無人機(jī)數(shù)字引導(dǎo)跟蹤誤差補(bǔ)償技術(shù)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、本論文來源于某無人機(jī)測控系統(tǒng)的工程需求，目的是對地面定向測控天線數(shù)字引導(dǎo)跟蹤過程中產(chǎn)生的方位和俯仰偏差進(jìn)行修正補(bǔ)償，實現(xiàn)對無人機(jī)的精確跟蹤，從而解決地面測控站在利用數(shù)字引導(dǎo)方式跟蹤目標(biāo)無人機(jī)時，由于各種因素的影響，導(dǎo)致計算出的引導(dǎo)角度與實際目標(biāo)跟蹤的最優(yōu)角度不一致，從而降低測控鏈路性能，對無人機(jī)的飛行安全和作戰(zhàn)效能帶來不利影響的問題。本論文從無人機(jī)測控鏈路的實際工作要求出發(fā)，結(jié)合相關(guān)理論知識，設(shè)計并實現(xiàn)了一種針對無人機(jī)測控鏈路定向天線數(shù)

2、引角度計算誤差補(bǔ)償?shù)奶幚矸椒?。本文取得的主要研究成果包括?br>　　1.闡述了無人機(jī)測控系統(tǒng)目標(biāo)跟蹤的主要方式，分析了數(shù)字引導(dǎo)跟蹤的工作原理，并對無人機(jī)數(shù)字引導(dǎo)跟蹤中的誤差現(xiàn)象進(jìn)行了分類歸納，從中提取出了兩類常見誤差：滯后類誤差和俯仰軸誤差，并逐一分析了兩類誤差的產(chǎn)生機(jī)理；
　　2.針對滯后類誤差的產(chǎn)生原因，提出了相應(yīng)的補(bǔ)償方案，采用卡爾曼濾波外推預(yù)測算法，對數(shù)字引導(dǎo)跟蹤中的系統(tǒng)時延進(jìn)行補(bǔ)償，并給出了具體的算法公式。通過對無人機(jī)

3、地面定向天線在數(shù)字引導(dǎo)跟蹤模式下的運動特性分析，建立了天線數(shù)字引導(dǎo)跟蹤模型，并利用Matlab軟件進(jìn)行了仿真，驗證了補(bǔ)償方案的可行性；
　　3.針對俯仰軸誤差，從對大氣環(huán)境、大氣折射率計算、大氣折射率模型描述等大氣折射的基本知識出發(fā)，詳細(xì)分析了無線電波大氣折射效應(yīng)對天線伺服數(shù)字引導(dǎo)跟蹤的影響。利用球面大氣中的斯奈爾定律，給出了大氣折射的基本公式，在分析了常用的大氣折射效應(yīng)修正方法后，結(jié)合無人機(jī)測控的自身特點，選取基于地面參數(shù)預(yù)測的

4、線性分層法，作為無人機(jī)數(shù)字引導(dǎo)跟蹤俯仰軸誤差的補(bǔ)償算法，并提出了詳細(xì)的補(bǔ)償方案。利用無人機(jī)實際飛行的歷史試驗數(shù)據(jù)對方案進(jìn)行了仿真計算，驗證了補(bǔ)償方案的可行性；
　　4.在實際工程中，應(yīng)用本文中提出的卡爾曼濾波外推預(yù)報算法，對系統(tǒng)延時240毫秒左右，數(shù)據(jù)刷新周期40毫秒的測控鏈路進(jìn)行了6點外推預(yù)測。經(jīng)實際飛行驗證，在滯后類誤差對數(shù)字引導(dǎo)跟蹤影響最大的無人機(jī)起降階段，補(bǔ)償處理基本解決了因系統(tǒng)時延導(dǎo)致的數(shù)字引導(dǎo)跟蹤滯后問題，實現(xiàn)了全程方

5、位中心軸的目標(biāo)對準(zhǔn)，有效提高了無人機(jī)的飛行安全；
　　5.在實際工程中，應(yīng)用本文中提出的大氣折射效應(yīng)修正算法，對無人機(jī)俯仰數(shù)字引導(dǎo)角度進(jìn)行了誤差補(bǔ)償。經(jīng)實際飛行驗證，補(bǔ)償后數(shù)字引導(dǎo)跟蹤下的測控鏈路信號強(qiáng)度明顯好于不進(jìn)行補(bǔ)償?shù)那闆r，補(bǔ)償處理達(dá)到了預(yù)期的目的，有效增強(qiáng)了無人機(jī)遠(yuǎn)距離、低仰角情況下的鏈路信號強(qiáng)度，提高了鏈路的有效作用距離。
　　目前，本文介紹的無人機(jī)數(shù)字引導(dǎo)跟蹤誤差補(bǔ)償技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于多種無人機(jī)測控系統(tǒng)。多次的無