GPS在小型无人机导航定位中的应用研究(方展辉)

合集下载

面向无人飞行器的GPS定位技术研究

面向无人飞行器的GPS定位技术研究随着时代的发展，无人飞行器已经成为了不可忽略的一种飞行器设备，其在很多领域都有着重要的应用。

然而，在无人飞行器的使用中，其定位技术是非常关键的一项技术。

目前，GPS定位技术已成为了无人飞行器最常见的定位技术，但是其在实际使用中也面临着很多问题。

因此，本文将从面向无人飞行器的GPS定位技术研究入手，对GPS技术的应用、问题以及未来发展进行深入的探讨和研究。

一、 GPS技术的应用GPS全称为全球定位系统，是美国发起并维护的卫星导航系统，其主要通过全球分布的卫星进行位置标记，然后将卫星信号传输到无人飞行器进行定位。

在无人飞行器的应用中，GPS技术主要发挥了以下几个方面的作用。

1. 位置定位：无人飞行器主要需要定位自身位置，以便进行任务的执行。

通过卫星导航系统确定位置，无人飞行器可以依靠此信息进行任务的执行，如航拍、探测、运输等。

2. 轨迹规划：无人飞行器需要在空中进行航线规划，并依据规划进行自主飞行，完成任务。

GPS技术可以实现无人飞行器的起始位置和目标位置之间的导航，避免飞行器迷航或偏离航线。

3. 飞行安全：GPS技术可以对无人飞行器的高度、速度等进行实时监测，以确保飞行的安全性。

二、 GPS技术的问题虽然GPS技术在无人飞行器中应用广泛，但是却存在着一系列的问题。

1. 信号干扰：GPS信号容易受到天气、地形、建筑物遮挡、电磁干扰等外界因素的影响，从而导致信号质量下降，难以实现准确的定位。

2. 定位精度不高：GPS技术的定位精度主要受到卫星数量、位置分布、接收器品质等因素的影响，不能达到实时、高精度的定位。

3. 定位延迟：GPS技术需要经过卫星传输等多个环节后才能完成定位，导致定位延迟较大，无法实现实时性。

以上问题都在一定程度上影响了GPS技术在无人飞行器中的应用，因此寻找解决方案是当前科技研究的重点之一。

三、 GPS技术的未来发展未来的GPS定位技术将面临巨大的挑战，但同时也有着广阔的发展前景。

无人驾驶飞机精确定位方法研究

２（３６５ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧＰＳｔｅｃｈｎｉｑｕｅｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｔｏｌｏｃａｔｅａｎｄｎａｖｉｇａｔｅｔｈｅＲｅｍｏｔｅｌｙＰｉｌｏｔｅｄＶｅｈｉｃｌｅｓ（ＲＰＶ）ｗｉｄｅｌｙ，ｂｕｔｉｔｉｓｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄｉｎｗａｒｔｉｍｅａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔａｒｅａ．ＴｈｅｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｋｉｎｄｏｆｍｅｔｈｏｄｌｏｃａｔｉｎｇａｃｃｕｒａｔｅｌｙｔｈｅＲＰＶｕｓｉｎｇｔｈｅｉｍａｇｅｍａｔｃｈｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｅａｃｈｏｔｈｅｒｆｏｒｔｈｅｍａｔｃｈｉｎｇ－ｐｏｉｎｔｓ，ｗｈｉｃｈｍａｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔＲＰＶｃａｎ’ｔｂｅｅｎｌｏｃａｔｅｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｂｙｔｈｅｓｉｎｇｌｅｍａｔｃｈｉｎｇ－ｐｏｉｎｔｆｏｒｔｈｅＲＰＶａｌｔｅｒａｂｌｅａｔｔｉｔｕｄｅ．ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｆｉｒｓｔｌｙｐｒｏｃｅｓｓｅｓｔｈｅｉｍａｇｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙＲＰＶａｎｄｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｍａｇｅｕｓｉｎｇｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｓｏａｓｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｏｂｖｉｏｕｓｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｅｎｏｕｇｈ．Ｔｈｅｎｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｏｆｔｈｅｍａｔｃｈｉｎｇｐｏｉｎｔｓａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｌｅａｓｅｉｍａｇｅｍａｔｃｈｉｎｇａｎｄｔｈｅｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎａｍｏｎｇｔｈｅｍａｔｃｈｉｎｇ－ｐｏｉｎｔｓ，ｗｈｉｃｈｍａｙｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅｓｐａｃｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＲＰＶ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｍｏｔｅｌｙｐｉｌｏｔｅｄｖｅｈｉｃｌｅｓ（ｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅ）ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，ｓｐａｃｅｌｏｃａｔｉｏｎ，ｉｍａｇｅｍａｔｃｈｉｎｇ，ｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ

