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题名

小型无人机多传感器组合导航技术研究

其他题名
RESEARCH ON MULTI-SENSOR INTEGRATED NAVIGATION TECHNOLOGY OF SMALL UAV
姓名
姓名拼音
SUN Wang
学号
12233174
学位类型
硕士
学位专业
085406 控制工程
学科门类/专业学位类别
08 工学
导师
王凭慧
导师单位
商学院
论文答辩日期
2024-05-10
论文提交日期
2024-07-05
学位授予单位
南方科技大学
学位授予地点
深圳
摘要

小型无人机以其机动灵活性和实用经济性,使得应用场景在不断扩展,对飞 行可靠性的要求也随之更高,这就要求无人机具备拥有高精度、满足更多场景的 导航定位能力,单一的导航系统已经难以胜任这些导航需要。组合导航技术通过 利用不同导航系统形成优势互补,提升无人机导航精度和稳定性。基于此,本文 在捷联惯性导航系统的基础上、结合全球导航卫星系统和光流导航进行针对无人 机的组合导航系统研究工作,主要包含以下方面内容: 文章首先对捷联惯性导航的原理进行研究,针对初始对准阶段微惯性传感器 无法自主寻北问题,结合磁强计进行航向初始对准,在此基础上研究了捷联惯性 导航机械编排算法和误差方程,针对小型无人机导航特点,对误差模型进行合理 简化,并利用 Allan 方差分析对惯性器件的随机误差进行分析和建模。 针对组合导航系统,文章基于松组合方式,利用间接卡尔曼滤波反馈校正的 方法,构建起卫星/惯导组合导航模型,结合不同导航方式的各自优点,实现导航 系统的数据融合。同时,针对无卫星导航信号的导航场景,文章引入光流传感器, 通过光流解算获得速度和位置信息,结合惯性导航系统建立了光流/惯性组合导航 模型,对传统的组合导航方案进行了补充,为无人机应用范围的扩展,提供了新的 导航方案。 针对卫星信号在复杂场景下受外界环境影响,使得系统噪声发生改变,造成 组合导航系统精度下降的问题,本文提出了一种自适应卡尔曼滤波方法。文章通 过主成分分析获取卫星导航定位特征参数中和导航定位精度相关的主要特征参数, 利用实时获得的接收机卫星导航参数结合模糊推理算法,对组合导航中的传统卡 尔曼滤波进行改进,实现根据卫星导航信号质量对量测噪声协方差阵的自适应,有 效提高了组合导航系统滤波精度和稳定性。 基于搭建的硬件平台,通过软硬件联调联试,对设计的组合导航系统及其相 关算法进行实验测试,验证了本文设计的组合导航系统的有效性。

关键词
语种
中文
培养类别
独立培养
入学年份
2022
学位授予年份
2024-07
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