卡尔曼滤波在无人机导航系统的应用

无人机具有在三维空间中的机动能力,能够进入人类很难到达的环境中完成许多危险的任务。针对无人机在未知环境中短暂GPS丢星的导航问题,根据GPS、惯性导航系统的各自优、缺点,设计了一种集中式卡尔曼滤波组合,即采用一个共同的卡尔曼滤波器对GPS和INS进行信息融合。测量数据取自最优估计后的GPS数据,滤波方程的状态矢量是惯性导航系统参数误差状态和GPS导航参数误差状态的组合,用来对原系统校正,增加了无人机导航系统的可靠性,提高了系统的精度和抗干扰能力。对保证无人机长久飞行及面临短暂丢星等方面具有较强的现实应用意义。     

一种基于Qsys的双IP核无人机飞行控制系统设计与实现

该文分析研究了当前国内外较先进无人机飞行控制系统各模块的原理和关键技术,采用Verilog HDL语言设计完成了传感器驱动模块、导航控制模块、飞行控制模块和Avalon总线控制等模块,并用Altera公司最先进的SOPC集成开发工具Qsys构建了导航控制IP核和飞行控制IP核,最终设计实现了一个以导航和控制双IP核为核心的无人机飞行控制系统。基于Qsys工具开发的双IP核无人机飞行控制系统不仅指令处理速度快、占用硬件资源少,且具有系统集成度高、成本低、鲁棒性好、重构性强等优点,其性能优于传统微控制器和普通DSP芯片构建的无人机飞行控制系统,具有一定的应用价值和实际意义。     

基于Mission Planner的无人机自主导航测量系统设计与实现

针对目前测量工具价格较为昂贵、测量手段多采用人工采集的方式,设计一款基于Mission Planner开源地面站和GNSS相结合的无人机自主导航测量系统。该系统由四旋翼无人机、APM控制器、Mission Planner地面站和PPK后差分系统构成,共设计手动和自动导航两种控制方式。自动导航模式中可通过Mission Planner地面测控系统的地图模块、数据交互模块,实现无人机按照设计预设航线进行飞行,并获取目标点的空间三维坐标。通过GNSS-BDS/GPS系统定位试验和自动导航对比试验得出,此套自动测量系统静态达到厘米级的定位精度,自动导航模式下的定位精度达到分米级。最终将其应用到点位坐标测量中,该系统所测得数据误差控制在10cm内,满足测量工作中的基本需求。本文可对今后开展全自主测量技术设备的研发提供理论基础和实践参考。     

风场扰动对无人机控制/导航影响效应仿真

为了全面、定量分析风场扰动对无人机控制/导航系统的严重影响,选取某型探测/侦察无人机作为典型代表,首先利用近60余年NCEP再分析资料,针对我国及周边地域,进行了低空风场建模（包括平均风速和湍动分量）和仿真再现;在此基础上,在Matlab/Simulink仿真环境中,构建了该无人机虚拟样机,包括动力学、控制、惯性/GPS导航等关键子系统,反映了其基本飞行品质和控制响应;最后,分别在理想和风场扰动条件下,进行了该无人机典型巡航/侦察任务的飞行仿真,得到了飞行航迹/姿态、控制响应等关键参数,通过对比分析,全面、定量评估了风场扰动对惯性/GPS导航系统的影响效应。结果表明：风场扰动对于无人机惯性导航系统具有较大的影响,所产生的积累误差随时间增加逐步增大,相比而言,基于GPS的控制/导航系统具有较好的适应性和鲁棒性。     

基于MapX的小型无人机地面站飞行控制软件

针对小型无人机地面站软件仅实现导航功能的局限,提出基于MapX的地面站飞行控制软件集成解决方案.引入MapX控件以提高软件对GIS信息的处理能力,实现无人机航迹导航及飞行状态监视;利用MapX提供的地理信息,结合航迹规划算法,实现航线生成与管理;采用DirectX技术,通过飞行摇杆经通信链路对无人机飞行过程实施干预,实现了小型无人机地面站软件飞行监视与飞行控制功能的整合.经实际试飞验证,该方案提高了无人机的信息管理效率及飞行控制干预效果,能够较好地满足小型无人机的飞行监控需求.     

