基于GPS/BDS组合系统实现航测无人机动态定位

由于定位定向系统(POS)可直接获取航摄像片线元素与角元素,减少航测内外业工作量,提高航测作业的效率,无人机摄影测量已成为航空摄影测量的重要方式.常规实时动态(RTK)产品重量较大,难以应用于荷载有限的微小型无人机的POS系统.本文基于Doppler值修正伪距观测量,并联合平滑伪距与相位观测量实现无人机动态后处理定位(PPK).实测数据结果表明,较之单系统,全球定位系统/北斗卫星导航系统(GPS/BDS)组合系统可充分满足无人机动态定位的精度需求,结合平滑伪距与相位观测量可改善PPK定位的精度与可靠性.

基于GPS/BDS的四旋翼无人机导航研究与实现

针对四旋翼无人机导航定位精度较低的问题,提出了采用GPS/BDS双模导航对无人机进行制导与定位的方法,阐述了四旋翼无人机在BDS单系统、GPS单系统和GPS/BDS组合系统3种模式下的航行测试过程,分析研究了这3种模式下的可见卫星数和HDOP值。结果表明:在BDS单系统模式下可见卫星数较多且较稳定;在GPS单系统模式下具有较小的HDOP值;GPS/BDS组合系统模式可结合两者优势,具有最好的导航定位效果。

一种舰载无人机IMU/GPS组合导航系统研究

针对舰载无人机的特点,设计了一种适用于舰载无人机的低成本IMU/GPS组合导航系统,提出了加入磁航向仪完成初始对准和提供航向基准的方法,并进行了相应仿真,仿真结果表明能满足系统导航精度要求。

基于UAV的ARAIM测试技术研究

为了提升GNSS在航空应用中的服务性能,目前国内外进行了多项关于高级接收机自主完好性监测(ARAIM)算法的研究,这些研究主要基于算法仿真,但相对缺乏基于实际场景和实际测量数据的测试性研究。研究基于无人机(UAV)的ARAIM测试技术,以测试在实际场景下ARAIM的可用性,同时验证ARAIM仿真算法的正确性。根据ARAIM的理论研究成果,改写机载端ARAIM用户算法;搭建8旋翼无人机ARAIM测试硬件平台并进行了典型场景测试;分析测试数据并说明测试中ARAIM的可用性情况。结果表明搭建的基于UAV的ARAIM测试平台可以完成测试任务,飞行测试验证了BDS+GPS ARAIM的机载可用性。

基于信息融合的某型无人机高度测量系统

为某型无人机在复杂地形地貌的高原山区更好规避障碍,提出一种高精度容错高度测量系统。利用全球定位系统、气压高度计和惯性测量单元3种传感器的冗余与信息融合的方法进行高度测量,分析其原理和模型,研究基于联邦滤波器的高度信息融合方法,在此基础上,深入探讨这3种传感器的信息预测和融合过程,并进行高度测量系统的仿真。仿真结果表明:该系统设计合理,可以更加准确地测量无人机的高度,具有一定的工程应用价值。

带FDI算法的无人机组合导航姿态确定控制系统设计

无人机导航系统的作用是提供导航数据给飞控计算机作为制导和控制用,因为飞控计算机的性能在很大程度上依赖于导航数据,导航系统的某一个错误可能会导致整个无人机的失败,因此,导航系统应具有故障检测和隔离(FDI)算法,介绍了一种用于无人机导航的FDI和低成本的组合导航系统,硬件包括低成本商业用MEMSIMU、GPS接收器、磁力计和导航计算机,软件包括带FDI算法的卡尔曼滤波。

长航时舰载无人机低成本导航系统设计

为解决长航时舰载无人机要求导航系统精度高同时成本低、功耗体积小的矛盾，设计了一种适用于舰载无人机的低成本IMU／GPS组合导航系统，提出了加入磁航向仪完成初始对准和提供航向基准的方法，并进行了相应仿真，仿真结果表明能满足系统导航精度要求。

小型无人机组合导航系统的平方根UKF技术研究

由于小型无人机组合导航系统的误差模型与观测模型均为非线性,对模型进行线性化的扩展卡尔曼滤波会引入线性化过程中忽略高次项的误差,导致滤波器性能下降。提出将平方根UKF方法(SRUKF)用于小型无人机IMU/GPS组合导航,SRUKF方法利用协方差平方根代替协方差参加递推运算,保证滤波算法的数值稳定性,提高组合定位的精度和可靠性。仿真结果表明,SRUKF方法是组合导航中一种很好的非线性滤波方法,实现了低成本、高精度的实时定位。

改进组合差分定位算法在无人机上的应用

无人机航空摄影测量是继GNSS技术普及之后测绘科技的又一进步,为无人机搭配轻型高精度的GNSS差分模块,减少像控点的布设甚至可以直接获取地理位置成为目前的主要发展方向。文中采用U-blox公司的多星座接收模块NEO-M8T组成一套质量轻、低成本的PPK系统,同时将BDS/GPS组合定位算法与改进的LAMBDA模糊度解算方法相结合,提高定位精度和固定解比率,最后与单一GPS定位结果和组合GPS/GLONASS定位结果进行对比分析。实验结果表明,地面静态定位精度达到cm级,机载动态定位固定解的比率及其定位精度大大提高。

一种面向森林火情监测的四旋翼无人机系统

森林作为火灾高发环境,尤其是在高温干燥的夏秋季节,森林火灾破坏性大,处置与控制难度高且实施救助困难。针对森林火情的预警和监测等任务需求,文章设计了一种新型四旋翼无人机系统,其使用GPS-BD模块为无人机定位,利用无人机的高机动性实现对预警区域的全覆盖;采用机载可见光相机及中波红外相机从空中实时监测火情,其中可见光相机用于白天监测火情,中波红外相机用于对明火及在夜间对高温热累积区域进行精准探测;烟雾探测模块所探测的空气质量参数通过数据传输模块回传至地面站,机载"树莓派"将上述3种传感器信息进行有效融合。文中提出一种基于火焰静态和动态特征频率及烟雾特征的目标检测算法并进行对比实验,实验结果表明,该算法能克服传统防火方式漏报率高、难度大和耗时长等缺点,达到在复杂森林环境中对火情进行高效、精准、及时监测和预警的目的。

无人机飞行因子对航线精度的影响分析

基于开源ArduPilot平台框架,开发了一款高原复合交变式航测无人机,并对软硬件自动控制系统进行了二次优化开发,实现了机载BDS+GPS/IMU定位系统与多传感器数据融合,对该系统采用事后差分方式获取的机载动态POS数据进行了定量分析。首先,对飞行获取的BDS+GPS数据进行精度评定,发现BDS/GPS动态PPP其E/N/U方向的均方根分别为2.45 cm、2.18 cm、1.71 cm,2.28cm、1.84 cm、2.56 cm。其次,应用因子分析模型将影响航线精度的五类因素归化为3类主因子。最后,应用多元回归模型分析得出三类主因子之间的线性关系,在航线规划时要对设计的x1、x2值分别往东、南方向偏离1.373 m、1.163 m。在空三加密时对x3、x4、x5进行0.301°、―0.164°、―3.338°量值改正调整。通过上述改正,可为今后该系统航线优化设计及数据处理提供参考。