导航系统在无人机自主飞行中的应用研究

导航系统在无人机自主飞行中的应用研究近年来，随着科技的不断进步和创新，无人机的应用范围越来越广。

无人机作为一种能够在无人操作的情况下自主飞行的飞行器，它的导航系统成为了关键技术之一。

本文将论述导航系统在无人机自主飞行中的应用研究。

首先，导航系统对无人机的飞行安全起着重要的作用。

无人机智能导航系统能够在无人操控的情况下，为飞行器提供准确的定位和路径规划，保证飞行的安全。

无人机的导航系统通过使用全球定位系统（GPS）和惯性测量单元（IMU）等传感器，实时获取飞行器的位置和姿态信息，从而能够预测飞行器的运动轨迹，避免与障碍物碰撞，确保飞行的稳定和安全。

其次，导航系统在无人机的应用场景中具有广泛的适用性。

无人机的应用领域非常广泛，例如农业、安防、物流等行业。

在农业领域，无人机能够使用导航系统进行地面监测和作物喷洒等任务，大大提高了农作物的生产效率。

在安防领域，无人机配备导航系统能够执行巡逻、监控和搜救等任务，为人们提供了更大的安全保障。

在物流领域，无人机利用导航系统可以实现自动化的货物运输，减少人工成本的同时提高了运输效率。

进一步地，导航系统的创新也带来了无人机自主飞行能力的提升。

传统的导航系统主要依赖于GPS定位，然而在某些环境下，GPS信号可能会受到干扰或者无法得到高精度的定位结果。

为了解决这个问题，研究者们提出了多源融合的导航系统。

该系统通过融合多种传感器的数据，如GPS、IMU、激光雷达等，实现了更加准确和稳定的定位和导航。

此外，还有一些创新性的导航系统，如视觉导航系统和无线通信导航系统，它们能够通过摄像头或无线信号进行定位和导航，大大提高了无人机的自主飞行能力。

最后，导航系统在无人机领域的应用还面临一些挑战。

一方面，无人机在飞行过程中需要处理大量的数据，如传感器采集的数据、导航算法产生的数据等。

如何高效地处理这些数据，使得无人机能够在实时性要求较高的情况下完成飞行任务，是一个亟待解决的问题。

另一方面，导航系统需要具备高精度的定位和导航能力，以适应不同环境下的飞行要求。

小型无人机测绘系统的问题分析及优化改进_2

小型无人机测绘系统的问题分析及优化改进发布时间：2021-12-09T07:46:45.206Z 来源：《防护工程》2021年25期作者：孟庆榕[导读] 无人机作为一种飞行平台在测绘领域已经被广泛应用于不同的作业领域，但在实际应用过程中基于不同类型的飞行平台也突出了许多问题。

陕西华星汇科工程管理有限公司陕西西安 710119摘要：无人机作为一种飞行平台在测绘领域已经被广泛应用于不同的作业领域，但在实际应用过程中基于不同类型的飞行平台也突出了许多问题。

关键词：小型；无人机；测绘系统一、无人机测绘技术的特点1.快速的响应能力采用无人机进行测绘工作时，通常无人机是低空飞行进行测绘的，其具有对飞机起降落场地要求低、申请空域方便、起飞准备时间短、受天气影响因素小等特点，大大节省了测量时间。

此外无人机还装配有车载系统，车载系统可根据输入的任务对测绘结果进行获取。

当发生突发自然灾害时，应急部门需要根据地形数据信息制定应急方案，采用无人机测绘工作，可以快速对灾区的地质环境进行测量，并利用网络将测绘数据及时传递回应急部门，应急工作人员根据反馈的灾区地质测绘信息制定相应的应急方案。

2.测量范围广传统的人工测绘方式主要是通过工作人员携带测绘仪进行实地测量，受测量环境的影响测量范围很难扩展，对测绘工作造成很大影响。

采用无人机测绘技术可以很好地解决这些问题。

测绘时可以采用多台无人机同时工作，可以根据不同的测绘环境在不同的航拍高度进行准确监测和测量，提高测绘范围、数据准确度高且测绘工作效率高，无人机测绘通过光谱对数据进行分析，对多项数据进行高效处理，可以得到大范围的区域监测信息。

