【摘 要】
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随着无人机技术的不断发展,无人机变得越来越普遍,因此无人机的应用场景也越来越广泛。通常在室外环境下,无人机可以依靠全球定位系统（Global Positioning System,GPS）完成飞行任务,但是在GPS信号不佳的室内环境下,无人机将无法依靠GPS完成室内飞行任务,为了使无人机在室内环境有更广泛的应用场景,需要设计一个室内导航定位系统。因此,本文对超宽带定位技术进行了分析与研究,设计了一
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随着无人机技术的不断发展,无人机变得越来越普遍,因此无人机的应用场景也越来越广泛。通常在室外环境下,无人机可以依靠全球定位系统（Global Positioning System,GPS）完成飞行任务,但是在GPS信号不佳的室内环境下,无人机将无法依靠GPS完成室内飞行任务,为了使无人机在室内环境有更广泛的应用场景,需要设计一个室内导航定位系统。因此,本文对超宽带定位技术进行了分析与研究,设计了一种基于超宽带技术的无人机室内定位方案,有效解决了四旋翼无人机在GPS信号不佳的室内未知环境中实现无人机自主定位问题。本文从以下几个方面进行展开:（1）本文首先对超宽带定位技术的基本概念进行了介绍,接着对超宽带技术的几种常用定位算法进行了理论分析与对比分析,然后选用到达时间差定位法作为超宽带的定位算法,并对到达时间差定位解算法进行理论分析,最后对超宽带定位模块进行室内定位测试。（2）本文从室内环境非视距误差为出发点,对测距和定位两个阶段进行分析研究。在测距过程中,通过引入测距残差构造一种新的卡尔曼滤波器,结合高斯、均值、中值滤波算法,提出了一种改进的加权混合滤波算法;在定位过程中,测距优化的结果代入优化的最小二乘法,提出一种组合定位算法,从而建立了优化非视距误差的定位模型,在非视距干扰的室内环境中,采用该模型进行计算,可以有效提高超宽带定位系统的定位准确度。（3）本文首先建立了四旋翼无人机的运动模型,接着根据系统总体设计框架选择了核心硬件模块,完成四旋翼无人机硬件平台和软件平台的构建,然后对整个飞行定位系统进行室内环境测试,测试结果表明无人机能够在室内稳定飞行,最后对飞行数据进行误差分析,数据结果显示其误差在可控范围内。
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