期刊介绍
期刊导读
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基于无人机空中导航定位方法的探讨
所谓无人机导航,主要是根据既定精度,按照预定航线在特定时间范围内科学引导无人机飞行到对应的目标地点。而要想让无人机顺利完成既定目标线路,不仅仅需要掌握起始点、目标方位,还应当实时掌控航向、位置、速度等诸多数据。基于当前无人机导航技术来看,常用的技术主要包含地磁导航、地形辅助导航、多普勒导航、卫星导航以及惯性导航等等,但上述各种导航技术本身都存在不同的适用环境、目标,需要综合参考任务来进行科学合理的选择。为进一步提升无人机导航定位方法的准确性、科学性,单一采用上述某种导航技术是存在较大局限性的,组合导航定位技术就成为发展的重要趋势(姚西,亢岩,图像透视特征提取方法及其在无人机视觉导航中的应用:现代电子技术,2014(02))。
1 无人机单一导航技术
1.1 惯性导航技术
惯性导航技术主要是基于牛顿力学定律所研发,通过在无人机当中安装加速度计,然后测量无人机三个轴向对应的运动加速度,通过积分运算方式,获取无人机位置、瞬时速度、飞行姿势,以此来提供导航信息。惯性导航主要是通过无人机内部设备来进行导航,这个过程中并不会依赖任何外界信息,不容易受到气象条件制约,主要优势在于数据更新率高、输出信息多、全天候工作、隐蔽性良、抗干扰、自主等诸多优势。
1.2 定位卫星导航技术
定位卫星导航技术主要是针对目标物体实施持续性的定位,以此来发送导航信息。从各个国家的层面来看,当前影响力较大的卫星定位系统主要包含俄罗斯的格拉纳斯、欧洲的伽利略以及美国的GPS。GPS作为全球使用最为广泛的定位卫星导航技术之一,本研究主要针对GPS进行阐述。GPS卫星运转过程中,其会源源不断的使用1与0二进制码元共同构建的伪码来进行导航电文的发送。在用户获取导航电文以后,通过对比自己时钟与卫星时间,以此来获取用户与卫星之间的伪距R,接着通过卫星星历来计算对应的位置。因为导航电文发送时间与获取时间不能够实现即时同步,这就需要用Δt来表示这个时间差。为获取接收机位置x、y、z,通过计算四颗卫星之间存在的伪距,通过下面的公式(1)就能够获取相关数据。
1.3 多普勒导航技术
作为飞行棋当中作为常用的自助式导航技术,多普勒导航技术主要是通过导航计算机、多普勒雷达、陀螺仪表或者磁罗盘共同构建。其主要是基于多普勒效应研发的导航技术,利用无人机装置的多普勒导航雷达进行电磁波的发射,通过无人机与电磁波照射地位的相对运动,获取地面回波频率与发射电磁波频率ft相差一个多普勒频率fd。基于公式(2)获取偏流角、地速。综合利用上述两个速度,同时基于陀螺仪或者磁罗盘信息,以此来实现导航的目标。
1.4 地形辅助导航技术
地形辅助导航技术主要可以分为桑地亚惯性地形辅助导航、地形匹配、影像匹配三个类型。①桑地亚惯性地形辅助导航。桑地亚惯性地形辅助导航主要是利用递推卡尔曼滤波算法进行导航,通过惯性导航系统进行位置输出,并在数字地图当中寻找地形高程。②地形匹配。地形匹配辅助导航技术主要是实时获取航线中的地形地貌,以此来获取对应的数字信息,在无人机达到对应地形的时候,就能够根据数字化信息测算对应高度,获取对应的地表,通过对比计算机中的航迹来获取对应的位置,以此来进行导航。③影像匹配。相较于地形匹配,影像匹配主要是预先录入相关的信息,不仅仅包含高度方面的数据,同时也包含预定线路的影像资料,然后根据无人机摄像来进行匹配对比,获取飞行位置并进行导航(张舸,伊国兴,高翔,基于视觉导航的旋翼无人机自主降落系统:传感器与微系统,2018(09))。
1.5 地磁导航技术
根据地磁信息处理的差异性,地磁导航技术又可以划分为地磁滤波、地磁匹配两种导航技术。现阶段,地磁匹配在无人机导航中的适用性更佳,其主要是把提前规划的航迹当中特定区域地磁场特征量制作为基准图,在无人机到达对应区域的时候,通过电磁匹配测量仪器来获取对应的信息数据,并建立实时图,然后通过与参考图进行匹配计算,获取实时的区域坐标,为无人机提供相应的导航数据。
2 无人机组合导航的优势
所谓无人机组合导航技术,指的是将两种及以上导航技术进行有效的组合,充分利用各个导航所具有的优势,获取更为理想的导航效果。对于无人机组合导航技术,不仅仅是针对上文所述的无人机导航技术,还需要综合利用各种技术定位来提升导航的准确性,如航迹推算技术、大气数据系统。
文章来源:《现代电子技术》 网址: http://www.xddzjs.cn/qikandaodu/2020/0731/425.html
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