无人机监测技术还可以同时处理多项数据，利用三维仿真模拟技术，结合原有数据库信息对监测信息进行宏观展示，提高测绘部门的工作质量。

3.超高的时效性传统测绘是工作人员在测绘时手动输入数据，并进行数据汇总整理后，传递给相关设计部门，这导致测绘数据不能及时反馈给设计部门，不能与设计部门实时沟通，延误测绘数据传输的时效性，降低项目的整体开发效率。

小型无人机SINS／GPS／视觉组合导航研究

小型无人机SINS／GPS／视觉组合导航研究随着航空技术的不断发展，无人机对导航系统精度和可靠性的要求越来越高。

由捷联惯导系统（SINS）和全球定位系统（GPS）构成的组合导航系统是无人机最为常用的导航系统。

然而，由于GPS存在信号易丢失、易受干扰的缺点，使得SINS/GPS系统在应用上具有一定程度的局限性。

为了扩大其适用范围，充分发挥SINS/GPS导航系统的优势，本文采用了计算机视觉导航技术，对SINS/GPS/视觉组合导航系统进行了研究和分析，并进行了仿真实验。

标签：无人机；捷联惯性导航系统；计算机视觉；组合导航；卡尔曼滤波0 引言随着无人机技术的发展，导航系统的种类也越来越多，通常有惯性导航系统、卫星导航系统、多普勒导航系统和地形辅助导航系统等[1]。

然而，单一的导航装置已难以满足当前实际应用中的飞行要求，多种形式的组合导航方案随之产生，组合方案的采用使各导航系统之间取长补短，利用组合系统提供的冗余信息可以有效提高系统的导航精度和可靠性[2]。

本文针对GPS/SINS组合导航系统中GPS信号易受干扰、易丢失等缺点，提出了SINS/GPS/视觉组合导航方案，提高了系统的可靠性和导航精度，具有一定的工程实际意义。

1 SINS/GPS/视觉组合导航系统方案捷联惯导系统SINS为主导航系统，全球定位系统GPS和计算机视觉系统则作为导航辅助子系统。

SINS采用姿态解算算法将MEMS传感器输出数据解算为需要的导航参数，GPS接收机获取的信号经由计算机转换为用户所需的机体位置和速度参数，而视觉系统则根据连续时刻的图像信息估计机体的姿态参数[2]。

利用SINS系统误差模型、GPS量测误差模型及视觉量测误差模型构成扩展卡尔曼滤波器，两个子滤波器给出局部最优估计，再依据信息融合技术将局部估计有机合成，从而得到捷联惯导系统状态的全局最优估计。

SINS/GPS/视觉组合导航结构如图1所示。

2 SINS/GPS/视觉组合导航系统状态方程的建立本系统采用的组合方式为SINS分别与GPS和视觉系统构成子组合，且都采用输出校正，因而可采用同一组状态方程。

小型无人机航路规划及自主导航算法研究

小型无人机航路规划及自主导航算法研究作者：蒋志华陶德桂来源：《现代电子技术》2015年第04期摘要：为了实现无人机自主导航功能，定义了以发射点为坐标原点的地理导航坐标系，给出由WGS⁃84坐标系到导航坐标系的具体转换公式；设计了航路中的航点结构，利用GPS 接收机输出数据对无人机的位置进行两点式实时推算，对无人机在直线航路段和转弯段的判断和侧偏距进行了详细讨论，避免了超越函数的计算；利用比例⁃微分导航控制律求得无人机的滚转角，通过飞控系统控制无人机副翼舵机，修正飞行航迹，达到消除侧偏距的目的。

这些方法和措施提高了小型无人机的自主导航控制精度和稳定性，使小型无人机具有较好的飞行品质。

关键词：航路规划；导航；控制律；全球定位系统；无人机中图分类号： TN919⁃34； V249.32 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）04⁃0005⁃03在20世纪90年代由美国主导的海湾战争和科索沃战争中，无人机卓有成效地执行了多种军事任务，其突出的战绩令世界各国刮目相看[1]。

随着高新技术的发展，各国相继投入巨资发展无人机产业以满足军事需求和其他领域的应用，我国近年来更是迎来无人机发展的井喷期。

军事领域是无人机应用的主要领域，军用无人机的主要用途包括：战术侦察和地域监视、目标定位和火炮校射、电子侦察和干扰、空中通信中继、战况摄录和态势评估、靶机和实施攻击等[2]。

针对执行不同的使命任务，无人机可选择不同的飞行模式，包括遥控飞行模式、程控飞行模式、自主导航飞行模式以及它们的组合飞行模式等，其中作为靶机的无人机要求其具有航路规划和自主导航飞行功能，使其能按照预先装定的航线精确飞行。

