基于天文导航的无人机定位方法研究

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1、摘要天文导航定位精度高、设备简单可靠，不受地域、空域和时域的限制，定位定向误差不随时间和航行距离的增加而增大或积累，不受人为因素干扰和破坏，同时还具有隐蔽性好、可靠性高、生命力强等优点，这使得它在航海、航空和航天的导航与制导中都得到了广泛的应用。UAV导航系统的基本任务是确定无人机的空间位置，并引导无人机按预定航迹飞行。本文采用的就是天文导航系统对无人机进行定位。本文介绍了天文导航系统的特点、工作原理及天文导航的主要设备。重点分析了利用星敏感器观测星体，根据星体在星敏感器像平面内的成像坐标来实现无人机自主定位的原理和方法。其中分

2、别分析研究了通过观测单颗星体和多颗星体来对无人机定位的两种不同方法。首先分析的是观测多颗星体来定位的方法。通过观测三颗以上的星体，由星体的成像坐标来导出无人机定位的解释表达式。对现有的两种不同多星定位方法，进行了比较、分析、综合，使定位精度得到了提高。接下来对单星定位方法进行了讨论，本文在多星定位方法的基础上给出了一种单星定位方法，分析了其定位原理，并完成了算法的推导。只要能观测到一颗导航星体就能对无人机进行定位。在不能同时观测到多颗星体的条件下，天文导航系统依然可行，从而提高了系统使用的可行性和可靠性。最后分别对多星和单星定位

3、方法进行仿真分析。根据无人机的飞行情况，将各种典型的机动动作组合成一条飞行航迹来进行实时仿真测试。在预先设计的飞行航迹下，分别分析了两种方法在没有任何误差的理想状态下的定位结果和在考虑误差的情况下的定位结果，得到无人机的定位误差并比较了定位精度。验证了这两种方法对无人机定位的可行性。关键词：天文导航无人机定位多星单星AbstractCelestialNavigationhastheadvantagesofhighprecise，simpleandreliableequipment．ItCannotbelimitedbyclime

4、，airspaceandtime．Itsorientationanddirectionerrorwillnotbeaccumulated．Anditcannotbeinterferedordestroyedbyman-madefactors．Also，itiswell-concealing，dependableandstrongly—life-forced．Alloftheseadvantagesmakeitextensivelyusedinseafaring,aviationandspaceflightnavigationor

5、homingsystems．Thebasictaskoftheunmannedaerialvehiclenavigationsystemistodetermineitsplaceinthespace，andatthesametimeleadingittoflyundertheflightpath．Inthisresearch，CelestialNavigationSystemisusedtopositionfortheunmannedaefialvehicle．Inthisresearch．thecharacteristican

6、dtheworkingtheoryofCelestialNavigationisintroduced．AndtheprimaryequipmentofCelestialNavigationismentioned．1hetheoryoftheunmannedaerialvehiclepositioningismainlyanalyzed，whichisusingthestarsensortoobservestarsandthestars’imagingcoordinate．Twodifferentmethodsbyobservin

7、gonlyonestarormulti—starstopositionfortheunmannedaerialvehicleareanalyzedinseries．Firstlythepositionarithmeticonobservingmulti—starsisanalyzed．Byobservingthreeormorestarstogetthestars’imagingcoordinate，theequationofcelestiallocalizationisdeduced．Combiningwithtwoexist

8、ingmethodstobecomparedandbeanalyzed，thepreciseofpositioningisimprovedalittle．Secondlythearithmeticononlyonestarisdiscussed．Inthisre