一种用于天线面形恢复测量的无人机导航方案

天线近场面形恢复算法需要搭载发射源的无人机沿特定轨迹飞行,并获得其位置。根据面形恢复算法对无人机飞行的要求设计一种包含差分GPS和视觉传感器的导航方案,在此导航方案的数据融合时间策略下使用常规扩展卡尔曼滤波器将出现震荡问题。为此提出一种基于SageHusa滤波算法改进的自适应扩展卡尔曼滤波器,并通过仿真和实际飞行测试将其与常规扩展卡尔曼滤波器进行对比。实验结果表明,此自适应扩展卡尔曼滤波器在实际应用中表现出更好的性能,并在弱GPS信号情况下能够趋向于更可信的视觉里程计数据。此方案基本满足天线测量时无人机沿轨迹飞行并采集位置数据的要求,有望实现射电望远镜主动面实时闭环修正。     

GPS/BDⅡ双模导航接收机设计与实现

随着全球卫星导航系统的日益发展,以软件无线电为主体的多模导航接收机设计已成为整个导航系统中的研究热点。介绍了一种基于MAX2769B的GPS/BDⅡ双模导航接收机的设计,对GPS/BDⅡ双系统软件接收机进行了基带信号处理的研究,给出了系统实现的具体方案,对各部分的硬件电路模块做了详细介绍。对FPGA内部的主要功能模块设计做了相应的阐述,各主要功能模块的仿真结果和系统测试结果验证了该设计的正确性。该系统可以在硬件平台不做改动的情况下,通过修改软件程序实现导航接收机相关性能和技术指标的提高。该GPS/BDⅡ双模导航接收机对卫星导航信号接收用户具有较高的实用性。     

基于状态预测的无人机导航控制

基于飞行惯性对无人机路径导航实时控制和控制精度的影响,将灰色预测模型与模糊PID控制进行融合,提出了基于无人机飞行状态预测的导航控制策略.将无人机飞行状态预测信息作为系统状态调节的输入,构建灰色预测模糊PID航向控制系统,达到对无人机进行实时、准确导航飞行控制的目的.仿真实验结果表明:灰色预测模糊PID控制器可以有效提高无人机导航控制系统的鲁棒性、实时性,与传统的PID控制器相比,其控制性能更优.     

电力导航抄表系统的应用研究

基于GPS、GIS技术的电力导航抄表系统作为一种新的抄表方式可以有效解决抄表工作中遇到的一些问题。本文较系统地介绍了该种方式的构想。电力导航抄表系统由四大部分组成,即GIS核心层模块、GPS导航系统软件、抄表管理系统、异常数据分析系统组成。抄表人员可利用智能手机中的GPS导航系统实现对地理位置的精确定位．按最佳路线引导快速引导抄表员到达表位：对电量异常、用电异常等进行抄表异常分析报警、分析和报告等;根据导航设备记录的抄表员行走轨迹进行到位率考核。     

双星导航定位系统组合应用

世界各种导航定位系统已发展成熟,但其组合导航应用还在不断完善。本文着重介绍我国的双星导航定位系统分别与伪卫星、GPS／GLONASS和INS系统的组合导航应用方法。     

基于开源软件的无人机飞行仿真

飞行控制算法设计和仿真是无人机研制的关键步骤。为了缩短无人机飞行控制算法设计周期和试验成本,本文对无人机纵向和侧向控制算法进行了设计,并基于开源软件开发了固定翼无人机可视化的飞行仿真系统,对飞行控制算法进行仿真实验。仿真结果显示,飞行仿真系统实时且直观,通过对飞行仿真试验数据的综合分析,验证了飞行控制算法的有效性,该飞行仿真系统可广泛应用于无人机飞行控制算法的仿真验证。     

GPS与GSM系统整合应用设计

GPS应用系统具有定位、授时等功能,本文主要介绍了GPS导航定位系统的组成、基本工作原理、特点以及在各领域中的应用等。整合GPS、GSM无线通讯技术之运用,从GPS与GSM系统入手,结合两种系统的特点,重点突出GPS系统的定位性和GSM系统的移动性,对两种系统的整合应用设计提出一套完整的GPS/GSM整合系统。     

