無人機導航技術及其特點解析

李梓衡

摘 要 無人機作為一種新型飛行設備，由于無人機是遠程操控或自動化操作，因此導航技術顯得十分重要。基于此，本文首先分析無極導向技術及其特點，進而探究無人機導航技術的發展趨勢。

關鍵詞 無人機;導航技術;特點;發展趨勢

引言

無人機是指借助計算機中心控制站實現一系列的飛行任務，為了保證無人機的可控性和可靠性，必須要確保無人機導航精度，這樣才能夠沿著預設航線飛行，實現相關任務。無人機導航不僅要確定起始點、目標位置，同時還要掌握無人機飛行中的實時位置、飛行速度、航向等信息。我國無人機技術已經發展了幾十年，特別是在信息技術支持下，進一步推動了無人機技術的發展進程，其導航技術也隨之更新。

1無人機導航技術及其特點

1.1 單一導航技術

（1）慣性導航技術。以牛頓力學為基礎，無人機內部安裝加速度計量載體，實現X、Y、Z軸向運動加速度，通過系統計算得出載體位置、瞬時速度、姿態。慣性裝置主要包括速度計、陀螺儀[1]。該項技術對外界信息依賴性低，可以實現自主導航，具備較好的隱蔽性。但是定位誤差較大，并且誤差會逐漸累積。

（2）GPS導航。GPS導航可以對目標進行衛星定位，從而實現導航功能。該導航技術可以實現全天候、連續、全球性精密導航，配合無線信息技術可以保證信息傳遞實時性。但抗電磁干擾能力弱，容易受到飛行器的影響。

（3）地形輔助導航。該項技術是指無人機飛行中利用系統存儲的路線特征數據，配合無人機飛行測量數據不斷修正參數的一項技術。在實際應用中不會出現累積誤差、隱蔽性較好、抗干擾能力強。但系統計算量較大，難以實現實時信息傳輸，受到地形影響較大，地形起伏越大適應性越強，因此海面、平原使用性能不佳，同時還會受到天氣因素影響，如多云、大霧天等。

（4）多普勒導航。作為一種自助式導航，其中涵蓋了陀螺儀表、多普勒雷達、導航計算，主要借助了多普勒效應。具有反應快、抗干擾能力強、精度高、適應性強等優勢。但使用中必須要發射電波，隱蔽性不足，導航精度受飛行姿態影響較大[2]。

（5）地磁導航。將地磁作為矢量場，在近地空間某個點量與其余電量均有差異，并且與經緯度有對應關系，因此地磁的獨特性決定了地磁矢量的定位功能。該項技術無須發射電波，隱蔽性強，不受外界因素干擾，適應性強，定位精度高。但是需要大量存儲數據實現地磁匹配，實時性不佳。

1.2 組合導航

由于單一導航各有優劣勢，為了實現優勢互補，組合導航已經成為主流形式。

慣性—GPS導航。慣性系統可以借助傳感器校準信息，實現空中對準，保持無人機飛行穩定。慣性系統還可以提高GPS跟蹤定位精度，提高接收機抗干擾性、動態性，實現GPS完整性檢測，減少同步誤差。該組合導航系統是很多無人機采用的主流形式，如美國全球鷹等均采用了該導航。

慣性—多普勒導航。該方案解決多普勒導航受地形因素影響較大的弊端，同時彌補了慣性導航累積誤差問題，提高了無人機的隱蔽性。

慣性—地磁導航。慣性導航累積誤差劣勢可以被地磁匹配技術彌補，慣性導航的短期高精度特點可以減少地磁匹配受干擾問題，從而讓導航系統更具隱蔽性、自主性、適用性，這也是當今無人機導航領域的研究熱點話題。

慣性—地形匹配導航。地形匹配具有高精度特點，可以彌補慣性導航累積誤差問題，提升導航定位精度。由于地形匹配系統具有高精度、自主性等優勢，與多圖像傳感系統連接，可以實時捕獲陸地信息。再加上當今無線通信技術不斷發展，大量信息傳遞延遲也大大降低。

GPS—航跡推算導航。在GPS失效基礎上，可以借助大氣數據和計算出空速、北航向、風速風向，最終得出地速和航跡角。在GPS信號較好的情況下，航跡推算數據可以為GPS定位信息校正，提高了導航系統的精度，保證無人機飛行安全和勘測質量，減少對測控站、雷達的依賴性。

2無人機導航技術的發展趨勢

2.1 數據融合，提高導航性能

卡爾曼濾波器作為導航系統的重要部件，作為一種數據傳遞接口，可以實現數據處理。當今我國已經提出了數據融合技術方案，如借助自適應濾波技術時，接收觀測數據信息，對模型參數、噪聲、狀態增益矩陣實時分析和修正，確保濾波精度，得出采集數據的最優值。此外，人工智能技術的不斷發展，包括神經網絡、小波變換等，可以進一步加強組合導航信息融合能力，借助大數據實時分析無人機飛行狀態以及偏移值，智能化系統可以自動調節無人機飛行狀態，甚至可以實現無人值守飛行。

2.2 新型慣性導航系統

通過組合導航類型可知，大部分組合導航都要使用慣性導航技術，行業也對慣性導航的優化和發展十分重視，如今已經研發出了激光慣性導航、光纖慣性導航等。隨著信息技術以及集成技術不斷發展，硅微脫落的硅加速度計應用更加普遍，可以讓無人機導航體積變小、重量變低、能耗減少，讓無人機飛行更加靈活。未來高精度工藝、集成工藝的發展與突破，更高精度的慣性導航會隨之出現，也會提升組合導航的性能。

3結束語

綜上所述，無人機導航技術作為無人機的重要設施，導航性能決定了無人機性能以及任務完成度，這就需要全面加強無人機導航技術的研究，開發出性能更強的單一導航以及組合導航，積極利用信息技術、智能技術，減少人為因素的干擾，在保證無人機導航精度同時，實現無人機智能化飛行。

參考文獻

[1] 田光曙.基于AADL的無人機導航系統設計與分析[J].現代計算機：上下旬，2014，（11）：48-52.

[2] 王健博.無人機自動導航系統關鍵技術研究[J].中科院長春光機所知識產出，2013，（10）：666-668.