一种轻型无人机定位及航向校正方法

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1、第32卷第11期计算机仿真2015年11月文章编号：1006—9348(2015)11—0071-04一种轻型无人机定位及航向校正方法于云龙，茹乐(空军工程大学航空航天工程学院，陕西西安710038)摘要：轻型无人机具有成本低、重量轻的特点，但易受气流等因素的影响，在飞行过程中容易偏离规划航线飞行，影响任务的有效实施。为此提出了一种航向校正的方法，使得无人机能够沿着规划航线飞行，同时为了降低对GPS的依赖。在校正之前采用卡尔曼滤波算法对无人机进行定位。仿真结果表明，卡尔曼滤波算法所取得的定位效果和后续的航向校正效果能够基本满足要求，且定位

2、精度和校正精度能够达到实际工程要求，可行性得到验证。关键词：轻型无人机；定位；航向校正；定位精度；校正精度中图分类号：V271．4文献标识码：BAMethodofLocatingLightUAVandCorrectingHeadingYUYun—long，RULe(AeronauticsandAstronauticsEngineeringCollege，AirForceEngineeringUniversity，Xi’allShanxi710038，China)ABSTRACT：ThelightUAVhastheadvantageofsm

3、allpriceandlightweight，butbeingvulnerabletotheeffectsoffactorssuch鹳airflow．Duringtheflight，itiseasytodeviatefromtheplannedrouteofflight。whichCanaffecttheef-fectiveimplementationofthemandate．ThispaperpresentedamethodofcorrectingtheheadingandensuringtheUAVflyalongtheplanned

4、route．Atthesametime，inordertoreducerelianceontheGPS，thispaperusedKalmanFihe-ringalgorithmtOlocatetheUAVbeforecorrecting．ThesimulationresultsshowthatthelocatingeffectofKalmanFil-teringalgorithmandsubsequenteffectofheadingcorrectionCanbasicallymeettherequirements，andtheposi

5、tioningaccuracyandcorrectingaccuracyofthismethodCanfulfilltherequirementsofpracticalengineering，anditsfeasibilityhasbeenproved．KEYWORDS：LightUAV；Location；Headingcorrection；Positioningaccuracy；Correctingaccuracy1引言当前，无人飞行器被广泛地用于军事和民用领域。例如，对目标的探测、定位以及跟踪等等。通常，上述任务的实施需要无人机挂载大

6、量的有源和无源观测设备，例如，高精度惯性导航系统，接收地面修正数据的GPS接收机，探测雷达，高分辨率相机等等。这些设备通常挂载在中型(50kg一500kg)或者重型(500kg以上)无人机上，从而使整架无人机的成本大大增加。然而。在执行某些任务时，不需要动用如此高成本的无人机。于是，一些轻型无人机⋯得到了广泛应用，其重量一般低于50kg，并且由于载重限制，轻型无人机无法挂载用于高精度定位的惯导系统和有源探测设备，所以轻型无人机一般用于无源侦察【2o。基金项目：国家自然科学基金(61132007)；陕西省基础研究项目(2014JQ8331)

7、收稿日期：2014—12—312提出问题及解决方法由于轻型无人机的载重能力大大降低，所以它在飞行过程中受气流影响较大，很容易偏离已经规划好的航线，从而造成任务的失败。本文提出一种航向校正的方法，用于引导无人机沿规划航线飞行。当然，对无人机的精确定位是进行航向校正的一个重要环节，一般情况下，轻型无人机可以用Gps对其进行定位，但由于GPS可以人为地引人系统误差．因此在执行某些任务时不能使用GPS。本文采用了一种协作式定位方法，使用地面测控站对无人机进行角度测量，然后利用卡尔曼滤波算法估计出无人机当前位置。为后续航向校正提供了位置信息，同时也

8、降低了对GPS的依赖。在本文中，假设轻型无人机正在执行无源侦察任务。3定位原理及公式推导本文描述的定位基本原理，就是利用地面测控站对无人机进行纯角度测量㈩，然后直接将角度信息通过测控站的通信链