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无人机图像侦察目标定位方法及精度分析
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无人机图像侦察目标定位方法及精度分析
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无人机由于其独特的灵活性和优越性，成为未来战场的主力侦察机型。无人侦察机主要依靠机载光电测量系统对空间或地面目标进行识别、跟踪、测量，并结合无人机载机位置、姿态信息，给出目标的准确位置信息，以便实施战场指挥或军事打击。我国无人机在侦察定位领域与技术发达国家还有很大的差距，为此，本文将针对现代战争对无人机高精度目标定位技术的迫切需求，重点研究无人机目标定位过程中涉及的目标定位方法和载机高精度绝对定位的关键技术，以多信息融合组合导航系统作为无人机机载导航系统，以此为基础研究高精度的无人机目标定位技术，以期提出一整套无人机高精度目标定位方案和算法，为无人机高精度目标定位的实现提供理论基础。本文研究单站测角测距目标定位方法，设计了无人机单站目标定位总体方案和相应的目标定位算法，利用载机一次测量得到的相对距离和角度信息实现目标在大地坐标系中的快速定位。在此基础上，对该方案中的定位误差源进行了仿真分析，为高精度目标定位技术的研究奠定了理论基&
(本文共75页)
权威出处：
在现代战争中,无人机对时敏目标的精确定位是把握战场态势、指挥决策和精确打击的重要前提,无人机高精度目标定位对机载惯性组合导航系统的自主性、可靠性和精度提出了较高的要求,如何利用已有的外测信息保证无人机机载导航系统实现高精度目标定位的需求这一问题亟待解决。为此,本文针对无人机机载光电平台高精度目标定位中的惯性组合导航系统在线标定技术展开了研究,以期实现无人机机载导航系统的长航时、高精度、自主导航,为无人机高精度目标定位提供理论基础和方法参考。本文研究了无人机机载光电平台目标定位中的关键技术,设计了无人机高精度目标定位总体方案,该方案涵盖了高精度机载惯性组合导航系统技术和基于不同目标测量信息的目标定位技术,对比分析了单站测角测距、空间两点交会定位以及三点测距目标定位原理及主要误差源,重点分析了无人机单站测角测距目标定位中各个误差源对定位精度的影响,为研究提高无人机目标定位精度的方法提供了理论依据。为了减少无人机机载导航系统误差对目标...&
(本文共97页)
权威出处：
近年来临近空间高超声速飞行器的快速发展,使得各军事大国必需考虑此类目标的防御问题,以及由此诞生的新作战样式—反临近空间目标作战。但由于临近空间目标飞行高度和环境特殊,使得反临近空间目标与传统防空反导目标有较大不同,这给现有防空反导系统带来了严峻的挑战。为提高针对临近空间高超声速目标的防御性能,降低此类目标对我国国防安全带来的威胁,论文主要研究了基于临近空间高超声速目标红外探测特性的无人机高精度目标探测、定位与跟踪技术。论文首先分析了临近空间高超声速目标的运动特性、对比了可用于临近空间目标探测的多种探测平台优缺点,并结合临近空间目标的红外特性和红外传感器特性,设计了无人机搭载红外预警系统和激光雷达来实现对临近空间目标探测、定位与跟踪的方案,研究了基于距离/角度模型的目标定位算法和运动目标测速算法等关键技术,并采用蒙特卡罗方法对目标定位算法和运动目标测速算法误差精度进行了仿真分析,结果表明姿态误差是影响目标位置精度和速度测量精度的主...&
(本文共83页)
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无人机以其隐蔽性好、不惧伤亡、操作简单、使用灵活、滞空时间长、造价低廉等优点,无论是在军事领域还是在民用方面均有着广泛的运用。在无人机的很多应用中,都会包含对动态目标的定位与跟踪任务,定位与跟踪精度的高低,直接决定着任务的成败。我国无人机在目标跟踪定位领域与发达国家有很大差距,为此,本文开展了无人机对动态目标高精度定位与跟踪方法研究。论文的主要内容及研究成果总结如下:(1)单架无人机测角测距目标定位方法的研究。利用无人机光电平台测量系统测得目标的相对方位角、俯仰角及距离,通过齐次坐标转换法推导出目标定位及目标引导的计算公式,解算出目标在大地坐标系下的位置信息(经度L,纬度B,高度H),进而在电子地图上标注出来,以便于对目标进行分析与监视。(2)对无人机目标定位过程进行误差分析,并提出一种高精度目标定位的总体方案。首先建立目标定位的误差模型,使用Matlab语言编写无人机目标定位仿真程序,基于蒙特卡罗思想,对目标定位过程进行了大量...&
