強干擾環(huán)境下的自主導(dǎo)航與控制新技術(shù)

田苗苗

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自主導(dǎo)航以及遠程控制技術(shù)都得到了較快的發(fā)展，而將其應(yīng)用的機器無人機就是其中一項，尤其是在中小型無人機方面，因其有著控制方便，飛行快捷簡便的特點，所以得到了人們的廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】強干擾環(huán)境 自主導(dǎo)航 控制新技術(shù)分析

1 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的分析與設(shè)計

1.1 系統(tǒng)的具體分析

GNSS導(dǎo)航被稱為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，它的構(gòu)成主要包括：地而站臺、用戶定位設(shè)備、導(dǎo)航衛(wèi)星等。GNSS在實施定位的過程為它是利用廣播來對衛(wèi)星的運行參數(shù)及位置進行傳播，然后通過采用用戶接收機來對衛(wèi)星信號的傳播時問進行精準(zhǔn)的測量，并采用方程式組合方程組的方式和模型對其數(shù)據(jù)進行計算，以此來了解用戶與衛(wèi)星之問的相對位置，在利用導(dǎo)航算法來計算出用戶的精準(zhǔn)位置。

1.2 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計分析

由圖1可知，在兩者結(jié)合的導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)中，兩個單獨的子系統(tǒng)會獨自顯示自己的定位，進行定速計算，在通過卡爾曼濾波器將兩者的輸出信息進行整合，在由過濾波對SINS傳感器所產(chǎn)生的偏差進行計算和估量，然后在把偏差值進行反饋，傳遞給SINS傳感器，并對其進行實時的校正，在這種組合方式當(dāng)中，SINS導(dǎo)航是占據(jù)主導(dǎo)地位的，所以此系統(tǒng)又被稱作是GNSS輔助性的SINS導(dǎo)航系統(tǒng)。

2 抗干擾濾波技術(shù)分析

現(xiàn)階段，通常被應(yīng)用在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的濾波方法就是卡爾曼方法，它是以狀態(tài)估計的方式來對其飛行狀態(tài)進行分析，因其有著計算簡便、結(jié)構(gòu)簡易等特點，所以得到人們的廣泛認(rèn)可。針對組合導(dǎo)航系統(tǒng)，曾直接應(yīng)用了卡爾曼濾波方法，對非線性的組合系統(tǒng)進行離散分開，在一定程度上取得了很好的效果。但對于強風(fēng)、載體震動、晃動等方而的干擾卻不能避免，因此還需要對其技術(shù)進行強化和完善，對其進行更加深入的研究，以便可以將其應(yīng)用在自主導(dǎo)航技術(shù)及控制新技術(shù)當(dāng)中，強化導(dǎo)航系統(tǒng)的抗干擾性。

3 中小型無人機的自動駕駛儀系統(tǒng)

它的核心部件主要是名為MPC555的中央式處理器，這款處理器的配置十分的高，運行方而可以達到40 MHz，448K Flash，26KSRAM的水平，同時它的系統(tǒng)還包含有其他方而的功能，比如高速巡航、三軸陀螺加速、氣壓感應(yīng)、溫度檢測等。相對于其他的自動駕駛儀來說，Piccolo Ⅱ的優(yōu)勢非常的明顯，因為它本身就是一個完整的航空電子系統(tǒng)，除了基本的自動駕駛核心功能以外，我們還可以體驗到大氣的壓力變化傳感、自動導(dǎo)航、無線連接等一系列功能，同時還可以在滿足這些功能的前提下達到非常小的功率而降低能耗。它的整體尺寸為長*寬*高142mm×46 mm×62.6 mm，整體的重量僅僅220g。其實Piccolo II已經(jīng)經(jīng)過了Cloud Cap長達10年之久的研究和改進，現(xiàn)在已經(jīng)達到了無人機行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的飛行標(biāo)準(zhǔn)。Piccolo Ⅱ在進行全程無人駕駛以后，還可以自己進行軟著陸。因為Piccolo Ⅱ具有非常大優(yōu)勢，目前已經(jīng)在很多的無人機系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。

3.2 MP2128LRC2

MP2128LRC2是一種具有穩(wěn)定性強、傳輸距離遠和集成化小的無人機自動駕駛儀。它的內(nèi)部安設(shè)了遠距離輸送數(shù)據(jù)的單元，也就是LRC，因其有著雙重數(shù)據(jù)鏈路和雙頻的工作方式，所以使其自身數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性得到了極大的保證，確保了其飛行距離，甚至可達20-50km。也正因為其有這樣的特點，所以將其應(yīng)用在小型無人機上更加適用。現(xiàn)階段，已經(jīng)將其成功的應(yīng)用在了固定翼飛機、多旋翼以及直升飛機等方而。它的內(nèi)部含有三軸陀螺，GPS接收器等，其中陀螺最大的動態(tài)范圍可達到3 00/s，加速度的加計量程最大也可達到2g，GPS的更新頻率為1Hz。在輸出方而含有12個通道舵機輸出，其PID的更新頻率在30Hz，能適用在小型無人機的自主起飛和著陸方而，而且此駕駛儀在體積和質(zhì)量方而也有著較大的優(yōu)點，質(zhì)量自身重330g，體積為175*75*48mm，加之給予其c配備了HORIZONmp的地而軟件，使其在任務(wù)執(zhí)行以及遠程控制方而能夠很好的保持自身的特性，維持其穩(wěn)定性。

3.3 APM

APM也是一種開源性的自動駕駛儀，主要是通過PX4的軟硬件來對其進行管控的。在此駕駛儀當(dāng)中其飛行的硬件控制重要部分就是Pixhawk，主要使用的是CortexM4內(nèi)核處理器STM32F427作為主控制器。在Pixhawk中包含有三軸磁力計、氣壓高度計、三軸陀螺加計等，且還配置有與GPS相連接的外部磁強計接口，可以實現(xiàn)對CAN、UART等信號的輸入，有很強的可拓展性。通常情況下，會將此種自動駕駛儀應(yīng)用在直升機、多旋翼飛機、固定翼飛機、船、車或一些移動機器人方而，多用于定位或提供控制信息，可以讓承載物能夠準(zhǔn)確平穩(wěn)靈活的自動飛行。在駕駛儀中的地而控制軟件中融入了谷歌地圖，其有著對機體進行設(shè)置并對其對象進行控制的性能，而且可以對飛行的線路進行記錄和分析，對自身的PID參數(shù)進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對無人機的模擬飛行等。也正因APM有著獨特的優(yōu)勢，所以被廣大研究者所研究，以便于為小型無人機以及其它的運輸設(shè)備提供一款成本低廉功能齊全可靠的自動駕駛儀。

4 總結(jié)

中小型無人機導(dǎo)航與控制系統(tǒng)也就是我們通常所說的自動駕駛儀，需要有關(guān)學(xué)者強化對此方而的研究，以便于提高自動駕駛儀的環(huán)境適應(yīng)能力，提高自身的穩(wěn)定性與可靠性，使其能夠長久持續(xù)的發(fā)展，為我國信息的提供、數(shù)據(jù)的勘探等做出貢獻。

參考文獻

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