一种无人机推测导航(DR)抗侧风控制策略 .pdfVIP

维普资讯

曹云峰，陶勇，苏丙未，沈勇璋：一种尤人机推测导航（ＤＲ）抗侧风控制策略・５・

种无人机推测导航（ＤＲ）抗侧风控制策略

一

曹云峰，陶勇，苏丙未，沈勇璋

（南京航空航天大学自动化学院，南京，２１００１６）

摘要随着无人机应用领域的不断扩大，要求无人机在ＧＰＳ信号失效时仍然能够保证一定的航迹跟随

性能。在不给现役无人机增加其他的硬件配置的前提下，本文采用推测导航作为唯一的导航手段，并针对影

响推测导航精度的侧风扰动，研究了一种对抗侧风的控制策略。该策略的实质就是将普通的ＰＩＤ控制律改为

种容错控制律。仿真结果表明，这种控制策略在无人机作直线航迹跟踪时，效果十分理想。

一

关键词航位推算；飞行控制；无人机；自主导航

随着无人机应用范围的不断扩大，对无人机接应用普通的ＧＰＳ／ＤＲ系统，在ＧＰＳ较长时间失

需求的不断增加，要求无人机不仅在有ＧＰＳ信号效时无法保证跟随性能，因此如果对风扰动进行

时具有自主导航飞行能力，而且考虑到战时ＧＰＳ补偿，ＧＰＳ／ＤＲ系统提供的导航精度将高于ＧＰＳ，

被关掉情况下也要具备自主飞行能力。某型无人并且即使ＧＰＳ失效，ＤＲ仍能在一定时间内提供

机要求在ＧＰＳ信号失效的情况下具有自动导航制可以接受的导航数据，从而扩展了导航系统的适

导的能力，能沿着预定的航线自主飞行。而该型应性…。一旦ＧＰＳ信号失效或无法使用，则要实

无人机又不允许配备惯导系统，只能依赖原有的现该无人机自主导航飞行，唯一的选择是推测导

机载传感器信息进行航位推算（ＤＲ）。ＤＲ导航对航。推测导航需要测量航迹速度，但现有机载传

风扰十分敏感，本文的思想是在无人机的滚转控感器只能测量真空速和磁航向，亦即只能获得航

制通道中加人航向信号的洗出网络，以对抗常值迹速度的替换量。显然，由于偏流的缘故实际的

风干扰对航迹跟踪的影响。飞行航迹会发生明显的偏离。这就提出了一个如

何减小风扰对推测导航航迹跟踪精度的影响。

１问题的提出

２抗风策略

某型无人机装备了我国第一套全数字式飞行

控制与任务设备管理系统，在国内率先实现了基本文讨论的一个前提就是无ＧＰＳ信号及惯导

于ＣＰＳ的自主导航飞行。考虑到无人机的应用领信息。自动导航制导是对飞机的侧向运动进行稳

域及性价比等综合因素，该型无人机未配置惯导定和控制，保证飞机跟踪和实现预定的飞行航

系统，其机载传感器主要有垂直陀螺、角速率传线。针对某型无人机的飞行特性，并考虑抗侧风

感器、磁航向和高度／空速传感器。ＧＰＳ／ＤＲ组合能力及实现的简易可行，自动导航制导控制律是

导航在汽车导航中得到了广泛的应用。Ｊ，主要在滚转角运动控制回路的基础上，把对飞机的航

是因为整个系统的成本很低而且实现简单。汽车向角偏离经一洗出网络加人副翼通道而实现。侧

导航同无人机的平面内的二维导航…极为类偏信号不构成闭环。也就是说，抗风到实现并不

似，并且现有无人机传感器的配置完全能够满足是直接对导航传感器的输出导航信息