(本文共101页)
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无人机跟踪侦察具有实时性强、分辨率高、成本低、无人员伤亡、使用方便等优点,受到各军事强国的高度广泛重视。目标定位精度是无人机侦察系统的最重要指标,在无人机系统设计中占有重要地位。实现定位功能涉及到飞行平台的位置、姿态、平台方位角和高低角、光电平台据目标的距离、各种坐标变换等多个环节。目标定位误差主要由以下几种误差组成:无人机空中定位误差、无人机姿态角误差、激光测距误差及光轴稳定平台测角误差等。无人机空中定位可以采用地面站跟踪定位系统、卫星导航定位系统、惯性导航定位系统、组合导航定位系统等方式。这里针对卫星导航定位分析。传统卫星导航是通过全球定位系统(GPS)及惯性导航来获取飞行平台空中定位信息和姿态角,GPS是美国的导航系统,完全受美国管制,在现代局势紧张的战时,形势必将是千钧一刻,导航定位在战争中起到至关重要作用,如果单纯依靠美国的GPS导航系统,必定处处受制于人,如果战时发生突变情况,将会产生不可估量的后果。中国自主研制的“...&
(本文共96页)
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引言时敏目标在军事上的解释是在较短时间内具有较高军事价值的目标,因其具有极大的危险性,故需立即对其进行精确打击[1]。对时敏目标的打击能力主要体现在打击的快速性以及准确性,需要武器系统在较短时间内实现瞄准和定位,而对目标的快速发现和跟踪测量以及对飞行器的高精度定位是实现对时敏目标快速精确定位的前提和基础。在现代战争中,无人侦察机具有独特的优越性和灵活性,常负担战场侦察和目标监视的重要任务[2-4]。战场军事目标的精确定位是把握战场态势、指挥决策和精确打击的重要前提,多年来,我国无人机研究机构和使用部门主要致力于飞行器、发动机、无线链路、任务载荷等方面的研究并取得很多成果,但对无人机作战使用尤其是动态目标侦察定位的研究则相对滞后,在目标定位精度方面还不能完全满足作战需求[5]。机载光电系统是无人机最基本的任务执行单元,通过光电系统及其内在的光电传感器可对战区进行侦察、监视、目标捕获及识别、目标测距等[6]。无人机机载光电平台可以对...&
(本文共6页)
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传真：010-是啥让无人机精度达到了厘米级别？-工业电子-与非网
不知从什么时候开始以支持差分为卖点的飞控就如雨后春笋一样，甚至一些消费级品牌亦推出了自己的差分飞控产品。宣传口号一般都是&厘米级精度&，但真的有了RTK差分，就到了厘米级精度了吗？
差分就是把的误差想方设法分离出去。
GPS信号从遥远的太空赶到地面，尤其要穿过电离层、路途上难免有差池。所以普通的GPS定位总有数米的误差。
有天才的人类想到：可以在已知位置的参考点上装上GPS，就能知道GPS的偏差。将这个偏差用电台发送给需要定位的GPS设备，用户就可以获得更精准的位置。
分析误差的方式有定位结果(位置差分)、与卫星的距离(伪距差分)、GPS的载波相位(载波相位差分，即RTK)。分析的越深入，就越麻烦、越贵，但是精度也更高。
差分不是都是厘米级
其实将无人机系统装上差分GPS并不稀奇，许多科研院所都有这样的项目，但因为成本与需求问题并没有多少投入商用。最近一段时间差分似乎有种普及化的趋势，而且各家所使用的差分技术都是最复杂的RTK。
差分也分许多等级，之前用途比较广泛的是伪距差分，误差半米左右;而RTK也分两种：几十厘米误差的单频RTK与厘米级的双频RTK。
双频GPS的意义是消除电离层误差，所以双频RTK可以达到厘米级的定位精度。一般厂家会宣称其精度为：1cm+1ppm(与基准站距离的百万分之一)，但是注意：这也是个理想值：只有在10公里以内才近似成立，与基准站距离远了，精度也会迅速下降。
厘米级的设备未必有厘米级的精度
常用的这种差分设备都是与地面的基准站做校准，所以这些所谓的精度都不是相对地球的精度，而是相对于基准站的精度。基准站位置不准也是白搭。
基准站位置的确定大体有这么几种方式：①建立在国家已知点上;②建立在从国家已知点上引过来的点;③建立在一个长期观测的点上。
然而河北铭宇电子科技的技术人员却对环球网无人机频道表示：在外边作业很少有能碰到国家已知点上。只能选择一个开阔的地方，如楼顶长期观测。