某小型无人机采用GPS接收机设计了自主导航系统实现了上述功能。

1 航路规划设计该小型无人机采用的是程控+遥控+自主导航的飞行模式，可通过遥控指令在后两种飞行模式间进行切换。

无人机起飞并经过一段时间的程控飞行后自动转入自主导航飞行模式。

GPS模拟器在无人机仿真中的设计与应用

GPS模拟器在无人机仿真中的设计与应用刘少华;曾赟【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2011(19)10【摘要】To simulate the drones in the real atmospheric environment, there is wind interference and sensor exist error condition of navigation control, design a kind of GPS simulator, simplified the wind model and turbulence model, and gives out the design idea of GPS simulator and bias and constant wind in sensor design principle of disturbance. Finally, using the constant wind interference simulation proves the correctness of wind field estimation algorithm. The simulation shows that the vector triangle estimation will constant wind field and sensor error model to estimate out later got wind field data correction calculation, improve positioning precision voyage achieved the good control effect. The GPS simulator for uav simulation system can provide closed-loop control condition, can very good simulation uavs in the real atmospheric environment with the navigation guidance control, has certain practical value.%为模拟无人机在真实大气环境下,存在风场干扰以及传感器存在误差条件下的导航控制,设计出一种GPS模拟器,简化了风模型和紊流模型,给出了GPS模拟器的设计思路以及在传感器偏差与常值风干扰下的设计原理；最后利用常值风干扰仿真,验证了风场估计算法的正确性；仿真表明,用矢量三角形估计法将常值风场与传感器误差模型估计出来后得到的风场数据修正航程推算,提高定位精度达到了较好的控制效果;该GPS模拟器可以为无人机仿真系统提供闭环控制条件,能够很好地模拟无人机在真实大气环境中的导航与制导控制,具有一定的实用价值.【总页数】4页(P2522-2524,2528)【作者】刘少华;曾赟【作者单位】西北工业大学第365研究所,陕西西安710065;精密测试技术研究所,江西九江332000【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.基于GPS和GPRS的混合农业植保无人机高精度定位系统设计与应用 [J], 吴冬2.关于GL Studio在某型飞行模拟器多功能显示器建模与仿真中几点关键问题的探究 [J], 韩晨;刘超慧;陈雪英3.运行图在多模拟器追踪仿真中的应用研究 [J], 肖荣洋;孔繁虹4.飞行模拟器分队战术仿真中视景图像抖动研究 [J], 曹建平;朱国涛;周秀芝;张兵;胡文婷5.粒子系统理论在船舶操纵模拟器视景仿真中的应用 [J], 桂永胜;王五桂;文聪;金颀因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

GPS全球卫星定位系统在无人机导航系统中的应用

GPS全球卫星定位系统在无人机导航系统中的应用
吴曌月
【期刊名称】《中小企业管理与科技》
【年(卷),期】2017(000)008
【摘要】GPS全球卫星定位系统是三大空间系统之一.回顾GPS全球卫星定位系统的组成和定位方式来全方位了解GPS,并进一步讲述GPS在无人机导航定位系统的应用,从实际层面来了解GPS的工作原理,同时提高了无人机的定位精准度从而扩大无人机的应用范围.
【总页数】2页(P110-111)
【作者】吴曌月
【作者单位】河海大学地球科学与工程学院,南京211100
【正文语种】中文
【中图分类】P288.4
【相关文献】
1.DSP和TL16C752在无人机GPS导航系统中的应用 [J], 陈鹏;闫建国;曾赟
2.GPS在CK-1无人机导航系统中的应用 [J], 丛书全;张建军;吕晓林;刘志强;郑广
3.一种应用于超小型无人机的GPS自主导航系统 [J], 郭修彬;袁少强
4.全球卫星定位系统GPS在汽车运输中的应用 [J], 贾钰
5.全球卫星定位系统(GPS)在海洋观测中的新应用 [J], 杨凡;王和锋
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电子对抗手段干扰无人机GPSINS导航系统效能分析

