无人机动平台组合导航系统

兵工自动化２０１０．０２‘７０’Ｏｒｄｎａｎｃｅ

ＩｎｄｕｓｔｒｙＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ２９（２）

无人机动平台组合导航系统

程虹霞，骆云志

（中国兵器工业第五八研究所军品部，四川绵阳６２１０００）

摘要：以无人机动平台的组合导航系统为对象，根据无人机动平台导航的高精度的使用要求，运用导航定位系统整体设计思想，对组合导航系统进行原理分析，组建了机动平台组合导航系统的系统模型，并基于联邦卡尔曼滤波的信息融合技术，最终实现了无人机动平台组合导航系统的高精度数据融合导航。实验证明，该导航系统性能良好，能够满足无人机动平台的导航需要。

关键词：无人机动平台；组合导航：卡尔曼滤波

中图分类号：ＴＮ９６７．１文献标识码：Ａ

ＵｎｍａｎｎｅｄＭｏｂｉｌｅＰｌａｔｆｏｒｍ’ｓＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ

ＣＨＥＮＧＨｏｎｇ－ｘｉａ，ＬＵＯＹｕｎ—ｚｈｉ

（Ｄｅｐｔ．ｏｆＡｒｍａｍｅｎｔＰｒｏｄｕｃｔｓ，Ｎｏ．５８ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａＯｒｄｎａｎｃｅＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｕｎｍａｎｎｅｄｍｏｂｉｌｅｐｌａｔｆｏｒｍａｓｔｈｅｏｂｊｅｃｔ．Ｂａｓｅｓｈｉｇｈ—ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｒｅｑｕｅｓｔ

ｏｆｐｌａｔｆｏｒｍｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｎｄａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆ

ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｆｔｅｒａｎａｌｙｚｉｎｇｉｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ｒｅａｌｉｚｅｄｕｎｍａｎｎｅｄｍｏｂｉｌｅｐｌａｔｆｏｒｍｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎ’Ｓｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄａｔｅｆｕｓｉｏｎｎａｖｉｇａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｔｈｅｋａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄｍｅｅｔｔｈｅｕｎｍａｎｎｅｄｍｏｂｉｌｅｐｌａｔｆｏｒｍ’Ｓｎａｖｉｇａｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｕｎｍａｎｎｅｄｍｏｂｉｌｅｐｌａｔｆｏｒｍ；Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；Ｋａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ

０引言

高精度导航信息将使作战单位能按照指挥员的意图，在准确的时间出现在精确的地点，这是新型作战思想的要求【ｌｌ。因此，在高技术现代战争中，如何提高导航系统的精度和可靠性成为一项具有重要现实意义的课题。目前，尚没有导航方式能够同时满足精度与可靠性的要求【２】，须进行组合导航。组合导航系统是将机动载体上的某些或全部导航设备组合成一个统一的系统，利用两种或两种以上的设备提供多重信息，构成一个多功能、高精度的冗余系统。组合导航系统有利于充分利用各导航系统进行信息互补与信息合作，因而成为导航系统发展的方向。故对无人机动平台组合导航系统进行研究。１组合导航系统组成及原理

１．１组合导航系统组成

采用系统化设计理念，将信息融合技术和无人机动平台系统结构的设计相结合，建立系统化的组合导航系统。组合导航系统的模块框图如图ｌ。

从图ｌ中可看到，组合导航系统由航迹推算系统、ＧＰＳ导航系统和避障子系统组成。而基于联合卡尔曼滤波器的信息融合算法的设计，是整个组合系统的核心部分，用于实时地估计系统的误差状态，然后依据最小均方误差估计的控制规律，对惯性导航系统进行反馈修正，从而提高系统的导航精度。

组合导航系统

警峪ｌ吲ＧＰＳ

避障子系统

超声ｌＩ红外

波传ＩＩ传感

感器ｌｌ器

图ｌ导航系统模块框图

１）航迹推算导航

航迹推算导航设备由光电码盘、电子罗盘和里程计组成。由于无人机动平台的运动可认为是在非平整地面上的三维运动，若平台的初始位置和所有时刻的位移已知，则通过在初始位置累加位移向量的方法可计算出无人机动平台当前的位置。航迹推算导航系统具有自主性、保密性强，只需利用自身惯性元件的观测量推导出位置、速度等导航参数，抗无线电干扰能力强，全天候，机动灵活，多功能，但航迹推算系统存在误差随时间迅速积累增长，不

收稿日期：２００９－０９－１７：修回日期：２００９—１２—０８

基金项目：国防基础科研项目

作者简介；程虹霞（１９７５一），女。安徽人，工学硕士，从事武器装备总体论证研究。万方数据