小型無人機航跡規(guī)劃及組合導航關鍵技術研究.pdf

1、無人機作為偵察、作戰(zhàn)的重要手段，近年來受到世界各國的廣泛關注，與之相關的航跡規(guī)劃及組合導航技術也倍受各國有關部門及科技工作者的重視。本文對無人機航跡規(guī)劃及組合導航等自主飛行的關鍵技術進行了深入研究，主要貢獻如下： 1.提出了一種基于圖搜索技術的無人機航跡規(guī)劃方法。首先將威脅場進行Voronoi網絡分割，接著對Voronoi圖進行最短路徑搜索，最后對得到的航跡進行平滑。該方法得到的結果盡管不是最優(yōu)的，但可將搜索范圍從無限空間簡化為

2、有限空間，大大降低計算量，從而可用于無人機航跡的實時規(guī)劃。 2.提出了一種不同威脅源環(huán)境下的無人機全局航跡規(guī)劃方法。該方法首先對威脅網絡進行Delaunay三角網劃分，按照穿越三角形邊的方向及順序得到一種二進制編碼；接著把威脅當作斥力源，初始路徑當作質量—彈簧—阻尼鏈路，求解鏈路的受力方程，得到該穿越方式下的局部最佳航路；最后利用遺傳算法獲得全局最優(yōu)解。與圖搜索方法相比，該方法的運算量較大，但能得到全局最優(yōu)解。 3.針對

3、某型無人機采用的DR/GPS/RP導航配置，提出了一種分散—集成化的組合導航方案。該方案根據各子系統(tǒng)的定位特點及噪聲特性，分別對各子系統(tǒng)信號濾波，接著將各子系統(tǒng)的濾波結果進行融合，最后用融合結果對DR子系統(tǒng)進行修正。仿真結果表明，該方案能夠得到較高的導航精度。 4.建立了一種簡化的無人機動力學模型，利用該模型可對DR子系統(tǒng)的航向及空速信息進行卡爾曼濾波。實驗結果表明，濾波后的航向及空速精度明顯提高。 5.提出了一種基于最

4、小二乘外推估計的濾波算法，該算法無需量測數據的先驗知識，運算簡單，且具有較強的“野值”剔除能力，較好地解決了無人機實際工程中的噪聲干擾問題。 6.針對某型無人機采用的DR/GPS/RP組合導航方案，設計了一種融合復位的聯合卡爾曼濾波結構，并提出了一種基于殘差χ2故障檢驗法的信息分配算法。該算法不但能夠提高系統(tǒng)的精度，并且在子系統(tǒng)出現故障時，能夠快速地將該系統(tǒng)進行隔離，從而使得整個系統(tǒng)具有較強的故障診斷能力及容錯性能。 7