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基于UWB輔助的多無(wú)人機慣導定位誤差校正方法
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作者:
作者單位:

1.中北大學(xué) 航空宇航學(xué)院;2.中北大學(xué) 智能武器研究院

作者簡(jiǎn)介:

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中圖分類(lèi)號:

基金項目:

山西省基礎研究計劃資助項目(202103021224182);山西省基礎研究計劃資助項目(202103021224187)


Error Correction Method of Multiple UAV Inertial Navigation Based on UWB
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    摘要:

    針對衛星導航拒止的復雜環(huán)境下多無(wú)人機編隊飛行只依賴(lài)慣性導航無(wú)法長(cháng)時(shí)間導航的問(wèn)題,提出一種超寬帶(Ultra Wide Band,UWB)輔助的慣導定位誤差校正方法。給出UWB測距原理的同時(shí)建立了無(wú)人機機體坐標系下的慣導相對距離解算模型;在慣導誤差模型的基礎上,以慣導誤差和UWB測距信息分別作為狀態(tài)量和觀(guān)測量,設計出慣導誤差校正的擴展卡爾曼濾波模型;以?xún)杉軣o(wú)人機為例對算法進(jìn)行仿真驗證,仿真結果表明相較于純慣導定位,該方法在東北天三個(gè)方向的最大定位誤差不超過(guò)1 m,速度均方根誤差值不超過(guò)0.01 m/s,很好地抑制了慣導系統速度和位置的誤差發(fā)散,為解決無(wú)人機編隊在衛星拒止環(huán)境中的定位問(wèn)題提供參考思路。

    Abstract:

    Aiming at the problem that multi-UAVs cannot navigate for a long time when they are flying in formation only relies on inertial navigation in complex environment where satellite navigation is restricted, a positioning error correction method based on ultra wide band (UWB) assisted inertial navigation is proposed. The principle of UWB ranging is given, and the relative distance calculation model of inertial navigation in the UAV body coordinate system is established. Based on the inertial navigation error model, the Extended Kalman filter model of error correction is designed by taking the inertial navigation error and the UWB distance measurements as the state quantity and the observation quantity respectively. Simulation and verification of the algorithm using two unmanned aerial vehicles as examples, the results show that compared with the pure inertial navigation system, the maximum positioning error of this method is less than 1m in the three directions of ENU, and the root mean square error of velocity is not more than 0.01 m/s. This method effectively inhibits the error divergence of the velocity and position with inertial navigation, and provides a reference for solving the positioning problem of multi-UAVs formation flying in the satellite rejection environment.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

馬振華,張鵬飛,何印,劉磊磊,郭偉峰.基于UWB輔助的多無(wú)人機慣導定位誤差校正方法計算機測量與控制[J].,2023,31(9):253-259.

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  • 收稿日期:2023-02-28
  • 最后修改日期:2023-04-06
  • 錄用日期:2023-04-07
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2023-09-18
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