目(mù)前(qián)在无人(rén)机上采用(yòng)的导航(háng)技术主要(yào)包括惯性(xìng)导航、卫星导航、多普勒导航、地形辅(fǔ)助导航以及地磁导航等(děng)。这些导航技术都有各自的优缺(quē)点,因此,在劲鹰无人机导航中,要根(gēn)据无人(rén)机担(dān)负的不同任务来选择合适的导航(háng)技(jì)术至关重(chóng)要。
1、惯性导航。优点是不依赖(lài)外界任(rèn)何信息实现完全自(zì)主(zhǔ)的导航,隐蔽(bì)性好,不受外界干扰,不(bú)受地形影(yǐng)响,能够全天候工作。缺点是定位误差(chà)是随时间积(jī)累(lèi)的累积误差,精度受到(dào)惯(guàn)导系统的影响。
2、GPS导航(háng)。优点是全球性、全天候、连续(xù)精密导航与定位能力,实(shí)时性较出色。缺(quē)点是易受电(diàn)磁干扰;GPS系统接收机的工(gōng)作受飞行器机动的影响,比如GPS的信号更(gèng)新频(pín)率一般在1 Hz~2 Hz,如果(guǒ)飞行器需(xū)要快速更新导(dǎo)航信息,单(dān)独(dú)搭载GPS系统(tǒng)就不能满足(zú)飞行器更(gèng)新信息(xī)的需要。
3、多普勒导航。优点是(shì)自主性好,反应快(kuài),抗干扰性强,测速精度高,能用(yòng)于各(gè)种气(qì)候条件和地(dì)形条件(jiàn)。缺点是(shì)工(gōng)作时必须发射电波,因此其隐蔽性不好;系统工作(zuò)受地形影响,性能与(yǔ)反射面的形状有关(guān),如在水(shuǐ)平面或沙漠上空(kōng)工作(zuò)时,由于反射性不好(hǎo)就会降低性能;精度受天(tiān)线姿态的影响(xiǎng);测量有积累误差,系统会(huì)随飞行距离的增加而使误差增(zēng)大。
4、地形(xíng)辅(fǔ)助导(dǎo)航。优点(diǎn)是没有累积误差,隐蔽(bì)性(xìng)好,抗干扰性能较强。缺点是计算量较大,实时性受(shòu)到制约;工作性能受地形(xíng)影(yǐng)响(xiǎng),适合起伏变化大的(de)地形,不适宜于(yú)在平原或(huò)者海面(miàn)使(shǐ)用;同时还受(shòu)天气影响,在(zài)大雾和多云等天(tiān)气(qì)条件下导航(háng)效果不佳;要求飞行器按照规(guī)定的路线飞行,不利于(yú)飞行器的机动性。
5、地磁导航(háng)。地磁导航具(jù)有无(wú)源、无辐射、隐蔽性强,不受(shòu)敌方(fāng)干(gàn)扰、全(quán)天时(shí)、全(quán)天候、全地域、能耗(hào)低的(de)优良特征,导航不存在误差(chà)积累,在跨海制导方面有一定(dìng)的优势(shì)。缺(quē)点是(shì)地磁匹配需要存(cún)储大(dà)量的地磁数据;实时性(xìng)与计(jì)算机处(chù)理数(shù)据的能力(lì)有(yǒu)关。
6、组合导航
组合导航是指把两种或两种以上的导航系(xì)统(tǒng)以适当的方(fāng)式组合(hé)在(zài)一起,利(lì)用其性能上的互补(bǔ)特性,可以获得比单独使用任一系统时(shí)更高的(de)导航性能。除了(le)可以将以上介绍的导航技术进行组(zǔ)合之外,还可以(yǐ)应用一(yī)些相关技术提高精度,比如大气数(shù)据系统(tǒng)、航迹推(tuī)算技术等。
1.INS/GPS组合导航系(xì)统
