基于無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)有關(guān)思考

姚懿玲 吳嘉瑞

武漢大學(xué) 湖北 武漢 430070

無人機(jī)主要是指通過計(jì)算機(jī)中心控制站，實(shí)現(xiàn)的一系列飛行任務(wù)，其中導(dǎo)航技術(shù)是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)，其對(duì)于保證無人機(jī)可控性、可靠性都有著非常重要的作用。因此，針對(duì)無人機(jī)技術(shù)來說，必須要通過完善技術(shù)應(yīng)用過程，確保導(dǎo)航的準(zhǔn)確性，保證無人機(jī)能夠在完善信息技術(shù)的支持下，在準(zhǔn)確度方面不斷的提升，促使無人機(jī)技術(shù)水平能夠?qū)崿F(xiàn)有效提升。

一、無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)形式及特點(diǎn)

(1)單一性質(zhì)導(dǎo)航技術(shù)。針對(duì)無人機(jī)的導(dǎo)航技術(shù)來說，單一形式的導(dǎo)航技術(shù)主要可以分為以下幾種:一，GPS導(dǎo)航技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)能夠通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的準(zhǔn)確定位，保證無人機(jī)的導(dǎo)航功能，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)、全天候、全球性的精確導(dǎo)航，如果將其與無線信息技術(shù)互相配合，鞥能夠保證信息在傳遞方面的有效性和實(shí)時(shí)性。但是該技術(shù)也存在一定的缺陷，如容易受到電磁的干擾、容易受到飛行器的影響等影響技術(shù)效果。二，慣性導(dǎo)航技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)主要是以牛頓力學(xué)作為基礎(chǔ)，通過在無人機(jī)的內(nèi)部安裝加速度計(jì)量載體，計(jì)算對(duì)應(yīng)的軸向運(yùn)動(dòng)加速度，得出載體的準(zhǔn)確位置、姿態(tài)以及瞬時(shí)速度。無人機(jī)中安裝的慣性裝置主要包括陀螺儀和速度計(jì)。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)外界信息的依賴性比較低，能夠自主進(jìn)行導(dǎo)航，隱蔽性較好，缺點(diǎn)是定位的準(zhǔn)確性比較差，并且這種誤差會(huì)不斷的進(jìn)行累積。三，多普勒導(dǎo)航技術(shù)，該導(dǎo)航技術(shù)是一種自助形式的導(dǎo)航，其中包括多普勒雷達(dá)、導(dǎo)航計(jì)算以及陀螺儀表，技術(shù)原理是多普勒效應(yīng)[1]。該技術(shù)有著抗干擾能力較強(qiáng)、精確度比較高、反應(yīng)比較快等優(yōu)勢(shì)，但是在使用過程中，需要通過發(fā)射電波的形式工作，隱蔽性較差，并且精確度會(huì)受到非常姿態(tài)的影響而不斷變化。四，地形輔助導(dǎo)航技術(shù)，該技術(shù)主要是在飛行過程中，通過系統(tǒng)提前村粗好的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，配合飛行過程測(cè)量的數(shù)據(jù)，不斷對(duì)飛行路線進(jìn)行修正的一種導(dǎo)航技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用過程中不斷出現(xiàn)誤差累積的情況，有著比較好的隱蔽性和抗干擾能力，但是由于計(jì)算量比較大，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的計(jì)算，并且信息傳輸會(huì)受到天氣等多種因素的影響，在海平面、平原等地點(diǎn)使用的效果不佳。五，地磁導(dǎo)航技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)將地磁作為一個(gè)矢量場(chǎng)，應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的無人機(jī)在工作中不需要發(fā)射對(duì)應(yīng)的電波，但是需要儲(chǔ)存大量能夠與地磁匹配的信息，實(shí)時(shí)效果不佳。

