论文部分内容阅读
掠海飞行实现低空突防是现代飞航式反舰导弹的重要攻击模式之一。为了充分考核舰载防空武器的防御性能,用于模拟反舰导弹目标运动特性的靶用型无人机必须具备相应的海面低空恒高飞行能力。为了提高无人机综合导航系统的精度和可靠性,实现海上低空飞行,论文开展了基于惯性/卫星/雷达高度计的无人机海面低空飞行容错导航技术研究。为了实现靶用型无人机在海面低空飞行的多信息容错导航功能,本文首先分析了海面低空飞行的技术难点及导航系统需求,根据靶用型无人机的导航系统组成,针对惯性和卫星组合导航系统,分析了捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)和全球导航卫星系统(Global Positioning System,GPS)的定位特性,并对无人机在海面进行低空飞行实际过程中的GPS定位精度进行了分析和评估。针对GPS和北斗卫星导航系统(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)的测量性能差异,从二者各自的星座构成等方面分析了造成差异的原因,建立了SINS/GPS松组合导航滤波模型,并进行了仿真验证。其次,论文对雷达高度计(Radar Altimeter,RA)在无人机中的海面低空测量应用展开了研究工作。作为海面低空飞行不可或缺的重要传感器之一,论文分析了RA的工作原理与测量特性,并针对RA在测高过程中的随机海浪的特性及模拟开展了研究,建立了长峰波和短峰波海浪的仿真模型,通过实时计算无人机机下点海浪波高并对定点海域进行海浪仿真的方式,为无人机在海面低空动态飞行过程中的雷达高度计误差建模与仿真奠定基础。针对某型雷达高度计,进行了海上无人机的静态吊高实验和飞行试验,对其高度测量精度和性能进行了验证分析。在此基础上,论文建立了无人机机动情况下的基于惯导信息辅助的雷达高度计测高补偿模型,具有较好的应用效果。论文随后对海面低空飞行无人机的容错导航技术进行了研究。设计了一种变结构的惯性/卫星/雷达高度计多信息联邦滤波容错导航方案,针对RA在近海面噪声起伏大、先验统计与实际噪声特性不符的问题,采用了基于残差的实时噪声估计方法来解决,并提出了一种连续滑动开窗定量分析故障函数的方法,实现对导航传感器软故障的检测及信息分配原则的确定。最后通过故障模拟和注入等形式进行了仿真和性能分析,结果表明该方案较好的满足了预定要求和指标。最后,论文设计并实现了一种无人机海面低空飞行多信息容错导航仿真平台,该平台模块化较好,可以对惯性/卫星/雷达高度计组合导航系统的信息融合方法、故障检测及系统重构算法进行验证;同时该系统可以兼容无人机真实飞行数据,为无人机实际飞行情况的复现和事后分析提供了一种直观的手段。通过验证,该系统运行正常,各项功能符合预期设计要求。论文研究成果对于靶用型无人机的海上低空飞行应用具有重要参考价值。