ri 可表示为
图2
（8）
P
（1，0，0）
0.5
（0，1，0）
0.43
1.5
1.5
1
0
-0.5
-1
（0，0，1）
0.07
坐标原点，建立直角坐标系，那么 xi = 0yi = 0 ，实
际攻击位置坐标为
ìxi' = ri· cos αi
í '
î yi = ri· sin αi
（10）
-1.5
-2
图3
径为 1km 的圆内则算作攻击成功，那么通过统计，
论科研的推进和应用技术的成熟，无人机在现代作战行动中的应用越来越广泛，成为了空袭作战中的又一重要作战力量，同
时也给现有的防空任务带来了新的挑战。论文对运用电子干扰手段压制无人机 GPS 卫星导航信号对无人机 GPS/INS 导航
系统导航精度的影响进行效能评估，从压制 GPS 导航信号的原理入手，在 GPS 干扰方程的基础上，对 GPS/INS 导航误差进行
（b1，b2，b3）
0
0.5
f (rand) = 10 £ rand £ 1
f (rand) = 0else
向量 B 的分布律
-0.5
成功概率 P=0.4150。则电子干扰抗击无人机成功
GPS 干扰方程
对 GPS 导航系统实施压制式干扰就是通过发
射干扰信号使得进入接收机的干扰信号强度高于
GPS 信号解扩的强度，使接收机无法截获跟踪 GPS
实际飞行航线的角度的偏差为
R
β = σt = σ( d )
v
无人机的圆概率误差 CEP 为
CEP = R d β = σ(
信号。

GPS在小型无人机导航定位中的应用研究[方展辉]

3.1 GPS导航定位中的坐标转换算法
1)不同空间直角坐标系之间的转换算法
0 X X X X z y 0 Y ( 1 mY ) 0 Y Y x z 0 Z Z Z 0 Z y x T W W 0
N E U
N
E
U
N
E
1 L VN R M sec L V VE sec LtgL L E R RN N
M
（4.1）
其中， R 为地球椭球参考子午圈上各点的曲率半径， R为地球参考椭球卯酉圈上各点的曲率半径，为地球的半长轴， R f 为地球的扁率。
T 为陀其中，为陀螺漂移的随机分量；为加速度计零偏的随机分量； a g 螺马尔柯夫过程相关时间；T a为加速度计马尔柯夫过程相关时间；为陀螺马尔柯夫过程驱动白噪声；为加速度计马尔柯夫过程驱动白噪声。
r
r a
4.无人机GPS/MIMU组合导航系统研究
4.2 MIMU误差仿真
按照上述建立的误差模型，对MIMU系统进行了仿真。部分仿真参数设置 2 V V 0 . 1/ m s 3 如下：初始经度为123.4°，初始纬度为 41.8 °，初始速度为 20m/s ，航 L 1 0 向角为45 °，姿态误差角为，，速度误差为，位 0 . 1 / h 置误差为，陀螺一阶马尔科夫漂移为，加速度一 11 0g 阶马尔科夫零偏为，仿真时间为120s。仿真曲线如图4.1~4.4 所示。
2.2 GPS导航定位原理
GPS导航定位的基本原理是以高速 S 运动的卫星瞬间位置作为动态已知点，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。其定位原理图如图2.2所示。接收机只需要通过对4颗卫星同时进行伪距（或载波相位）测量，即可解算出其三维坐标。

GPS全球卫星定位系统在无人机导航系统中的应用

【摘要｜ＯＰＳ全球卫星定位系统是三大空间系统之一。回顾ＧＰＳ全球卫星定位系统的组成和定位方式来全方ＧＰＳ在无人机导航定位系统的应用，从实际层面来了解ＧＰＳ的工作原理，同时提高了无人机的定位精准度从而扩大无人
ｌ中小企业管理与科技
ｌＭｏ￣ｇｅｍｅｎｔ＆ＴｅｃｈｎｏｔｏｇｖｏｆＳＭＥ
ＧＰＳ全球卫星定位系统在无人机导航系统中的应用
ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧＰＳＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍｉｎＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
２．３用户部分
ＧＰＳ用户部分由ＧＰＳ接收机、数据处理软件以及相应的
用户设备组成。主要功能是捕获到按一定卫星高度截止角所
用户接收处理部分组成，具有全球、全天候、自动化、高效益
的特点【 ” 。
选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收的
２．２地面监控部分
地面监控部分由１个主控站、３个注入站、５个监测站组成。主控站的作用是根据各监控站监测的ＧＰＳ数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数，控制卫星等。监控站的作用是监测卫星的工作状态。注入站的作用是将主控站计算出的各
吴）璺月／Ｊ
（河海大学地球科学与工程学院，南京２１１１００）
、ＵＺｈａｏ — ｙｕｅ

小型无人机GPS／航程推算组合导航系统研究

小型无人机GPS／航程推算组合导航系统研究
李艳;周旗
【期刊名称】《西北工业大学学报》
【年(卷),期】1993(011)004
【摘要】探讨了在无人机上发展ＧＰＳ／航程推算自式组合导航系统的必要性和可行性；对利用ＧＰＳ定位信息进行导航时所需的坐标转换问题作了分析研究；并对研制的ＧＰＳ／航程推逄组合导航系统的设计思想，总体方案，工作原软硬件结构作了介绍，给出了在小型无人机上进行导航试验的结果。

