了单站测角测距、空间两点交会定位以及三点测距目标定位原

5、理及主要误差源，重点分析了无人机单站测角测距目标定位中各个误差源对定位精度的影响，为研究提高无人机目标定位精度的方法提供了理论依据。为了减少无人机机载导航系统误差对目标定位精度的影响，本文研究了一种高精度捷联惯性组合导航系统在线标定方法，建立了包含安装误差、刻度因子误差和随机常值误差的惯性传感器误差测量模型；设计了包含惯性传感器误差作为状态量的在线标定卡尔曼滤波模型，并且分析了不同机动方式下的惯性传感器误差在线标定效果，所建立的误差在线标定模型能够有效地标定出惯性传感器误差，提高了载机自身导航定位精度，为高精度

6、目标定位的实现奠定了模型基础。为结合无人机运动特性实现高精度的机载惯性组合导航系统在线标定，进而有效提高目标定位精度，本文针对高精度捷联惯性组合导航系统在线标定方法所需的外部激励输入，研究了一种机载惯性组合导航系统误差动态激励方法。推导了惯性传感器测量输出与无人机基本飞行参数的关系，建立了无人机基本机动方式与惯性传感器误差的激励关系，分析了不同机动方式下惯性组合导航系统误差的可观测性，仿真结果验证了误差动态激励方法的正确性，为无人机高精度目标定位时的航迹机动提供了相应的设计参考。在无人机高精度目标定位中的惯性组

7、合导航系统在线标定技术理论研究的基础上，构建了基于惯性传感器误差在线标定的无人机高精度目标定位仿真平台，为高精度惯性组合导航系统在线标定技术以及无人机高精度目标定位技术提供了良好的验证手段。关键词：无人机，目标定位，组合导航，在线标定，误差激励IABSTRACTInthemodernwar,thehigh-precisionTimeSensitiveTarget(TST)localizationbyUAVAirbornePhoto-electricityMeasurementEquipment(APME)ist

8、heimportantprerequisiteforprecisionstrikeanddecision-making.Thehigh-precisiontargetlocalizationmakesmorerequirementsfortheindependence,thereliabilityandaccuracyofairbornenavigationsystem.Howtous