(2)組合性質(zhì)導(dǎo)航技術(shù)。針對(duì)單一形式的導(dǎo)航技術(shù)來說，各項(xiàng)技術(shù)有著不同的有點(diǎn)和缺點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，當(dāng)前無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)中應(yīng)用組合導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，并且實(shí)現(xiàn)了比較好的發(fā)展。具體來說:一，慣性和GPS組合導(dǎo)航技術(shù)，應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的過程中，可以利用慣性系統(tǒng)借助傳感器對(duì)信息進(jìn)行校準(zhǔn)，落實(shí)空中校準(zhǔn)活動(dòng)，保證無人機(jī)能夠穩(wěn)定的飛行。同時(shí)，通過慣性系統(tǒng)可以提升GPS的定位精確度，提升接收機(jī)的實(shí)際抗干擾能力，對(duì)GPS完整性進(jìn)行檢測(cè)，減少同步誤差。該種組成技術(shù)形式已經(jīng)成為了主流的形式，在我國以及國際上都實(shí)現(xiàn)了非常廣泛的應(yīng)用。二，慣性和多普勒組合導(dǎo)航技術(shù)，這兩種技術(shù)組合在一起，能夠彌補(bǔ)多普勒技術(shù)中受到地形限制的缺點(diǎn)，以及慣性導(dǎo)航存在的誤差累積問題，能夠有效保證無人機(jī)的隱蔽效果[2]。三，慣性和地磁導(dǎo)航組合導(dǎo)航技術(shù)，慣性導(dǎo)航存在的誤差累積問題能夠位地磁導(dǎo)航技術(shù)中的匹配技術(shù)補(bǔ)充，并且慣性導(dǎo)航技術(shù)高精度的優(yōu)勢(shì)，能夠減少地磁匹配過程中容易受到干擾的問題，能夠保證導(dǎo)航系統(tǒng)更加自主、靈活、適用以及隱蔽，是當(dāng)前無人機(jī)領(lǐng)域中重點(diǎn)發(fā)展的內(nèi)容。四，慣性與地形匹配技術(shù)組合，地形匹配中具備的高精確度優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)T性導(dǎo)航誤差累積的缺點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充，提升導(dǎo)航在定位上的精確度。并且由于地形匹配具備比較好的精確度和自主性等特點(diǎn)，將于多圖像傳感系統(tǒng)直接連接在一起，能夠?qū)崟r(shí)的對(duì)地面信息進(jìn)行捕捉。

二、無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)

針對(duì)無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)的未來發(fā)展方向和趨勢(shì)來說，其主要體現(xiàn)出了以下幾方面的內(nèi)容:一，在激光慣導(dǎo)、光纖慣導(dǎo)以及微固態(tài)慣導(dǎo)儀表的不斷研究和應(yīng)用，結(jié)合當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，慣導(dǎo)系統(tǒng)在今后的主要研究方向是將體積和功耗變得更小，保證能夠與戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用相適應(yīng)。同時(shí)，在加工工藝水平上也需要不斷的提升，對(duì)關(guān)鍵的理論研究和技術(shù)研究進(jìn)行突破，研發(fā)出精度更高的慣導(dǎo)相關(guān)裝置。二，隨著各種全新導(dǎo)航技術(shù)的不斷出現(xiàn)和發(fā)展，如重力場(chǎng)導(dǎo)航、冷源自導(dǎo)航等技術(shù)，未來無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)將面對(duì)更多的選擇，在組合導(dǎo)航技術(shù)上也能夠?qū)崿F(xiàn)更好地發(fā)展，真正研制出具備更多性能的全新導(dǎo)航技術(shù)，為滿足不同導(dǎo)航要求提供有力依據(jù)[3]。三，需要對(duì)無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)的穩(wěn)定性、可靠性實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確分析和研究，不再單純的應(yīng)用某一項(xiàng)或者兩項(xiàng)技術(shù)，可以將超過三項(xiàng)以上的技術(shù)組合在一起應(yīng)用，如果其中某項(xiàng)技術(shù)無法運(yùn)作，也能夠保證導(dǎo)航系統(tǒng)的性能。四，近些年，隨著智能化技術(shù)的快速發(fā)展，以及無人機(jī)系統(tǒng)多任務(wù)的發(fā)展形勢(shì)，未來無人機(jī)在智能化的方向還需要不斷進(jìn)步，保證在面對(duì)一些未知環(huán)境時(shí)，能夠擁有自適應(yīng)導(dǎo)航能力，更好的發(fā)揮出導(dǎo)航系統(tǒng)作用，為無人機(jī)更加準(zhǔn)確的完成任務(wù)提供一定支持[4]。

結(jié)語

導(dǎo)航系統(tǒng)作為無人機(jī)中重要的組成部分之一，是整個(gè)無人機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保證，其性能高低能夠直接決定無人機(jī)的任務(wù)完成情況和整體功能。因此，除了需要對(duì)無人機(jī)各項(xiàng)導(dǎo)航技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)進(jìn)行分析外，還需要明確導(dǎo)航技術(shù)在未來的發(fā)展方向和趨勢(shì)。促使導(dǎo)航技術(shù)能夠更加積極的與全新信息技術(shù)、云臺(tái)技術(shù)、智能化技術(shù)等結(jié)合在一起，創(chuàng)建出更加完善、高效的導(dǎo)航系統(tǒng)，為無人機(jī)的整體性能提供一定支持。