本文關(guān)鍵詞：基于大氣偏振光的無(wú)人機(jī)組合導(dǎo)航算法研究

  更多相關(guān)文章： 偏振光導(dǎo)航 導(dǎo)航仿真 互補(bǔ)濾波 三維定姿 PaparazziUAV

【摘要】：導(dǎo)航技術(shù)是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用環(huán)境的多元化,現(xiàn)有的導(dǎo)航技術(shù)逐漸顯現(xiàn)出自身的應(yīng)用缺陷,因此越來(lái)越多的學(xué)者將研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到仿生導(dǎo)航技術(shù),現(xiàn)有研究成果表明仿生導(dǎo)航技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)、隱蔽性高和安全穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。本文的研究?jī)?nèi)容為仿生偏振光三維導(dǎo)航,以多傳感器信息融合算法和無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建為研究?jī)?nèi)容,提高偏振光組合導(dǎo)航算法的實(shí)用性和穩(wěn)定性。首先介紹無(wú)人機(jī)導(dǎo)航的基礎(chǔ)概念以及慣性傳感器的理論測(cè)量模型和誤差模型,并對(duì)姿態(tài)余弦矩陣更新法進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上,使用Matlab軟件搭建無(wú)人機(jī)導(dǎo)航仿真平臺(tái),該平臺(tái)包括純仿真環(huán)境和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)仿真環(huán)境,仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期效果的一致性證明了該平臺(tái)的可靠性,為本課題的進(jìn)一步研究提供基礎(chǔ)。針對(duì)偏振光傳感器存在測(cè)量角度180°模糊性和偏振光傳感器尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)誤差模型的問(wèn)題,提出了MIMU/偏振光互補(bǔ)濾波組合導(dǎo)航算法,該算法滿足無(wú)人機(jī)三維空間導(dǎo)航要求,能夠有效抑制無(wú)人機(jī)航向角的發(fā)散且計(jì)算量小,具有較好的實(shí)用性。在此基礎(chǔ)上對(duì)偏振光傳感器測(cè)量值中環(huán)境干擾對(duì)姿態(tài)估計(jì)的影響進(jìn)行了研究,提出一種動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)互補(bǔ)參數(shù)的方法,仿真結(jié)果證明該方法能夠有效剔除偏振光傳感器異常測(cè)量值對(duì)全姿態(tài)角估計(jì)精度的影響。除此之外,基于開(kāi)源飛控項(xiàng)目Paparazzi UAV搭建固定翼無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)修改配置文件以及調(diào)整控制參數(shù)完成無(wú)人機(jī)的自主飛行,并分析了該項(xiàng)目的軟件環(huán)境和外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)方式,完成了偏振光傳感器的擴(kuò)展工作。本文最后以傳感器實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了MIMU/偏振光互補(bǔ)濾波算法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該算法能夠較好的解決目前偏振光導(dǎo)航所存在的問(wèn)題,為無(wú)人機(jī)提供準(zhǔn)確且精度穩(wěn)定的姿態(tài)角信息。
【關(guān)鍵詞】：偏振光導(dǎo)航 導(dǎo)航仿真 互補(bǔ)濾波 三維定姿 PaparazziUAV
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V279;V249.328
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 偏振光導(dǎo)航的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排12-14
• 2 無(wú)人機(jī)導(dǎo)航基本理論及仿真14-27
• 2.1 慣性導(dǎo)航介紹14-18
• 2.1.1 導(dǎo)航常用坐標(biāo)系14-15
• 2.1.2 慣性傳感器測(cè)量模型15-16
• 2.1.3 捷聯(lián)慣導(dǎo)算法16-18
• 2.2 導(dǎo)航仿真平臺(tái)18-22
• 2.2.1 平臺(tái)整體框架18-19
• 2.2.2 主要模塊介紹19-22
• 2.3 捷聯(lián)慣導(dǎo)仿真實(shí)驗(yàn)22-26
• 2.3.1 慣性傳感器無(wú)誤差仿真23-24
• 2.3.2 慣性傳感器有誤差仿真24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 MIMU/偏振光互補(bǔ)濾波算法27-42
• 3.1 Gyro/Accel互補(bǔ)濾波算法27-33
• 3.1.1 姿態(tài)角誤差特性分析27-30
• 3.1.2 Gyro/Accel互補(bǔ)濾波器設(shè)計(jì)30-31
• 3.1.3 算法實(shí)驗(yàn)與分析31-33
• 3.2 偏振光傳感器測(cè)量模型33-36
• 3.2.1 偏振光傳感器測(cè)量原理分析33-34
• 3.2.2 偏振光傳感器測(cè)量模型驗(yàn)證34-36
• 3.3 MIMU/偏振光互補(bǔ)濾波算法設(shè)計(jì)36-38
• 3.4 MIMU/偏振光互補(bǔ)濾波算法驗(yàn)證及分析38-41
• 3.4.1 偏振光傳感器無(wú)測(cè)量干擾38-39
• 3.4.2 偏振光傳感器有測(cè)量干擾39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 4 偏振光組合導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)42-60
• 4.1 Paparazzi UAV項(xiàng)目分析42-48
• 4.1.1 項(xiàng)目架構(gòu)分析42-43
• 4.1.2 項(xiàng)目硬件分析43-46
• 4.1.3 項(xiàng)目軟件分析46-48
• 4.2 MIMU/偏振光組合導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)及分析48-53
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹48-49
• 4.2.2 無(wú)人機(jī)自主飛行49-51
• 4.2.3 偏振光傳感器設(shè)備控制51-53
• 4.3 實(shí)驗(yàn)與分析53-59
• 4.3.1 準(zhǔn)靜止實(shí)驗(yàn)54-55
• 4.3.2 水平轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)55-56
• 4.3.3 三維運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)56-57
• 4.3.4 動(dòng)態(tài)參數(shù)互補(bǔ)濾波實(shí)驗(yàn)57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況65-66
• 致謝66-67

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