微小型惯性/卫星/大气/光学组合导航系统技术研究

admin · 发表于 2022-9-9 09:56:31

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小型无人机贴近探测地面目标技术可极大提升我军战场信息获取能力，是对地面可移动目标实施精确打击的关键，也是信息化战争的迫切需求，具有广阔的应用前景。本文以远距滑翔、贴近探测小型特种无人机为研究对象，对其组合导航系统、盘旋跟踪地面目标飞行控制系统以及第一视角飞行模式等题目进行了研究。受小型无人机体积、载重能力限制，设计了一套微小型惯性/卫星/大气/光学组合导航系统。在GPS可用的前提下，MINS/GPS组合能够提供较高精度的位置、姿态信息；在GPS受到干扰不可用时，设计了一种基于地标图像信息的惯导系统误差校正方法。该方法通过在地面设置一个标志点，使用无人机前视摄像头探测目标并进行人工识别，辅助以磁罗盘来抑制航向角的发散趋势，从而获得无人机的位置信息，最后通过Kalman滤波器来实现对惯导系统的闭环修正。仿真和试验表明，该方法能获得较高的定位定向精度，并且提高了系统的自主性。在微小型惯性/卫星/大气/光学组合导航系统研制完成的基础上，设计了一种单轴稳定探测系统，并对地面目标进行盘旋跟踪。小型无人机安装了前视和侧视两组单轴光学探测器。通过前视探测器发现目标后，侧视探测器打开，转入盘旋跟踪目标阶段。侧视单轴探测系统同时配合飞机的航向控制对目标进行持续跟踪。飞行试验表明，所设计的盘旋跟踪控制系统能够很好的实现对地面活动目标的持续跟踪。设计了一种第一视角飞行模式，也就是同时观察图像与导航数据来控制无人机飞行并实现着陆。第一视角飞行是一种基于无人机上加装无线图像传输设备，在地面看屏幕操控无人机的操作模式。无人机操纵员通过观察前视探测器拍摄的图像和导航数据控制遥控器，地面控制站捕捉遥控器的输出信号并把该信号通过数据链传至机载飞控系统，从而实现对无人机的控制。该飞行模式的实现，提高了无人机飞行的机动性，突破了小型无人机只能在本场着陆的限制，使无人机可以在远离本场情况下安全着陆。

微小型惯性/卫星/大气/光学组合导航系统技术研究

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