中国：高端多用途无人机遥感系统首飞成功

中国第一个高端多用途无人机遥感系统在贵州省安顺市黄果树机场首飞实验成功，这标志着中国无人机对地观测技术跨入世界先进行列。这个由北京大学与中国贵州航空丁业（集团）有限公司联合研制的多用途无人机遥感系统首次采用集成性、智能化和高分辨率空间数据获取等技术，在可靠性、飞行高度、平稳度、导航精度及运行制作成本等方面，已具备了航空遥感的应用能力，综合性能达到国内领先水平。有关专家表示，该机无论在飞行性能、导航控制精度、通信与任务设备装备，还是价格上，均具备了与国外发达国家竞争的实力。     

基于GPS的仪表着陆系统飞行检验建模

GPS是新一代卫星导航与定位系统,它定位精度高,具备提供多维的时空位置速度信息及连续导航能力。文中根据GPS定位原理、飞行动力学理论及仪表着陆系统信号体制,建立了以GPS作为基准系统的ILS飞行检验模型,为进一步的研究提供指导。     

ForeFlight在飞行中的实用性研究

ForeFlight是一款基于GPS卫星的机场地图飞行导航Apple应用软件,因其功能强大,被广泛应用于飞行中。在介绍了ForeFlight软件功能的基础上,阐述了其制定飞行计划、监视气象条件、提供飞行数据参考和进近参考的具体应用。为保障飞行安全,针对Foreflight使用的局限性,从数据的实时性和真实性提出了几点改进意见。     

基于ARM的GPS／GPRS智能监控系统

本文分析了GPS／GPRS系统的发展现状,对嵌入式系统硬件结构和Linux嵌入式操作系统做了简单的概述,并介绍了GPS系统的工作原理,采用samsung公司推出的基于ARM920T内核的S3C2440A处理器为硬件平台,利用SiRF starⅢ导航模块接收GPS卫星信号,在该平台上移植了AKMunu×操作系统,通过操作系统的资源编写程序实现手持GPS／GPRS智能监控系统的功能。     

自控微型无人驾驶飞机结构性能分析

对QT97型自控微型无人驾驶飞机的主要结构、技术性能、控制部分等软硬件结构及性能进行了简要说明，分析了无人机主要组成部分的配置的性能特点，并介绍了如何设计飞行航线和进行远程超视距台控飞行，当飞行航线偏离预定航线时可应用空气动力学原理调整飞行姿态。     

卫星编队飞行GPS自主导航和控制

本文提出了一般相对轨道动力学方程和用于编队飞行的GPS星栽自主导航模型和算法.同时文章也提出了用GPS伪距测量信息实现卫星编队飞行的建立和保持的自主导航控制方法.其中包括用于编队飞行建立的非线性控制律和用于编队飞行保持的线性控制律.以及相应的估计器的算法.作为这些方法的一个实际应用,文章给出了EO-1/Lantlsat 7编队飞行的自主导航控制系统的设计和实现.一般情况下最优控制律的实现是需要变推力发动机的,在没有变推力发动机的情况下,本文特别给出并验证了用冲量等价的方法实现变推力发动机替代的可行性.上述设计已经过数字仿真的验证,证实了设计的正确性和实现的可行性.     

基于S3C2440A的车载GPS导航系统的设计

车载GPS导航系统是在GPS基础上发展起来的一门新型技术,具有定位、测速、导航和语音提示等功能.介绍了车载GPS导航系统的结构及系统设计采用的目标平台,基于S3C2440A嵌入式处理器和SDT11 GPS模块设计了系统的硬件.在Windows CE嵌入式操作系统上设计串口通信软件完成了GPS信息的接收;然后对GPS数据输出协议进行了介绍,并根据此协议利用EVC编程完成了GPS信息的处理,实现了定位功能.在此基础上嵌入电子地图实现了导航功能,最终设计完成了车载GPS导航系统.     

GPS在高速公路工程控制测量中的应用

GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机、气象仪器等组成，其作用是接收GPS卫星发出的信号，利用信号进行导航定位等。在测量领域，随着现代的科学技术的发展，体积小、重量轻便于携带的GPS定位装置和高精度的技术指标为工程测量带来了极大的方便。