无人飞行器的北斗卫星组合导航算法研究

孙燕斌

摘 要 随着科学技术水平的迅速发展，无人机的应用愈发广泛。目前，无人飞行器不止在军事方面应用，人们还将其应用在拍摄、农场喷射等方面。之前大多数无人飞行器所使用的卫星定位导航系统大多是GPS系统，我国经过无数专家的努力专研，终于研发了我国第一款定位导航系统即北斗卫星导航系统，北斗卫星导航系统的诞生使得我国在导航方面无需在依靠GPS系统。

关键词 无人飞行器 北斗卫星组合 导航

中图分类号：TN967.2 文献标识码：A

0引言

北斗卫星导航系统的诞生标志着我国科学水平的进步，相比较于GPS系统，北斗卫星导航系统精确度更高。目前大多数使用采用惯性导航系统（INS ）、卫星导航、多普勒导航、航迹推算等导航方式之间的组合[n}利用北斗导航系统的高精确度，这种两种或者两种以上的组合方式能有计算出稳定且精确的导航数据，笔者以这些组合之间计算进行对北斗卫星导航系统的导航性进行阐述，通过对惯性导航系统的误差判断精确程度。

1北斗导航系统的定位原理

北斗卫星导航系统以精确稳定性受到大众的欢迎，主要为北斗卫星导航系统所提供的数据供应系统非常强大，这些供应系统中，包括少数静止轨道卫星与多数非静止轨道卫星，同时，还有无数个监测站在运行。这些系统的组成就犹如一张大网一般，涵盖多个层面，能够准确无误的为其导航。一般来说，用户端的构成方式就是由北斗导航及其它卫星的终端所组成的。在使用北斗导航系统进行定位时，通常是卫星根据用户的位置或者需要导航位置组成数据发给北斗用户端，然后通过北斗用户端的计算，将卫星发来的数据转变成导航数据，最后通过接收机将导航数据发给用户，这样用户就能根据所提供的数据进行精确定位了。在导航数据中。在北斗卫星运行中，最主要的便是卫星时钟与接收时钟的联系，在运用北斗导航进行定位时，首先需要的是便是卫星接收回来，然后通过接收系统发送出去。许多定位系统定位不准确的原因便是在于卫星时钟与接收时钟的不协同。面对这种情况，我国无数专家对其展开研究，后来经过研究发现，通过卫星与观测量，然后由卫星时钟与接收时钟差所形成的坐标运用方程进行计算，然后由计算所得出的数据进行精确导航。这种方程式的运用大幅度减低了由卫星时钟与接收时钟不协同的原因所造成的误差，同时，能够通过接收机发来的数据进行校对，具有即时的工作，大幅度的提高了效率。

2北斗导航的误差模型

这里指的北斗导航误差通常被我们称为卫星定位的误差，通常是由：时钟误差、相对论效应、电离层延迟、对流程延迟、多路径效应、时钟误差、天线相位中心变化、地球潮汐、负荷潮等多个方面造成的，小的误差可能最小的只有100米左右，但是最大的误差却超过1500米的距离。这些误差严重阻碍了北斗导航系统发展，特别是对于军事方面，事关战争成败，丝毫的误差就有可能直接影响到一场战争的失败，丝毫马虎不了。因此，针对误差的问题，我们都会通过建立一个误差模型，根据相关数据计算出误差，从而消除与削弱误差。这里所使用的方法一般是通过多组数据之间的对比，运用公式对其进行计算，通过各组数据的计算结果得出误差的大小，这种公式的运用能够有效的消除、减少误差。同时，专家们相继研究出了参数法、求差法等运算法。这些事法的运用虽然不能完全消除误差，但是较之以往已经有了很大的改善与进步，在这方面，还需要专家们投入更多的精力对其进行研究，从而真正的做到完全消除误差，提高北斗卫星导航系统定位的精确性。

3北斗组合导航系统方程

3.1系统的状态方程

通常，我们所采用方程式最先通过线性卡尔曼滤波器进行组合计算，计算这种系统的方程一般来说是主要计算北斗组合导航的误差，计算所需的数据一般是根据导航的坐标系数。首先要对北斗组合导航误差程度做一个分析，然后根据所获得分析数据进行相应的计算，这里所运用的方程式为：X（t）=F（t）X（t）+ G（t）W（t）。在方程式中，F（t）所代表的是惯导系统误差方程所对应的系统矩阵；而 G（t）所代表的则是惯导系统误差方程所对应的白噪声误差矩阵； W（t）所代表的这是惯导系统误差方程所对应的系统误差白噪声向量。三者之间存在者等量关系，通过计算能够得出所需要的数据，从而减小误差。

3.2解决不同步的基于联邦滤波理论的组合滤波方法

严格来说，要想保证主滤波器的与各方面所发送信息的有效结合，首先要保证的便是主滤波器稳定性，目前来说，在北斗导航系统中，多数主滤波器存在平滑不稳定的效果，因此，针对这方面，专家们提出了一套可实行方案，即让主滤波器在接收每一信息的时候，同时对卡尔曼滤波的时间与数据进行更新，利用公式对其进行计算，根据所得数据将转换为主滤波器的当前时刻，并且将其融入在一起，从而保证主滤波器的信息融合过程能够平滑顺利进行。接收的在每一个信息融合点上的信息融合顺利进行，则是处理这种非同步滤波的关键所在。这种方法简单方便，不仅能够将所需要的数据融合在一起，同时还能保证主滤波器的稳定性。

4结束语

总体来说，随着科学技术的迅速发展，无人飞行器的应用愈发广泛，北斗导航系统的诞生使我国在导航方面可以以不用在依靠GPS，但是北斗导航系统目前定位不够精准的情况，如何提高北斗导航系统定位精确性是目前所面临的重大难题，只要解决了这一难题，我国自主研制的北斗导航系统必要会有一个质的飞跃，进而为我国的导航定位系统运用做出更大的贡献。

参考文献

[1] 王锦，刘鹏，尹川，连强强.机载北斗/GPS/SINS组合导航系统软硬件设计[J].计算机测量与控制. 2016（03）.

[2] 王筱雪，姚春.北斗卫星及大數据在物联网中的应用[J]. 数字通信世界.2014（S2）.

[3] 丁煜朔.北斗卫星导航系统在智慧城市中的应用[J]. 中国新技术新产品.2015（10）.endprint