【总页数】5页(P419-423)
【作者】李艳;周旗
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】V279
【相关文献】
1.小型长航程无人机天基测控系统研究 [J], 邵琼玲;沈怀荣
2.车载GPS／航位推算组合导航系统的信息融合 [J], 吴秋平;万德钧
3.推算船位／罗兰C（GPS）组合导航系统的研究及其海上试验 [J], 赵琳;孙枫
4.基于信息融合的GPS航位推算组合导航系统设计 [J], 韩世超;左韬
5.小型无人机SINS/GPS组合导航系统研究 [J], 梁振东;李华英;管军
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

无人机INS-GPS组合导航算法研究

无人机INS-GPS组合导航算法研究摘要无人机是一种由动力驱动、机上无人驾驶、可重复使用的航空飞行器，在军事和民用领域都得到了广泛的应用。

在近年来的几次局部战争中，无人机有效的执行了包括照相侦查、信号情报搜索、战场损伤评估在内的多种军事任务，作为军队战斗力的倍增器受到各国军方的普遍关注，并成为科学研究的热点。

在美军的网络中心战理论中，无人机以其良好的战场感知能力成为了重要环节。

在未来无人机的发展在不断追求高性能的过程中，对导航技术的要求也必将越来越高，不断追求精度更高、效率更高、准确性及鲁棒性更高的导航算法，以满足未来无人机发展的需要。

由于惯性导航系统（INS）导航输出数据平稳，短期稳定性好，具有极强的自主性，使其成为了无人机导航领域中最为核心的导航方式，但是惯导系统的误差会随时间累积。

卫星导航系统易受环境和载体运动影响而丢失信号，但长期稳定性好，是目前最为常用的用来辅助惯性导航的辅助系统。

本文利用INS和GPS进行组合导航，既能够利用惯性导航的自身优势，又能通过 GPS 避免惯性导航中系统误差与随机误差带来的导航参数误差。

为进行组合导航系统建模，本文首先定义了导航坐标系，建立了惯性导航系统的数学模型，给出了比力和角速度的数学模拟方法，得到了无人机的真实运动轨迹；建立了GPS测量模型，给出了GPS对无人机位置速度的测量值。

基于扩展卡尔曼滤波算法设计了INS/GPS组合导航滤波器，仿真结果证明了该滤波器具有较高的收敛速度，验证了其在无人机导航任务中的可行性。

传统的扩展卡尔曼滤波方法基于对非线性函数的泰勒展开式进行一阶线性化截断，从而将非线性问题转化为线性，尽管EKF 得到了广泛的使用，但当非线性函数泰勒展开式的高阶项无法忽略时，线性化会使系统产生较大的误差，严重时导致滤波器不稳定。

针对EKF的不足，本文用容积卡尔曼滤波（CKF）从求解一二阶矩多维数值积分的角度出发，根据SRC准则，将笛卡尔坐标系下的积分转化为球面-径向积分，利用一组确定性采样点，通过非线性方程的传播来进行状态估计。

