无人机差分GNSS/SINS组合定位研究

论文摘要

无人机作为一种新的高新技术越来越深入到人们的生活当中,其具有价格低廉、体积小、重量轻、低空飞行和不受场地限制等优点,已广泛应用于航空摄影测量、电力巡线、农业植保、警用侦察和森林火情监测等领域。随着无人机越来越多的行业应用,其现有的组合导航定位方式并不能提供行业应用所需的高精度定位,因此,需要对无人机GPS/INS组合导航定位系统进行深入研究,提高导航定位精度。为了紧跟学科前沿科技,实验室先后采购多架无人机应用于航空摄影测量,本文以小型电动固定翼无人机为研究对象,围绕无人机GNSS导航定位系统、无人机SINS位姿测量与IMU惯性传感器误差分析以及无人机GNSS/SINS组合导航定位技术和定位精度展开研究。主要工作如下:(1)研究了无人机GNSS导航定位的原理和精度。介绍GNSS四大子系统的坐标系并探讨各个坐标系之间的数学转换关系;分析GNSS导航定位的误差项以及相应的误差改正方法;研究了无人机GNSS单点伪距定位的数学原理,利用双差伪距定位改正GNSS观测误差并应用于无人机,提高了无人机GNSS导航定位精度。(2)研究了无人机SINS位姿测量和机载IMU误差分析。分析无人机捷联惯性导航常用的四个坐标系以及坐标系之间的转换关系;根据无人机SINS在地心惯性坐标系、地心地固坐标系和当地水平坐标系下的导航方程得出无人机SINS导航方程在地心地固坐标系中的解算过程,验证了无人机惯性传感器误差造成无人机位姿测量发散的结论;由此分析无人机惯性传感器的误差项,引入Allan方差分析法来辨识IMU的陀螺仪和加速度计的随机误差。(3)研究了无人机GNSS/SINS组合导航定位的原理和精度。设计无人机GNSS/SINS松组合扩展卡尔曼滤波器的结构,以无人机实飞数据验证滤波算法的准确性;研究基于双差伪距和双差伪距率的GNSS/SINS紧组合扩展卡尔曼滤波算法用于无人机导航定位的方法,电动车实验结果表明该算法能够提高组合导航定位的精度。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐亮

导师: 张书毕

关键词: 无人机,双差伪距,双差伪距率

来源: 中国矿业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学

单位: 中国矿业大学

分类号: P228.4

总页数: 87

文件大小: 2841K

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标签：无人机论文;  双差伪距论文;  双差伪距率论文;