文档介绍：南京理工大学
硕士学位论文
微型无人直升机组合导航系统研究与设计
姓名:王瑞军
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:陈庆伟;樊卫华
20070710
摘要关键词,微型无人直升机在军事和民用方面都具有广泛的应用价值,一直以来都是国内外很多机构和组织的研究对象。其中,导航系统是无入直升机的重要组成部分之一,是其安全和稳定飞行的基础。本文围绕微型无人直升机组合导航系统的设计与实现展开论述。在综述了无人直升机组合导航系统的研究现状后,进行了系统的需求分析并给出了总体设计方案;在此基础上设计并实现了以:诵模ùǜ衅髂?椤⒍婊?椤⑽尴咄ㄑ模块、电源模块在内的硬件电路;然后在煽7⒒肪持惺迪至耸莶杉氪理模块、导航算法模块、控制模块和无线通讯模块等软件模块。基于实用性和实时性考虑,本文的/夼套楹系己较低巢捎昧肆0羁ǘ瞬ㄋ惴ǎ≡馭为公共参考系统,己胶吐夼痰己阶魑8ㄖ酉低常⒘讼喙氐淖刺匠毯土测方程,仿真结果证明了该算法的有效性。微型无人直升机;组合导航;联邦卡尔曼滤波;硕士论文
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丕埠罂埘年录尤研究生签名:王迄室鹉月,口日声明学位论文使用授权声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档,可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容,可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密研究生签名:论文,按保密的有关规定和程序处理。
髀研究目的及意义因此,结合各种导航方法的优点,研究基于多传感器融合的组合导航系统具有重要的无入机,是一种无人驾驶,可重复使用的航空器的简称。早在多年前,无人机就己问世,开始时称为“遥控飞行器保大多用做靶机。近几十年来,微电子、控制和制导技术的飞速发展为无人机的发展提供了坚实的技术基础。无人机技术集航空技术、控制技术、计算机技术、导航技术及通讯技术于一体,是现代高技术的集中体现。无人直升机作为无人机中独特的一员,成为国内外的研究热点。由于无人直升机的独特飞行特性和控制特点,它可以完成其它无入飞行器和有人直升机所不能执行的任务。与固定翼无人飞机相比,无人直升机具有起飞着陆场地小、可垂直起降/空中悬停,使用灵活等一系列特点。与有人直升机相比,无人直升机具有无人员伤亡、体积小、造价低、战场生存力高等有人驾驶直升机无法比拟的优越性。正是由于这些特点,无人直升机有着广阔的应用前景:在军事领域可用于战场侦察、通信中继、通信情报侦察、军事测绘等;在民用领域可用于环境研究、自然灾害的监视与支援、边境巡逻、农业勘测等。目前越来越多的政府和研究机构以微型无人直升机作为研究平台,究其原因大致有以下两点:第一,微型无人直升机造价低、体积小、重量轻、飞行相对灵活,起落受限制很少,具有很强的适应性,能在恶劣、狭小、复杂的环境中作业,有着广泛的应用背景;第二,微型无人直升机的控制难度大,是一个典型的非线性、多输入多输出、强噪声、强耦合的复杂控制系统,可在这一平台上进行多种控制算法的研究与试验。导航系统是无人直升机的重要组成部分之一,其作用按字面理解就是“引导航行”,即确定告知载体所处的即时位置,确定载体往何方向、运动到何处。具体说来,导航系统的作用可以描述为:有目的地、安全有效地引导运动体弧⑶蓖А⒌孛车辆、飞机、宇宙飞船等右坏氐搅硪坏氐墓獭緇研。导航系统的主要任务为测量无人直升机姿态、速度和位置,为无人直升机的飞行控制与任务完成提供准确可靠的信息。因此导航系统在整个飞行平台中起着至关重要的作用。现有的各种导航方法,如惯性导航、己健⒙夼痰己降雀髯远加衅溆诺愫吞厣ǎ灿泄逃械牟蛔阒Α理论意义和应用价值。南京理工大学硕士学位论文微型无人直升机组合导航系统研究与设计
的冗余性,许多无人机项目还以其它多种传感器作为辅助。年冠军——国内外研究现状组合导航技术从其诞生之日起就与数字化和信息化技术结下不解之缘。晶体管式数字计算机的诞生使得第一台惯导系统镾甑S捎诜疭的速度、位置参数随时间而发散,因此在应用时需要与有较高定位精度的其他导航系统相结合,发展形成的组合导航系统促使信息融合技术的出现。年左右卡尔曼提出的最优线性递推滤波——卡尔曼滤波是线性的、无偏、方差最小并具有实时性的滤波,为组合导航技术的发展提供了融合手段。在组合导航系统中,往往以纯惯导系统作为主导航系统,而将其它一般的导航系统作为辅助导航系统。世纪年代中,卡尔曼滤波就己经广泛用于攵嗥绽绽状铩⒙蘩肌⑿翘跟踪、卫星