基于GPS的精确无人机航迹规划技术

基于GPS的精确无人机航迹规划技术现代的GPS技术使得无人机的航迹规划变得更加精确和可靠。

GPS技术的应用使得无人机的飞行距离和飞行时间都得到了优化，从而使得无人机可以更加高效的完成各种任务。

本文将会介绍基于GPS技术的精确无人机航迹规划技术，仔细探究其技术细节及其在各种应用中的优势。

一、GPS的应用原理GPS是全球卫星定位系统的缩写，它是一种基于空间卫星的定位系统。

GPS系统储存着上万颗卫星的数据，这些数据是由卫星和地面部分共同组成的网络所产生的。

GPS系统使用三个卫星来确定一个点的位置，通过这三个卫星的信号来计算出这个点的精确位置。

GPS系统的运行需要四个步骤。

首先，GPS系统会向卫星发出一条信号。

接着，卫星回复这条信息并向GPS系统发送它的位置数据。

GPS系统接收到这个卫星的位置数据后，会利用其中的信息来计算出自己的位置。

最后，GPS系统将通过计算出的自己的位置来确定整个系统所需的点的位置。

二、GPS的应用优势在航空领域，GPS系统被广泛的应用在飞行控制系统中。

使用GPS技术的航空设备可以提高飞机的安全性和精度，从而减少飞机遇到差错所带来的风险。

GPS系统可以为飞机提供准确的位置信息和高级的飞行控制系统，以实现更精确的航迹规划。

GPS技术可以提高无人机的航迹规划效率，使得无人机可以更加准确地飞行。

GPS技术的应用可以使得无人机可以在拥挤的空域中更好的完成各种任务。

其在军事、民用、矿业、农业等领域都有广泛的应用。

三、基于GPS的无人机航迹规划技术无人机的运行需要经过准确的航迹规划和控制。

现在的无人机航迹规划系统采用的是基于GPS的航迹规划技术。

通过采用GPS技术，无人机可以完成各种任务并能够快速准确地飞到指定的区域。

基于GPS的航迹规划可以使无人机更加精确的定位目标，并可以做出更精确的控制。

在GPS技术的帮助下，无人机航迹规划技术可以更加高效和准确。

无人机可以通过GPS系统来掌握自己的位置，从而可以更好地完成各种任务。

小型无人机SINSGPS组合导航系统研究

合导航系统的联邦滤波算法，并对该导航系统进行了静态和动态实验。实验结果表明：采用联邦 Kalman 滤波能够有效的消除导航参数误差，提高导航精度。该导航系统可以满足小型无人机的导航要求。关键词惯性导航联邦 kalman 滤波数据融合 A 组合导航中图法分类号 V249. 32 ；文献标志码
^
822
科
学
技
术与工ຫໍສະໝຸດ n程13 卷
方差阵 P i 送入主滤波器按一定的融合规则进行全局的状态估计 X g 和对应的协方差矩阵 P g 。系统状态方程的信息包括状态估计协方差的
－1 －1 信息 P i 和过程噪声方差的信息 Q i 。状态方程信 ^ ^
βi ∑ i =1 1. 3. 2
^
+ β m = 1 （ 0 !β i !1 ）。
来表示
［2 —4 ］
。其中公共系统的信息
［5 ］
在子系统中的分配按照信息守恒原理
进行。
基于联邦滤波器的多传感器信息融合多传感器信息融合技术是利用不同信号源在
X i （ k + 1 / k + 1 ） = X i （ k + 1 / k） + K i （ k + 1 ） × （ Zi （ k + 1 ）－ Hi （ k + 1 ） X i （ k + 1 / k））； Pi （ k + 1 ） = （ I － Ki （ k + 1 ） Hi （ k + 1 ）） × P i （ k + 1 / k）（ I － K i （ k + 1 ） Hi （ k + 1 ）） 1. 3. 4
2012 年 9 月 6 日收到第一作者简介：梁振东（ 1982 —），男，汉族，河南省郑州市人，硕士，研究方向：计算机信息处理，微系统研究。

高精度GPS测量与无人机测绘的结合应用

高精度GPS测量与无人机测绘的结合应用近年来，随着科技的不断发展和应用的日益广泛，高精度GPS测量和无人机测绘逐渐成为了现代测绘领域中的重要技术手段。

这两种技术分别具有自己的优势，但是结合起来却可以实现更加精确和高效的测绘结果。

本文将介绍高精度GPS测量和无人机测绘的基本概念和原理，并重点探讨了它们结合应用的一些案例和优势。

首先，我们先来了解一下高精度GPS测量技术。

GPS是全球定位系统的简称，通过多颗卫星发射的信号进行定位并计算出目标位置的方法。

这种技术广泛应用于地理测量、导航、地质勘探等领域。

高精度GPS测量是在普通GPS测量的基础上，利用更多的卫星信号进行多普勒效应处理和无人机身份识别，从而提高测量精度。

高精度GPS测量的优点在于准确性高、操作简便等。

而无人机测绘技术则是利用无人机搭载的航空摄影设备进行地面影像的采集和处理。

无人机测绘技术的好处在于可以获取到大范围、高分辨率的地面影像，同时可以避免传统测量中的人为主观因素，提高了测绘的效率和精度。

无人机测绘技术广泛应用于土地规划、城市建设、环境监测等领域。

然而，单独应用高精度GPS测量或无人机测绘技术，在某些特定场景下可能存在一些限制。

例如，高精度GPS测量需要使用测量仪器，对地面环境要求较高，而无人机测绘则受到飞行距离和时间的限制。

因此，结合应用这两种技术，可以互补彼此的不足，实现更加全面和准确的测绘结果。

在土地规划和建设领域，高精度GPS测量与无人机测绘的结合应用可以大大提高测绘的效率和准确性。

传统测绘中，需要人工进行地面标志的设置和测量，而结合了高精度GPS测量和无人机测绘技术后，可以快速、自动地获取到大规模的地面信息。

例如，在城市规划中，可以通过无人机进行航拍，获取到城市的整体视角和地理信息；而通过高精度GPS测量，则可以获取到土地的具体边界、地势等细节信息。

这样，城市规划师们可以更加全面地了解到土地的实际情况，为土地的合理规划和建设提供更准确的数据支持。

超小型无人机的GPS自主导航系统(一)

