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初析:有哪些技术会影响无人机的精准导航定位

时间:2021-11-04 00:17
本文摘要:英特尔、高通、英伟达等多平台无人机发布会宣布占领消费级无人机市场,消费级无人机火爆。同时,用于检测地球磁场的微机电系统磁传感器也广泛应用于无人机导航系统中,以提高导航系统的定位精度和速度。空中无人机根据其明确的应用可以分为专业级和消费级。消费级无人机的航拍系统往往采用手机等消费类产品的磁传感器,而专业级无人机由于对航拍稳定性和质量的严格要求,往往采用工业级MEMS磁传感器来保证导航系统的定位精度。 目前,全球定位系统惯性导航在无人机导航系统中得到广泛应用。

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英特尔、高通、英伟达等多平台无人机发布会宣布占领消费级无人机市场,消费级无人机火爆。同时,用于检测地球磁场的微机电系统磁传感器也广泛应用于无人机导航系统中,以提高导航系统的定位精度和速度。空中无人机根据其明确的应用可以分为专业级和消费级。消费级无人机的航拍系统往往采用手机等消费类产品的磁传感器,而专业级无人机由于对航拍稳定性和质量的严格要求,往往采用工业级MEMS磁传感器来保证导航系统的定位精度。

目前,全球定位系统惯性导航在无人机导航系统中得到广泛应用。一般来说,惯性导航使用两个或多个传感器(陀螺仪、加速度计、磁场接收器和/或GPS)的信息作为飞机比较地球的航向矢量和速度矢量。加速度计用于测量加速度。

三轴加速度计可以用来测量同一个平台相对于地球表面的运动方向,但是一旦平台一起运动,情况就不会变得复杂得多。如果平台自由下落,加速度计测得的加速度为零。如果平台在某个方向上加速度运动,每个轴向加速度值都会包含重力引起的加速度值,这样就无法得到准确的加速度值。

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比如安装在60度滚转角的飞机上的三轴加速度计,是不会测量2G的侧向加速度的,但实际上比较区的飞机表面是倾斜60度的。因此,飞机不可能单独使用加速度计来保持相同的航向。

陀螺仪测量机体绕某一轴的旋转角速度。用陀螺仪测量飞机机身轴向旋转角速度时,如果飞机在旋转,测量值为非零,如果飞机不旋转,测量值为零。因此,在滚转角为60度的飞机上,陀螺仪测得的滚转角速率为零,在某种程度上,飞机水平直线飞行时,滚转角速率为零。如果没有误差累积,当前滚动角可以通过角速率值的时间分数来估计。

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陀螺仪测得的值不会随时间漂移。几分钟甚至几秒钟后就不会积累额外的误差,最后也不会造成对飞机当前水平面滚转角的近乎错误的理解。因此,如果单独用于陀螺仪,就不可能保持飞机的特定航向。

因此,可以看出,加速度计在长时间内(确认飞机航向)的测量值是准确的,而在短时间内,由于没有信号噪声,不会经常出现误差。陀螺仪在短时间内更精确,但长时间内不会出现漂移引起的误差。

因此,必须对它们进行调整,以确保课程的准确性。事实上,即使两者都用,也只能用来测量飞机的旋转和滚转角。

至于失速角,由于失速角和重力方向矢量的存在,无法用加速度计测量,而且由于MEMS磁传感器对磁场和惯性力的变化非常脆弱,所以经常用来测量陀螺仪的漂移值,而不需要标定。


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