本文關(guān)鍵詞：基于北斗的無人機(jī)跟蹤目標(biāo)定位技術(shù)研究

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【摘要】：無人機(jī)跟蹤偵察具有實時性強(qiáng)、分辨率高、成本低、無人員傷亡、使用方便等優(yōu)點,受到各軍事強(qiáng)國的高度廣泛重視。目標(biāo)定位精度是無人機(jī)偵察系統(tǒng)的最重要指標(biāo),在無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中占有重要地位。實現(xiàn)定位功能涉及到飛行平臺的位置、姿態(tài)、平臺方位角和高低角、光電平臺據(jù)目標(biāo)的距離、各種坐標(biāo)變換等多個環(huán)節(jié)。目標(biāo)定位誤差主要由以下幾種誤差組成:無人機(jī)空中定位誤差、無人機(jī)姿態(tài)角誤差、激光測距誤差及光軸穩(wěn)定平臺測角誤差等。無人機(jī)空中定位可以采用地面站跟蹤定位系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航定位系統(tǒng)、組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)等方式。這里針對衛(wèi)星導(dǎo)航定位分析。傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航是通過全球定位系統(tǒng)(GPS)及慣性導(dǎo)航來獲取飛行平臺空中定位信息和姿態(tài)角,GPS是美國的導(dǎo)航系統(tǒng),完全受美國管制,在現(xiàn)代局勢緊張的戰(zhàn)時,形勢必將是千鈞一刻,導(dǎo)航定位在戰(zhàn)爭中起到至關(guān)重要作用,如果單純依靠美國的GPS導(dǎo)航系統(tǒng),必定處處受制于人,如果戰(zhàn)時發(fā)生突變情況,將會產(chǎn)生不可估量的后果。中國自主研制的“北斗二代”即將組網(wǎng)成功,精度可與GPS相媲美,屆時將覆蓋全球為全球提供服務(wù)。而且采用三頻北斗導(dǎo)航信號載波相位測量技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)北斗較高定位精度,將對無人機(jī)空中定位精度提高有很大的幫助。本文主要針對無人機(jī)空中定位誤差及平臺姿態(tài)角誤差對目標(biāo)定位影響展開研究。同時研究基于多臺北斗接收機(jī)測姿精度對目標(biāo)定位精度影響,建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型,分析全北斗測姿取代傳統(tǒng)慣導(dǎo)測姿方法,消除由慣導(dǎo)因時間積累導(dǎo)致的誤差。此外,針對傳統(tǒng)的單一目標(biāo)定位很難適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)場態(tài)勢實時多變、目標(biāo)數(shù)量多的情況,提出了一種多目標(biāo)實時定位的方法,同時采用RLS濾波處理來提高目標(biāo)定位精度。實驗結(jié)果表明目標(biāo)定位誤差主要與飛機(jī)姿態(tài)角測量誤差、北斗系統(tǒng)誤差、光電平臺方位角和高低角測量誤差有關(guān),還與平臺目標(biāo)之間的斜距有關(guān),飛行高度越大、光電平臺角越小、斜距越大,則目標(biāo)定位誤差越大。多目標(biāo)實時定位的方法能夠有效增強(qiáng)無人機(jī)實時性、提高定位精度及偵察效率。
【關(guān)鍵詞】：無人機(jī) 目標(biāo)定位 多北斗接收機(jī) 蒙特卡洛法 多目標(biāo)實時定位 遞歸最小二乘(RLS)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V279;TN967.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題研究背景與意義12-13
• 1.2 無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展概述13-18
• 1.2.1 無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展史[19]15-18
• 1.3 衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r18-20
• 1.4 目標(biāo)定位技術(shù)研究現(xiàn)狀20
• 1.5 主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)測姿原理22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)22-26
• 2.3 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)定位原理26-34
• 2.3.1 偽距測量原理26-27
• 2.3.2 載波相位測量原理27-28
• 2.3.3 載波相位觀測誤差分析28-30
• 2.3.4 載波相位差分觀測模型30-32
• 2.3.5 整周模糊度初始值求解32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第3章 無人機(jī)機(jī)載光電平臺目標(biāo)定位的基本原理36-48
• 3.1 引言36
• 3.2 齊次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換36-42
• 3.2.1 坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換矩陣37-38
• 3.2.2 三維齊次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換38-42
• 3.3 目標(biāo)定位過程所需的坐標(biāo)系定義42-44
• 3.4 各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換過程44-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 基于多臺北斗接收機(jī)測姿精度對目標(biāo)定位精度的影響48-70
• 4.1 引言48-49
• 4.2 載機(jī)姿態(tài)角測量模型49-54
• 4.2.1 載機(jī)姿態(tài)角測量模型49-51
• 4.2.2 姿態(tài)角解算51-53
• 4.2.3 姿態(tài)精度與天線布局分析53-54
• 4.3 目標(biāo)定位算法與誤差分析54-57
• 4.3.1 機(jī)載目標(biāo)定位基本原理54
• 4.3.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型54-57
• 4.3.3 蒙特卡洛法分析目標(biāo)定位誤差57
• 4.4 試驗與分析57-68
• 4.4.1 實驗一：仿真北斗二代星座及測量姿態(tài)參數(shù)57-62
• 4.4.2 實驗二：蒙特卡洛法分析目標(biāo)定位誤差62-64
• 4.4.3 實驗三：不同因素對目標(biāo)定位誤差影響64-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 第5章 無人機(jī)多目標(biāo)實時定位技術(shù)研究70-82
• 5.1 引言70
• 5.2 多目標(biāo)實時自主定位系統(tǒng)及工作原理70-71
• 5.3 機(jī)載多目標(biāo)定位基本原理71-76
• 5.3.1 目標(biāo)定位算法與誤差分析71-72
• 5.3.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型72-76
• 5.4 實驗仿真與分析76-81
• 5.4.1 實驗一：北斗二代星座仿真76-77
• 5.4.2 實驗二：蒙特卡洛法多目標(biāo)定位誤差分析77
• 5.4.3 實驗三：實現(xiàn)地面多目標(biāo)定位的RLS濾波77-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 第6章 總結(jié)與展望82-86
• 6.1 總結(jié)82-83
• 6.2 創(chuàng)新點83
• 6.3 后續(xù)工作展望83-86
• 參考文獻(xiàn)86-92
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況92-94
• 指導(dǎo)教師及作者簡介94-96
• 致謝96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：664818