这些信息后．经过计算求出接收机的三维位置、-~TY向以及运动速度和时间消息。
一般情况下，GPS接收机接收到1颗卫星的信号，便能确定出时间；若接收到3颗卫星
信号，便能确定出准确的二维信息(经度和纬度)；而接收到4颗卫星的信号，便可实现三
维定位(经度、纬度和高度)。联立4个方程即可求出定位结果，卫星的坐标由卫星星历计算
1 引言
随着科技的发展，超小型无人机(指起飞重量在30kg以下的无人机)的任务载荷越来
越轻，如CCD摄像头重量只有5Oog以下，这使得超小型无人机的研究与应用$_ag~tg广
泛，市场需求也越来越大。在民用方面，它可以用于航空摄影、森林防火、高压巡线等工作，
在军用方面它可以完成无人侦察、电子干扰、靶机等任务由于飞机必须在超视距范围内
输入待飞航线，在飞行过程中GPS定位系统给出飞机当前的位置和速度，再由导航系统计
算出飞机和理论航线的偏差，结合飞行速度计算出飞机的水平控制律，使飞机按预定航线
飞行。其原理图如图1所示。
图1 GPS自主导航系统原理图
3 GPS定位系统的实现
GPS定位的基本原理是：卫星不问断地发送自身的星历参数和时间信息．用户接收到
行，所以必须为其加装一套自主导航系统。这种自主导航系统有以下几点要求：
1)导航范围：20km 以内；
2)重量：3Oog以下；
3)单电源且能耗小{
4)价格低廉。
由于以上几个方面的特殊要求，目前市场上尚无定型的货架产品，必须自己研制开发。
在导航系统的选择上，考虑到价格、精度、载重量等因素，最终选择了GPS全球定位卫星
超小型无人机的GPS自主导航系统
摘要目前GPS导航系统应用越来越广泛，但大多数情况下GPS是作为

新兴导航定位软件开发中的无人机与卫星技术应用研究

新兴导航定位软件开发中的无人机与卫星技术应用研究在新兴导航定位软件开发中，无人机与卫星技术是一个关键领域，它们的应用可以有效提升导航定位软件的精度和可靠性。

本文将研究无人机与卫星技术在新兴导航定位软件开发中的应用，探讨其技术原理、功能和未来发展趋势。

一、无人机技术在导航定位软件中的应用无人机技术在导航定位软件开发中扮演着重要的角色。

通过无人机的使用，可以实现对难以到达的地区进行精确的定位和测量。

以下是无人机在导航定位软件开发中常见的应用场景：1. 三维地图建设：无人机配备着高精度的全球定位系统（GPS）和惯性导航系统（INS），可以在空中进行高清影像的拍摄，捕捉地理信息。

通过将拍摄的照片处理和整合，可以生成精确的三维地图，提供给导航定位软件使用。

这些三维地图可以用于车辆导航、航行以及城市规划等领域。

2. 精确定位：无人机可以搭载高精度的定位设备，如差分GPS系统和惯导系统，通过接收卫星信号和实时测量，实现准确的位置定位。

这对于需要高精度导航的行业，如航空、无人驾驶汽车、船舶导航等，具有重要意义。

3. 环境监测：无人机可搭载各种传感器，如红外相机、气象探测器等。

这些传感器可以帮助导航定位软件实时获取环境信息，包括空气质量、天气状况等。

这对于城市交通调度、环境保护等方面具有重要意义。

4. 灾害救援：无人机在灾害救援中的应用已被广泛采用。

它们可以提供灾区的高清影像、救援人员的定位信息等，帮助救援人员快速准确地找到受灾地点并采取相应措施，减少人员伤亡和损失。

二、卫星技术在导航定位软件中的应用卫星技术是现代导航定位软件中不可或缺的一部分。

通过卫星系统，如全球定位系统（GPS）、伽利略系统等，可以实现全球范围内的高精度定位。

以下是卫星技术在导航定位软件中的主要应用：1. 位置定位：卫星技术通过一系列卫星发射信号，并由接收设备接收这些信号，根据信号的传播时间计算出接收设备的位置。

这样一来，导航定位软件可以通过卫星系统计算出用户所在的精确位置，并提供相应的导航信息。