业内人士表示：这就相当于多次测量求平均值，在20-30分钟后结果会收敛;持续时间越长精度就越高。但是最后依然会有米级误差。
另外，差分依然要注意多路径效应，也就是没法拦住GPS信号&走冤枉路&。所以差分GPS的基准站要在开阔的地方，最好在楼顶;无人机飞行也最好避开高大建筑物。
此外，定位精度是一方面、控制精度又是另一方面；飞控的可靠性还是一个方面。光有精准的定位结果未必就能干好活儿。
差分很麻烦，而且很贵。即使是技术简单、成本低廉的多旋翼飞控，加上差分也要数万元。但依然有许多无人机使用差分设备，各行业应用不是被&厘米级精度&的广告语所吸引，而是秉承&够用就好&的信条。
为无人机做差分之前就在航测(航空摄影测量)方面拥有广泛的应用，配备精准的定位设备的无人机虽然采购成本高、但是可以降低后期的使用成本。但测绘用的精确位置在拍完之后知道也不迟，所以用后处理的方法提高精度也可以。
还有许多雷达的标校也是以挂载龙伯球的无人机为靶标，雷达标校无人机也都挂载高精度的差分GPS/北斗定位系统。但是雷达标校的特点是不关心绝对精度，只关心相对位置。因为雷达的参考系是&雷达站心坐标系&，雷达以&自我为中心&，所以基准站只要放在雷达站附近，随便哪里都可以，精确位置不重要。
利用差分GPS还有一个比较有创意的运用：侧向。大型有人飞机、舰船等将两端各装个GPS天线可以实现侧向;而对于小尺寸的无人机使用高精度的差分技术也能做到，这个时候也不关心绝对精度、而是只关心一个天线相对于另一个天线的位置。
而其它行业提高无人机的定位精度，还有一种效费比更高的方式：换一个性能好一点的GPS天线。
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日本版高精度GPS将启用 能让无人机落在火柴盒上
　　参考消息网10月11日报道 美媒称，日本最新发射的卫星使日本定位技术迈出重要一步，这种技术可以帮助无人驾驶汽车在高速公路上行驶，让快递无人机降落在日本国内即便是火柴盒大小的目标上。
　　据美国《华尔街日报》10月10日报道，当天发射的这枚卫星是迄今为止日本发射的第四枚定位卫星，意味着日本能在明年4月份启动日本版的美国军方全球定位系统（GPS），这个网络将覆盖日本和周边地区。
　　报道称，这套新系统将与美国GPS系统协同运行，几年后将独立运行，定位精度可到几厘米，而目前的GPS定位精度为几米。
　　日本称，这项服务将为商业用户提供更好的定位数据。在新系统下，定位卫星将在日本上空提供服务，解决了城市密集区内偶尔出现的GPS信号被高大建筑物遮挡的问题。
　　欧洲的一个新系统于去年底启用。在去年发射最后一颗卫星后，印度预计该国的卫星导航系统将于2018年投入使用。日本的准天顶卫星系统（QZSS）提供的位置数据将是所有系统中精确度最高的。
　　报道称，日本的QZSS将与GPS网络配合使用，但在2023年前后达到七颗卫星后，该系统将具有独立运行的潜力。
　　报道称，日本也在研究卫星导航系统的军事用途。日本内阁府宇宙政策委员会一个安全小组的成员Kazuto Suzuki称，如果美国的GPS受损或不能使用﹐日本的QZSS将作为军方的备用系统。
　　但一些防务专家称﹐QZSS最终可能使日本对该国的武器系统拥有更大的控制权。
　　尼克夏尔研究公司驻东京防务咨询主管兰斯·加特林表示，这赋予了日本具有军事应用价值的独立能力。
　　报道称，进攻性军事能力在日本备受争议。二战战败后，日本已经放弃战争，并严重依赖与美国的《美日安保条约》来进行防卫。在美国总统特朗普上任后，日本首相安倍晋三放松军事限制的行动受到美国欢迎，其中包括允许日本自卫队参战，以在盟友受到攻击时为其提供援助。
　　一名负责空间政策的日本防卫省官员表示，出于对该新定位系统的兴趣，该部门正在搜集信息，但尚未决定其潜在用途。
　　报道称，2015年，日本政府决定将国家安全作为太空政策的一个目标，之后日本加快了以军用为目的的太空开发步伐。而从1969年到2008年，日本自己设置了太空军事活动的禁令。
　　报道称，今年年初，日本自卫队开始启用第一枚通讯卫星，按规划将有三枚，同时自卫队也在开发可用于预警卫星的红外遥感技术。日本已经拥有四枚侦察卫星，为自卫队提供信息。这些是独立于QZSS的。
　　日本政策研究大学院大学驻东京的安保专家道下德成表示，日本正在掀起全国范围的讨论，探讨在安保方面是否改变孤立主义立场。明年将推出的新五年防卫规划可能会更清晰地揭示日本的计划。}