高精度差分導(dǎo)航的研究及其在無人機(jī)上的應(yīng)用.pdf

1、隨著全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的不斷完善和差分導(dǎo)航技術(shù)的不斷發(fā)展，定位精度和準(zhǔn)確度高的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分導(dǎo)航顯示出其重要的價(jià)值。我國(guó)的載波相位差分網(wǎng)絡(luò)建設(shè)起步晚，相應(yīng)的技術(shù)、設(shè)施都很不完善，其應(yīng)用范圍也極其有限，對(duì)此，本文以高精度差分導(dǎo)航的應(yīng)用為目標(biāo)，分析并研究了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分導(dǎo)航的原理，建立了一套性價(jià)比極高、部署方便的高精度差分導(dǎo)航系統(tǒng)，并創(chuàng)新性的將該系統(tǒng)應(yīng)用在了無人機(jī)平臺(tái)，極大的提高了高精度差分導(dǎo)航的應(yīng)用范圍。
　　本文詳細(xì)介紹

2、了GPS衛(wèi)星導(dǎo)航和差分導(dǎo)航的基本原理，研究了載波相位差分中的卡爾曼濾波器算法和 LAMBDA算法，還介紹了小型無人機(jī)的基本控制理論，重點(diǎn)研究了其中的姿態(tài)卡爾曼濾波器算法和多傳感器融合算法。最后通過 MATLAB進(jìn)行了仿真，證明了算法的可行性，并通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了上述算法的工程實(shí)現(xiàn)。
　　本文設(shè)計(jì)了一款便攜式高性價(jià)比基站，經(jīng)過測(cè)試該基站的差分性能與專業(yè)級(jí)商業(yè)板卡相近，價(jià)格是其二十分之一，這對(duì)高精度差分的普及有非常重要的意義，該系統(tǒng)上

3、運(yùn)行的基于Python Twisted網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的并發(fā)服務(wù)器也能夠同時(shí)并發(fā)服務(wù)一千個(gè)以上的流動(dòng)站點(diǎn)，相比諾瓦泰OEM7系列專業(yè)測(cè)繪板卡的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)服務(wù)有巨大優(yōu)勢(shì)，真正做到一個(gè)基站服務(wù)一片地區(qū)。由于其優(yōu)異性能，申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利和國(guó)際PCT。還設(shè)計(jì)了小型四旋翼無人機(jī)的主控板，通過與樹莓派嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行組合的方式，嵌入在樹莓派開發(fā)板上，大大提高了系統(tǒng)的靈活性。此平臺(tái)軟件部分由于使用了實(shí)時(shí) Linux操作系統(tǒng)，可以同時(shí)運(yùn)行飛控軟件和差分流動(dòng)站軟件，

4、極大的簡(jiǎn)化了差分應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)流程，降低了開發(fā)成本。還使用了Python和C++混合編程的軟件開發(fā)方式，充分的利用了腳本語言和編譯語言的不同特點(diǎn)，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了功能上的劃分，給系統(tǒng)后續(xù)升級(jí)帶來極大的方便。
　　文章的最后，還對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的功能和性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的高精度差分導(dǎo)航基站和無人機(jī)差分系統(tǒng)互相配合具有優(yōu)異的性能，在動(dòng)態(tài)飛行的情況下，差分鎖定時(shí)甚至可以達(dá)到厘米級(jí)的差分定位精度，與專業(yè)級(jí)衛(wèi)星測(cè)量板卡的差分性