基于慣性-衛(wèi)星-雷達(dá)高度計的靶用型無人機海面低空飛行容錯導(dǎo)航技術(shù).pdf

1、掠海飛行實現(xiàn)低空突防是現(xiàn)代飛航式反艦導(dǎo)彈的重要攻擊模式之一。為了充分考核艦載防空武器的防御性能，用于模擬反艦導(dǎo)彈目標(biāo)運動特性的靶用型無人機必須具備相應(yīng)的海面低空恒高飛行能力。為了提高無人機綜合導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和可靠性，實現(xiàn)海上低空飛行，論文開展了基于慣性/衛(wèi)星/雷達(dá)高度計的無人機海面低空飛行容錯導(dǎo)航技術(shù)研究。
　　為了實現(xiàn)靶用型無人機在海面低空飛行的多信息容錯導(dǎo)航功能，本文首先分析了海面低空飛行的技術(shù)難點及導(dǎo)航系統(tǒng)需求，根據(jù)靶用型無

2、人機的導(dǎo)航系統(tǒng)組成，針對慣性和衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)，分析了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（Strapdown Inertial Navigation System，SINS）和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）的定位特性，并對無人機在海面進行低空飛行實際過程中的GPS定位精度進行了分析和評估。針對GPS和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）的測量性能差

3、異，從二者各自的星座構(gòu)成等方面分析了造成差異的原因，建立了SINS/GPS松組合導(dǎo)航濾波模型，并進行了仿真驗證。
　　其次，論文對雷達(dá)高度計（Radar Altimeter，RA）在無人機中的海面低空測量應(yīng)用展開了研究工作。作為海面低空飛行不可或缺的重要傳感器之一，論文分析了RA的工作原理與測量特性，并針對RA在測高過程中的隨機海浪的特性及模擬開展了研究，建立了長峰波和短峰波海浪的仿真模型，通過實時計算無人機機下點海浪波高并對定點

4、海域進行海浪仿真的方式，為無人機在海面低空動態(tài)飛行過程中的雷達(dá)高度計誤差建模與仿真奠定基礎(chǔ)。針對某型雷達(dá)高度計，進行了海上無人機的靜態(tài)吊高實驗和飛行試驗，對其高度測量精度和性能進行了驗證分析。在此基礎(chǔ)上，論文建立了無人機機動情況下的基于慣導(dǎo)信息輔助的雷達(dá)高度計測高補償模型，具有較好的應(yīng)用效果。
　　論文隨后對海面低空飛行無人機的容錯導(dǎo)航技術(shù)進行了研究。設(shè)計了一種變結(jié)構(gòu)的慣性/衛(wèi)星/雷達(dá)高度計多信息聯(lián)邦濾波容錯導(dǎo)航方案，針對RA在近

5、海面噪聲起伏大、先驗統(tǒng)計與實際噪聲特性不符的問題，采用了基于殘差的實時噪聲估計方法來解決，并提出了一種連續(xù)滑動開窗定量分析故障函數(shù)的方法，實現(xiàn)對導(dǎo)航傳感器軟故障的檢測及信息分配原則的確定。最后通過故障模擬和注入等形式進行了仿真和性能分析，結(jié)果表明該方案較好的滿足了預(yù)定要求和指標(biāo)。
　　最后，論文設(shè)計并實現(xiàn)了一種無人機海面低空飛行多信息容錯導(dǎo)航仿真平臺，該平臺模塊化較好，可以對慣性/衛(wèi)星/雷達(dá)高度計組合導(dǎo)航系統(tǒng)的信息融合方法、故障檢