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

1、掠海飛行實(shí)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(yùn)動(dòng)特性的靶用型無人機(jī)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(jī)綜合導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和可靠性，實(shí)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(jì)的無人機(jī)海面低空飛行容錯(cuò)導(dǎo)航技術(shù)研究。
　　為了實(shí)現(xiàn)靶用型無人機(jī)在海面低空飛行的多信息容錯(cuò)導(dǎo)航功能，本文首先分析了海面低空飛行的技術(shù)難點(diǎn)及導(dǎo)航系統(tǒng)需求，根據(jù)靶用型無

2、人機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)組成，針對(duì)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(duì)無人機(jī)在海面進(jìn)行低空飛行實(shí)際過程中的GPS定位精度進(jìn)行了分析和評(píng)估。針對(duì)GPS和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）的測(cè)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(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　其次，論文對(duì)雷達(dá)高度計(jì)（Radar Altimeter，RA）在無人機(jī)中的海面低空測(cè)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(cè)量特性，并針對(duì)RA在測(cè)高過程中的隨機(jī)海浪的特性及模擬開展了研究，建立了長(zhǎng)峰波和短峰波海浪的仿真模型，通過實(shí)時(shí)計(jì)算無人機(jī)機(jī)下點(diǎn)海浪波高并對(duì)定點(diǎn)

4、海域進(jìn)行海浪仿真的方式，為無人機(jī)在海面低空動(dòng)態(tài)飛行過程中的雷達(dá)高度計(jì)誤差建模與仿真奠定基礎(chǔ)。針對(duì)某型雷達(dá)高度計(jì)，進(jìn)行了海上無人機(jī)的靜態(tài)吊高實(shí)驗(yàn)和飛行試驗(yàn)，對(duì)其高度測(cè)量精度和性能進(jìn)行了驗(yàn)證分析。在此基礎(chǔ)上，論文建立了無人機(jī)機(jī)動(dòng)情況下的基于慣導(dǎo)信息輔助的雷達(dá)高度計(jì)測(cè)高補(bǔ)償模型，具有較好的應(yīng)用效果。
　　論文隨后對(duì)海面低空飛行無人機(jī)的容錯(cuò)導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了一種變結(jié)構(gòu)的慣性/衛(wèi)星/雷達(dá)高度計(jì)多信息聯(lián)邦濾波容錯(cuò)導(dǎo)航方案，針對(duì)RA在近

5、海面噪聲起伏大、先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)與實(shí)際噪聲特性不符的問題，采用了基于殘差的實(shí)時(shí)噪聲估計(jì)方法來解決，并提出了一種連續(xù)滑動(dòng)開窗定量分析故障函數(shù)的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航傳感器軟故障的檢測(cè)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(jìn)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(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種無人機(jī)海面低空飛行多信息容錯(cuò)導(dǎo)航仿真平臺(tái)，該平臺(tái)模塊化較好，可以對(duì)慣性/衛(wèi)星/雷達(dá)高度計(jì)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的信息融合方法、故障檢