兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (S2): 157-166.doi: 10.12382/bgxb.2023.0860
所属专题: 群体协同与自主技术
收稿日期:
2023-09-04
上线日期:
2024-01-10
通讯作者:
基金资助:
CAO Zhengyang1,2, ZHANG Bing1,*(), BAI Yixuan3, GOU Kenan1
Received:
2023-09-04
Online:
2024-01-10
摘要:
在信息化战场上,无人机面临多种潜在威胁,不时出现的非意图干扰对无人机系统的卫星信号和通信链路造成干扰,对飞行产生不良影响。为了解决这一挑战,采用多传感器信息融合,以全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)和惯性导航系统(Inertial Navigation System, INS)组合导航系统为主滤波器,并将全球定位系统导航系统和视觉导航系统作为子滤波器,建立了联合滤波器。将多架无人机数字影像的相对导航信息与各无人机平台获取的绝对导航信息融合,实现了一种基于卡尔曼滤波的多地标接力辅助导航算法,有效提高了GNSS/INS相对导航系统的解算精度,降低了多无人机群体的计算负担,扩大了无人机的巡航范围。采用并行分布式的系统框架,将算法部署在多个无人机平台上,通过无人机之间的信息传递和互动,实现多无人机的协同感知与自主定位。在仿真任务场景中进行相关实验,实验结果显示该方法在3架无人机协同导航中位置估计平均误差达到0.66m,速度估计精度保持在±0.4m/s,满足设计要求。
中图分类号:
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陀螺仪 | 零漂:0.1(°)/h | 随机游走:0.01(°)/√h |
---|---|---|
加速度计 | 零漂:100μg | 随机游走:5μg/√Hz |
GPS | 伪距误差:3m | 伪距率误差:0.03m/s |
光电传感器 | 稳定精度:5μrad | 精度误差:0.35mm/pixel |
表1 导航设备参数
Table 1 Navigation devices parameters
陀螺仪 | 零漂:0.1(°)/h | 随机游走:0.01(°)/√h |
---|---|---|
加速度计 | 零漂:100μg | 随机游走:5μg/√Hz |
GPS | 伪距误差:3m | 伪距率误差:0.03m/s |
光电传感器 | 稳定精度:5μrad | 精度误差:0.35mm/pixel |
定位方式 | 平均误差/m |
---|---|
GPS | 0.66 |
GNSS/INS/VNS组合 | 0.25 |
表2 定位误差对比
Table 2 Positioning error comparison
定位方式 | 平均误差/m |
---|---|
GPS | 0.66 |
GNSS/INS/VNS组合 | 0.25 |
方向 | 最大偏差/m | 平均偏差/m | 中间误差/m |
---|---|---|---|
x | 1.324 | 0.483 | 0.467 |
y | 6.057 | 1.948 | 1.985 |
z | 1.380 | 0.594 | 0.617 |
表3 无人机1绝对位置误差
Table 3 UAV 1absolute position error
方向 | 最大偏差/m | 平均偏差/m | 中间误差/m |
---|---|---|---|
x | 1.324 | 0.483 | 0.467 |
y | 6.057 | 1.948 | 1.985 |
z | 1.380 | 0.594 | 0.617 |
方向 | 最大偏差/m | 平均偏差/m | 中间误差/m |
---|---|---|---|
x | 1.544 | 0.563 | 0.559 |
y | 3.249 | 1.873 | 1.867 |
z | 1.651 | 0.682 | 0.674 |
表4 无人机2绝对位置误差
Table 4 UAV 2 absolute position error
方向 | 最大偏差/m | 平均偏差/m | 中间误差/m |
---|---|---|---|
x | 1.544 | 0.563 | 0.559 |
y | 3.249 | 1.873 | 1.867 |
z | 1.651 | 0.682 | 0.674 |
方向 | 最大偏差/m | 平均偏差/m | 中间误差/m |
---|---|---|---|
x | 1.475 | 0.522 | 0.507 |
y | 2.931 | 1.827 | 1.796 |
z | 1.275 | 0.537 | 0.512 |
表5 无人机3绝对位置误差
Table 5 UAV 3 absolute position error
方向 | 最大偏差/m | 平均偏差/m | 中间误差/m |
---|---|---|---|
x | 1.475 | 0.522 | 0.507 |
y | 2.931 | 1.827 | 1.796 |
z | 1.275 | 0.537 | 0.512 |
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