simulink实现无人机导航系统
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⛄ 内容介绍
无人机导航系统是指用于实现无人机飞行导航、位置定位和路径规划的集成系统。它通常由以下几个组件构成：
- 惯性测量单元（IMU，Inertial Measurement Unit）：IMU是一个关键组件，包含陀螺仪和加速度计，用于测量无人机的角速度和加速度。通过积分这些测量值，姿态和运动状态。
- 全球卫星导航系统（GNSS）：GNSS，如GPS（全球定位系统），提供全球范围内的定位和时间信息。通过接收卫星发射的信号，无人机可以确定自身的地理位置和高度。
- 环境感知传感器：环境感知传感器，如距离传感器、红外传感器、摄像头等，在无人机飞行中提供的感知和识别，以避免碰撞、障碍物识别和环境感知等。
- 高级导航算法和导航控制器：基于从传感器获取的数据，高级导航算法负责处理数据并进行位置估计、路径规划和航迹跟踪等任务。导航控制器则根据算法的输，实时调节无人机的控制信，确保精确的飞行和导航。
- 数据链路和地面站：数据链路负责传输信息，如遥测数据、图像传输和控制命令。地面站接收和处理这些数据，以进行监视、控制和任务规划。
- 可选的辅助导航系统：某些无人机导航系统可能还包括传感器融合技术，如扩展卡尔曼滤波（EKF）或无迹卡尔曼滤波（UKF），以融合来自多个传感器的测量结果，提高导航估计精度航系统的设计取决于无人机的应用需求。一些应用需要精确的GPS定位，而另一些则可能需要更先进的传感器和算法来在无GPS环境下进行导航。因此，在设计和选择无人机导航系统时，需要考虑飞行要求、成本、可靠性、重量限制和目标应用等因素。
⛄ 部分代码
function out1 = UAVOrientationPlot(NameUAV, out)
% Функция, предназначенная для построения графиков угловой ориентации и показаний ДУСов БпЛА
% и сохранение результатов в файл .fig.
% Запуск после окончания моделирования модели
% UAVIntegratedNavigationSystem.slx
% NameUAV - строка с названием БпЛА.
%% Размер шрифта по осям %%
set(0,'DefaultAxesFontSize', 12);
%% Построение графиков угла крена БпЛА %%
fig1=figure;
plot(out.Roll_Complex.time,out.Roll_Complex.data);
hold on;
plot(out.Roll_GNSS.time,out.Roll_GNSS.data);
hold on;
plot(out.Roll_INS.time,out.Roll_INS.data);
grid on;
title('Угол крена БпЛА' " " string(NameUAV),'FontSize',16);
legend('Угол Крена - Комплексное решение',...
'Угол Крена - Навигационное решение по СНС',...
'Угол Крена - Навигационное решение по ИНС',...
'FontSize', 12, 'Location','northwest');
xlabel('Время, сек', 'FontSize', 12);
ylabel('Угол Крена, град', 'FontSize', 12);
saveas(fig1, "Угол Крена БпЛА" " " string(NameUAV) " " ".fig");
close;
%% Построение графиков угла курса БпЛА %%
fig1=figure;
plot(out.Yaw_Complex.time,out.Yaw_Complex.data);
hold on;
plot(out.Yaw_GNSS.time,out.Yaw_GNSS.data);
hold on;
plot(out.Yaw_INS.time,out.Yaw_INS.data);
grid on;
title('Угол курса БпЛА' " " string(NameUAV),'FontSize',16);
legend('Угол Курса - Комплексное решение',...
'Угол Курса - Навигационное решение по СНС',...
'Угол Курса - Навигационное решение по ИНС',...
'FontSize', 12, 'Location','northwest');
xlabel('Время, сек', 'FontSize', 12);
ylabel('Угол Курса, град', 'FontSize', 12);
saveas(fig1, "Угол Курса БпЛА" " " string(NameUAV) " " ".fig");
close;
%% Построение графиков угла тангажа БпЛА %%
fig1=figure;
plot(out.Pitch_Complex.time,out.Pitch_Complex.data);
hold on;
plot(out.Pitch_GNSS.time,out.Pitch_GNSS.data);
hold on;
plot(out.Pitch_INS.time,out.Pitch_INS.data);
grid on;
title('Угол тангажа БпЛА' " " string(NameUAV),'FontSize',16);
legend('Угол Тангажа - Комплексное решение',...
'Угол Тангажа - Навигационное решение по СНС',...
'Угол Тангажа - Навигационное решение по ИНС',...
'FontSize', 12, 'Location','northwest');
xlabel('Время, сек', 'FontSize', 12);
ylabel('Угол Тангажа, град', 'FontSize', 12);
saveas(fig1, "Угол Тангажа БпЛА" " " string(NameUAV) " " ".fig");
close;
%% Построение графиков показаний ДУСов БпЛА %%
fig1=figure;
plot(out.AngleVelBF_X.time,out.AngleVelBF_X.data);
hold on;
plot(out.AngleVelBF_Y.time,out.AngleVelBF_Y.data);
hold on;
plot(out.AngleVelBF_Z.time,out.AngleVelBF_Z.data);
grid on;
title('Угловые скорости БпЛА' " " string(NameUAV) " " '(Связ. С.К.)','FontSize',16);
legend('Угловая скорость БпЛА по оси OX',...
'Угловая скорость БпЛА по оси OY',...
'Угловая скорость БпЛА по оси OZ',...
'FontSize', 12, 'Location','northwest');
xlabel('Время, сек', 'FontSize', 12);
ylabel('Угловая скорость, град/сек', 'FontSize', 12);
saveas(fig1, "Угловые скорости БпЛА" " " string(NameUAV) " " "(Связ. С.К.)" ".fig");
close;
end⛄ 运行结果
⛄ 参考文献
[1] 彭惠,熊智,刘建业,等.近空间高超声速飞行器惯性导航系统Simulink仿真研究[J].航天控制, 2012, 30(2):6.DOI:10.3969/j.issn.1006-3242.2012.02.013.
[2] 孟娜娜.高速无人机滑翔轨道导航与控制系统设计[D].大连理工大学,2013.
[3] 齐鑫,彭勤素,李丽娜,等.基于Simulink高精度组合导航系统研究与仿真[J].系统仿真学报, 2009(012):021.
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