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组合导航在无人机方面的应用领域

发布时间:2020/3/20 14:20:03人气:

近年来,随着智能化产业的迅速发展,无人机行业逐渐走进人们的视线,由于四旋翼无人机的结构简单可靠,具有垂直起降、定点悬停、稳定低速飞行和在小空间内飞行的能力,所以受到广泛的关注并在多个领域得到了广泛的应用。

在四旋翼无人机系统发展所面临的关键技术中,导航系统是其重要的组成部分之一,它承担着提供给飞行器位置、速度、姿态等参数状态数据的任务,目前常用的导航方法有:惯性导航、卫星导航、视觉导航以及它们的组合导航等,由于单一导航系统难以满足无人飞行器的发展要求,于是产生了把两种或两种以上的不同导航系统以适当的方式组合在一起的组合导航,比单独使用任一导航系统时具有更高的系统性能,利用扩展卡尔曼滤波器将惯性导航系统和GPS导航系统的组合来完成导航任务,建立了系统模型并将其在四旋翼无人飞行器上应用实现。

无人飞行器.webp.jpg

组合导航产品通常由MEMS陀螺、MEMS加速度计、BD/GPS板卡、导航计算机组成的高性能组合导航系统,能够测量载体的航向、俯仰、滚动、速度、位置(含升沉)、角速度、加速度等信息,具有体积小、重量轻、性价比高等特点,产品采用卫星/惯导紧耦合算法,具备动基座对准、惯导/卫星组合导航、自主零速修正、自标定等功能,尤其是其具备船舶升沉测量的功能,在无人船领域自主组合导航应用上极具参考价值。

面对日益多样化的导航定位需求和越来越复杂的应用环境,任何单一的导航定位系统都无法成为解决一切问题的方案,多系统、多方式组合应用已经成为必然趋势。对于高精度应用领域,目前的解决方案还不完善,仍需从技术方面,例如采用紧密耦合等方式,使GNSS与INS更深层次结合,以达到最佳组合定位效果。

对于大部分民用领域来说,考虑到成本因素,以高精度北斗/GNSS定位为主,以低成本的惯导组件为辅的方案,能够达到优势互补,既能够满足精度需要,也能够兼顾复杂的应用环境,特别是在一些大部分情况GNSS信号良好,只是个别小范围信号受影响的环境,这种方案效果更好、更受用户欢迎。

组合导航是指把两种或两种以上的导航系统以适当的方式组合在一起,利用其性能上的互补特性,可以获得比单独使用任一系统时更高的导航性能,除了可以将以上介绍的导航技术进行组合之外,还可以应用一些相关技术提高精度,比如大气数据系统、航迹推算技术等。


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