组合的优点表现在:对惯导系(xì)统可以实(shí)现(xiàn)惯性传感器的校准、惯导系统的空中对准、惯导系统(tǒng)高度通道的稳定等,从而可(kě)以有效地(dì)提(tí)高惯导系统的性能(néng)和精度;对GPS系统(tǒng)来说,惯导系统的辅助可以提高其跟踪卫星的能力,提高接(jiē)收机动态特性和(hé)抗干扰性。另外,INS/GPS综合还可以(yǐ)实现GPS完整性(xìng)的检测(cè),从而提高可靠(kào)性。另外,INS/GPS组(zǔ)合可(kě)以实现(xiàn)一体(tǐ)化,把GPS接收机放入惯导部件中,以进一步减少系(xì)统的体积、质量和成本(běn),便于实现(xiàn)惯导和GPS同步,减小非同步误差。INS/GPS组合(hé)导航系统是目前多数无人(rén)飞行器所采(cǎi)用的主(zhǔ)流自主导(dǎo)航技术(shù)[7-8]。美国的全(quán)球鹰(yīng)和捕食者无人机都(dōu)是采用(yòng)这种组合导航(háng)方(fāng)式。
2.惯导/多普勒组合(hé)导航系统这种(zhǒng)组合方式既(jì)解决了(le)多(duō)普勒导航受到地(dì)形因素(sù)的影响,又可以(yǐ)解决惯导自(zì)身(shēn)的累积误差,同(tóng)时在(zài)隐(yǐn)蔽性上二者实现了较好(hǎo)的互补。
3.惯导/地磁组合导(dǎo)航(háng)系统
利用地(dì)磁(cí)匹配技(jì)术的(de)长期稳定(dìng)性弥补(bǔ)惯系统误差随时(shí)间累积的缺(quē)点,利用惯导系统的(de)短期高精度弥补(bǔ)地磁(cí)匹配(pèi)系统易受干(gàn)扰等不足,则可实现惯性/地磁(cí)导航,具(jù)备自主性强(qiáng)、隐(yǐn)蔽性好、成本低、可用范围广等优点,是当前导航研究领域的(de)一(yī)个热点。
4.惯导/地形匹配组合(hé)导航(háng)系(xì)统
由于地形匹配(pèi)定位的精度很高,因此可以利用这种精确的位置信息来消除惯性导航系统长时间工(gōng)作的累计(jì)误差,提高惯性导航系统的(de)定(dìng)位精度(dù)。由(yóu)于地形匹配辅助导航系统具有自主性和高精度的(de)突出优点,将其应用于(yú)装载有多种图像传感器(qì)的无人机导航系统,构成惯性/地(dì)形匹(pǐ)配组合(hé)导航(háng)系统,将(jiāng)是地形匹配(pèi)辅助导航技术(shù)发展和应用的(de)未来趋势。
5.GPS/航迹推算组合导航系统
航迹推算的基本原理(lǐ):在GPS失(shī)效情况下,依据大气数(shù)据计算机测得的空速、磁(cí)航向测得(dé)的(de)真北(běi)航向以及当地风速(sù)风向,推算出地速及航迹角。当GPS定位(wèi)信号(hào)中断或(huò)质量(liàng)较差时(shí),由(yóu)航(háng)迹推算系统确定无人机(jī)的(de)位置和速(sù)度;当GPS定位信(xìn)号(hào)质(zhì)量较好时,利用GPS高精度的定位信息对航迹推算系统(tǒng)进(jìn)行(háng)校正,从而(ér)构(gòu)成了(le)高(gāo)精度(dù)、高(gāo)可靠(kào)性的无人机导航定位系统,在以较高质量保证了飞(fēi)行安全和品质的同(tóng)时,有效降低了(le)系(xì)统的成本,使无(wú)人机摆脱对雷达、测控站等地面系统(tǒng)的依赖。

加(jiā)老鹰微(wēi)信laoyingfly可获得更多无(wú)人机飞行(háng)知识 |