通過提高PNT能力實現(xiàn)更智能的無人機

1 引言

今天，無人機通用的一項關(guān)鍵技術(shù)就是GPS/GNSS特性。GNSS可以為無人機提供定位、導(dǎo)航和授時信息，實現(xiàn)諸如自主飛行和關(guān)鍵安全性等重要的功能。無論是飛行愛好，還是勘測和攝像，或是軍事/情報、監(jiān)視和偵察（ISR）應(yīng)用，精確且穩(wěn)定的GNSS對于開發(fā)商和用戶而言均有至關(guān)重要的意義。

2 商用和民用無人機中的關(guān)鍵GNSS功能

●GPS懸停。

●跟隨/歸航。

●地理參考。

●地理圍欄。

●自動起飛/著陸。

●自動線路規(guī)劃。

●姿態(tài)判定。

3 無人機導(dǎo)航技術(shù)

（1）用于標(biāo)準(zhǔn)定位的GPS/GNSS

這是GPS/GNSS在無人機中的標(biāo)準(zhǔn)用途。只使用太空中免費提供的GPS/GNSS信號可以將硬件成本降至單個芯片的水平。該方法能夠提供約5m的典型定位精度。

標(biāo)準(zhǔn)定位的關(guān)鍵是了解您客戶的要求，并開發(fā)出可在實驗室中重現(xiàn)這些用例和環(huán)境的測試?yán)?。在這里，模擬器可以提供一種對各項規(guī)格加以驗證的獨特能力，并為測量提供明確的基準(zhǔn)。

（2）用于精確定位的RTK或PPK

通常，勘測級的應(yīng)用需要用到RTK或PPK，但其中的地面控制點（GCP）價格非常高昂。RTK或PPK可以提供非常精確的位置數(shù)據(jù)，可用于地理標(biāo)簽和無人機校準(zhǔn)，也可以用于捕捉圖像。該技術(shù)有若干種表現(xiàn)形式，具體如圖1所示?？睖y應(yīng)用所需的精確地理標(biāo)簽可以使用實時運動學(xué)（RTK）等高精度GNSS技術(shù)來實現(xiàn)。

圖1 無人機導(dǎo)航技術(shù)

（3）相對定位

當(dāng)您擁有一群無人機，并且執(zhí)行編隊飛行和空中加油等應(yīng)用時，相對導(dǎo)航就變得非常重要。該技術(shù)可以估計無人機相對于另外一架無人機機體的位置和姿態(tài)。

使用如圖1所示的測試設(shè)置在實驗室中對相對定位進行測試可以節(jié)省大量的時間和金錢。此類測試在現(xiàn)場執(zhí)行時會消耗大量的精力，因為測試中通常需要讓兩架或多架無人機在近距離內(nèi)編隊飛行。

4 記錄與回放測試

模擬器是測試某種產(chǎn)品極限的極好資源，并且可以提供回退測試計劃，而且包含各類邊界測試?yán)１M管這些都是必需的，但在需要真實的場景時，模擬器卻顯得力不從心。

當(dāng)模擬器無能為力之時，也正是記錄與回放系統(tǒng)（RPS）大展身手之際。記錄與回放系統(tǒng)可以捕捉GNSS頻段中真實的信號，而這些信號還可以反復(fù)回放出來。如果某些場景需要測試鬧市區(qū)環(huán)境，或者存在干擾的環(huán)境中的無人機導(dǎo)航性能，RPS就可以提供非常出色的解決方案。您所要做的只是使用如圖2中所示的設(shè)置，在預(yù)期的環(huán)境中一次性地將信號記錄下來。一旦記錄完成，這些信號便可反復(fù)回放。處于RPS帶寬和動態(tài)范圍內(nèi)的任何多徑和干擾都將被可靠地捕捉下來。如果有必要擴大上述RTK測試的概念，就可以使用GPS同步單元作為基站來實現(xiàn)，而且這些單元也可充當(dāng)漫游站。

圖2 記錄與回放測試

5 思博倫產(chǎn)品和服務(wù)

●模擬：GSS7000（見圖3）

思博倫GSS7000可生成各類全面的仿真多GNSS、多頻率RF信號，并具備同級領(lǐng)先的靈活性、連貫性、保真度、性能、精度和可靠性。

●記錄與回放：GSS6450（見圖4）

GSS6450將RF記錄與回放系統(tǒng)的性能和靈活性推向了一個全新的高度，同時還可安裝在電池供電的小巧便攜箱中。

●專業(yè)服務(wù)（見圖5）

思博倫的解決方案能夠滿足所有行業(yè)和應(yīng)用的需求，協(xié)助制造商、集成商和開發(fā)商實現(xiàn)其系統(tǒng)的最大潛能。

圖3 GSS7000

圖4 GSS6450

圖5 專業(yè)服務(wù)