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基于SAR系統(tǒng)的無人機定位導航系統(tǒng)的設計

作者: 時間:2011-09-25 來源:網絡 收藏

引言

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/155684.htm

  無人飛機與載人飛機相比,它具有體積小、造價低、使用方便、對作戰(zhàn)環(huán)境要求低、戰(zhàn)場生存能力較強等優(yōu)點,備受世界各國軍隊的青睞。無人駕駛飛機以其準確、高效和靈便的偵察、干擾、欺騙、搜索、校射及在非正規(guī)條件下作戰(zhàn)等多種作戰(zhàn)能力,發(fā)揮著顯著的作用,并引發(fā)了層出不窮的軍事學術、裝備技術等相關問題的研究。

  高空長航時的飛行高度利于觀測星體,為此,考慮在慣性/ 組合基礎上,采用慣性和星光組合,可以為 成像提供高精度的姿態(tài)信息,提高 成像質量。

  本文以長航高空成像期間對高精度要求為應用背景,開展了SAR 輔助的慣導/星光組合研究,結合SAR 工作的非連續(xù)特性,了SAR/慣導/星光組合導航方案,提出了非同步輸出多傳感器異步集中卡爾曼濾波算法,可有效提高導航的自主性和精度。

  1 卡爾曼濾波器

  設位移 s 時,飛機的位置坐標為X (s),對于不同的位移值,均有一個X (s)值與之對應,當取樣位移不間斷變化時,就得到位置坐標序列{X (s),X(s+1)……},飛機位置預測序列{X (s+1),X(s+2)……},該序列是噪聲等驅動的一階遞歸模型,在x 軸方向推導狀態(tài)方程如下:

  測量方程如下:

  Zx (s)為s位移時飛機坐標x軸向的測量值。

  H 為測量參數,它是由測量和測量方法所確定,不隨位移變化的一個常數,因為是單模型,取為1,V(s)為測量噪聲。

  均方估計誤差為Px (s+1) = E[Xx (s +1) — Xx (s)]2,在均方估計誤差為最小的準則下,通過數學推導,即可得出飛機自動控制的卡爾曼濾波公式,如下:

  預估計方程:

  計算卡爾曼濾波增益,得:

  均方預測誤差方程:

  同理,可以推導y,z 軸向的狀態(tài)方程,則飛機位置的狀態(tài)方程如下:

  卡爾曼濾波是以預測加修正來實現濾波遞推的,其這個性質,很容易通過計算機仿真實現,從而可以完成對飛機位置的預測,預估計方程:

同時,與地面基站雷達測量值進行比對,調飛機因為機械振動等原因造成的位移偏差,其濾波模型為:

圖 1 卡爾曼濾波的系統(tǒng)模型框圖


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