無(wú)人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)課件

1、無(wú) 人 機(jī) 導(dǎo) 航 技 術(shù)1重 要 性必要條件對(duì)于操作者對(duì)于無(wú)人機(jī)自身2目 錄無(wú)人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀常見(jiàn)的幾類導(dǎo)航系統(tǒng)全球鷹無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)分析無(wú)人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3.常見(jiàn)的幾類導(dǎo)航系統(tǒng)單一導(dǎo)航衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) d ) 多普勒導(dǎo)航慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS) e ) 圖形匹配導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)線電跟蹤系統(tǒng) f ) 地磁導(dǎo)航g) 天文導(dǎo)航52. 組合導(dǎo)航INS / GPS 組合導(dǎo)航系統(tǒng)慣導(dǎo) / 多普勒組合導(dǎo)航系統(tǒng)慣導(dǎo) / 地磁組合導(dǎo)航系統(tǒng)慣導(dǎo) / 地形匹配組合導(dǎo)航系統(tǒng)GPS / 航跡推算組合導(dǎo)航系統(tǒng) 6衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球范圍內(nèi)有影響的衛(wèi)星定位系統(tǒng): 7衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（以GPS為例）8慣性導(dǎo)航系統(tǒng)分類：平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)

2、 & 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)包含模塊：計(jì)算機(jī)、加速度計(jì)、陀螺儀或其他運(yùn)動(dòng)傳感器的平臺(tái)工作原理： 加速度 位置變化 速度變化 角速度 姿態(tài)變化 實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航 初始條件10捷聯(lián)慣導(dǎo)原理圖12多普勒導(dǎo)航多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)是利用多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，該系統(tǒng)由磁羅盤(pán)或陀螺儀表、多普勒雷達(dá)和導(dǎo)航計(jì)算機(jī)組成。磁羅盤(pán)或陀螺儀表的作用類似于指北針，可測(cè)出無(wú)人機(jī)的航向角。多普勒雷達(dá)不斷地沿著某方向向地面發(fā)出無(wú)線電波，利用無(wú)人機(jī)和地面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，測(cè)出雷達(dá)發(fā)射的電磁波和接收到的回波的頻率變化，從而計(jì)算出無(wú)人機(jī)相對(duì)于地面的飛行速度，速度的方向就是該點(diǎn)航線的方向。14多普勒導(dǎo)航特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：自主性好，反應(yīng)快，抗干擾性強(qiáng)，測(cè)速精度

3、高，能用于各種氣候條件。缺點(diǎn)：隱蔽性不好; 系統(tǒng)工作受地形影響；測(cè)量有積累誤差。15圖形匹配導(dǎo)航系統(tǒng)（地形輔助導(dǎo)航）預(yù)先將無(wú)人機(jī)經(jīng)過(guò)的地域，通過(guò)大地測(cè)量、航空攝影或已有的地形圖等方法將地形數(shù)據(jù)（主要是地形位置和高度數(shù)據(jù)）制成數(shù)字化地圖，存貯在機(jī)載計(jì)算機(jī)中，當(dāng)飛機(jī)飛越上述區(qū)域時(shí)，其上的探測(cè)設(shè)備再次對(duì)該區(qū)域進(jìn)行測(cè)量并與預(yù)先存儲(chǔ)的原圖進(jìn)行比較，確定實(shí)際位置和位置偏差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的導(dǎo)航。單純的圖形匹配導(dǎo)航不能提供地理坐標(biāo)位置，必須和其他導(dǎo)航方式進(jìn)行組合，更多的是和圖形/慣性組合。圖形匹配導(dǎo)航可分為地形匹配導(dǎo)航和景像匹配導(dǎo)航兩種。16圖形匹配導(dǎo)航優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有累積誤差，隱蔽性好，抗干擾性能較強(qiáng)。

4、缺點(diǎn)：實(shí)時(shí)性受到制約；工作性能受地形影響； 受天氣影響；飛行器的機(jī)動(dòng)性。17地磁導(dǎo)航基本原理：地磁場(chǎng)是矢量場(chǎng)，在地球近地空間內(nèi)任意一點(diǎn)的地磁矢量與其它地點(diǎn)的地磁矢量是不同的，且與該地點(diǎn)的經(jīng)緯度是一一對(duì)應(yīng)的。因此，理論上只要知道該點(diǎn)的地磁場(chǎng)矢量就可實(shí)現(xiàn)全球定位。分類：地磁匹配（研究中更為廣泛）地形濾波18天文導(dǎo)航天文導(dǎo)航是根據(jù)天體來(lái)測(cè)定飛行器位置和航向的導(dǎo)航技術(shù)。天體坐標(biāo)位置天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律 飛機(jī)高度角 飛機(jī)位置地平信息特點(diǎn)：1）應(yīng)用范圍廣（海陸空均可） 2） 可靠性高、自主性強(qiáng)、隱蔽性好構(gòu)成幾何算法20天文導(dǎo)航自動(dòng)化設(shè)備的一般構(gòu)成21INS / GPS 組合導(dǎo)航系統(tǒng)組合導(dǎo)航常以 INS 作為主導(dǎo)航

5、系統(tǒng)，而將其他導(dǎo)航定位誤差不隨時(shí)間積累的導(dǎo)航系統(tǒng)，如無(wú)線電導(dǎo)航、天文導(dǎo)航、地形匹配導(dǎo)航和衛(wèi)星導(dǎo)航等系統(tǒng)作為輔助導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS 的低動(dòng)態(tài)、窄帶寬、高精度 “黃金組合”INS的高動(dòng)態(tài)、寬頻帶、誤差慢漂移特性典型應(yīng)用案例：全球鷹、捕食者23. 全球鷹無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)分析X-47B雷神法國(guó)神經(jīng)元HTV-224導(dǎo)航系統(tǒng)總體方案分析 KN4072 INS/GPS導(dǎo)航系統(tǒng) 設(shè)備硬件 大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)1.導(dǎo)航系統(tǒng)組成 IMMC 信息融合算法 機(jī)載軟件 故障檢測(cè)隔離算法 全球鷹無(wú)人機(jī)整體導(dǎo)航示意圖262. 傳感器配置特點(diǎn)1）使用激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)備時(shí)間短角速度測(cè)量范圍寬、線性度好可靠性好，價(jià)格較便宜2）INS/GPS采用一體化設(shè)計(jì)(KN4072)3）開(kāi)放式的傳感器管理(IMMC)KN4072實(shí)物圖27總體方案特點(diǎn)分析INS/GPS組合系統(tǒng)作為主要導(dǎo)航系統(tǒng)SINS/GPS/ADS的組合導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)(ADS)是一種自主、無(wú)源工作的系統(tǒng)，可靠性較高，而且不受高度、地形等因素的影響，在高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的全程都可以使用，因此，是一種較為理想的信息源。增強(qiáng)導(dǎo)航系統(tǒng)的容錯(cuò)性和可靠性。28. 無(wú)人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)用新型慣導(dǎo)系統(tǒng)，提高導(dǎo)航精度；新型導(dǎo)