基于GPS-INS組合的多無人機姿態(tài)估計與路徑規(guī)劃算法研究.pdf

1、近年來，無人機成為一個熱門的研究領(lǐng)域。導(dǎo)航系統(tǒng)是無人機的重要組成部分，為無人機安全和穩(wěn)定的飛行提供保障。使用GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)可以實現(xiàn)高精度的導(dǎo)航，這種組合導(dǎo)航系統(tǒng)具有優(yōu)勢互補的特點，它的本質(zhì)是多傳感器信息優(yōu)化處理系統(tǒng)。無人機的重要導(dǎo)航參數(shù)是從多傳感器信息融合中獲得的，所以研究多傳感器信息融合技術(shù)是解決無人機組合導(dǎo)航問題的關(guān)鍵。
　　本文介紹了GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)信息融合的過程，設(shè)計了GPS輸出數(shù)據(jù)與INS輸出數(shù)據(jù)三

2、級融合結(jié)構(gòu)，提出了一種基于擴展卡爾曼濾波算法參數(shù)校對方法，對組合導(dǎo)航系統(tǒng)進行濾波處理后，組合導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的位置和速度參數(shù)的誤差有明顯減小。同時，通過無人機地面控制站可以觀察無人機的飛行姿態(tài)，針對無人機飛行姿態(tài)存在較大誤差的問題，本文提出了一種改進的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法來修正無人機的飛行姿態(tài)，實現(xiàn)了高精度的姿態(tài)估計，得到了良好的軌跡仿真效果。
　　對于無人機飛行環(huán)境存在障礙威脅的問題，本文提出了一種基于泰森多邊形的環(huán)境建模方法，該方法可

3、以根據(jù)無人機飛行環(huán)境中存在障礙物的數(shù)量和位置，為無人機提供安全的飛行區(qū)域。本文將蟻群算法與泰森多邊形結(jié)合，為每架無人機提供一條合理的飛行路徑。
　　由于蟻群算法的搜索策略的限制，對于多無人機路徑規(guī)劃，蟻群算法的執(zhí)行效率不高。為了提高蟻群算法的搜索效率，本文設(shè)計了一種基于量子蟻群算法的路徑規(guī)劃方法，該方法把量子計算與蟻群算法相結(jié)合，彌補了蟻群算法的不足。通過實驗證明，量子蟻群算法可以高效的為每架無人機提供多條飛行路徑。最后，根據(jù)無人