通过提高PNT能力实现更智能的无人机

1 引言

今天，无人机通用的一项关键技术就是GPS/GNSS特性。GNSS可以为无人机提供定位、导航和授时信息，实现诸如自主飞行和关键安全性等重要的功能。无论是飞行爱好，还是勘测和摄像，或是军事/情报、监视和侦察（ISR）应用，精确且稳定的GNSS对于开发商和用户而言均有至关重要的意义。

2 商用和民用无人机中的关键GNSS功能

●GPS悬停。

●跟随/归航。

●地理参考。

●地理围栏。

●自动起飞/着陆。

●自动线路规划。

●姿态判定。

3 无人机导航技术

（1）用于标准定位的GPS/GNSS

这是GPS/GNSS在无人机中的标准用途。只使用太空中免费提供的GPS/GNSS信号可以将硬件成本降至单个芯片的水平。该方法能够提供约5m的典型定位精度。

标准定位的关键是了解您客户的要求，并开发出可在实验室中重现这些用例和环境的测试例。在这里，模拟器可以提供一种对各项规格加以验证的独特能力，并为测量提供明确的基准。

（2）用于精确定位的RTK或PPK

通常，勘测级的应用需要用到RTK或PPK，但其中的地面控制点（GCP）价格非常高昂。RTK或PPK可以提供非常精确的位置数据，可用于地理标签和无人机校准，也可以用于捕捉图像。该技术有若干种表现形式，具体如图1所示。勘测应用所需的精确地理标签可以使用实时运动学（RTK）等高精度GNSS技术来实现。

图1 无人机导航技术

（3）相对定位

当您拥有一群无人机，并且执行编队飞行和空中加油等应用时，相对导航就变得非常重要。该技术可以估计无人机相对于另外一架无人机机体的位置和姿态。

使用如图1所示的测试设置在实验室中对相对定位进行测试可以节省大量的时间和金钱。此类测试在现场执行时会消耗大量的精力，因为测试中通常需要让两架或多架无人机在近距离内编队飞行。

4 记录与回放测试

模拟器是测试某种产品极限的极好资源，并且可以提供回退测试计划，而且包含各类边界测试例。尽管这些都是必需的，但在需要真实的场景时，模拟器却显得力不从心。

当模拟器无能为力之时，也正是记录与回放系统（RPS）大展身手之际。记录与回放系统可以捕捉GNSS频段中真实的信号，而这些信号还可以反复回放出来。如果某些场景需要测试闹市区环境，或者存在干扰的环境中的无人机导航性能，RPS就可以提供非常出色的解决方案。您所要做的只是使用如图2中所示的设置，在预期的环境中一次性地将信号记录下来。一旦记录完成，这些信号便可反复回放。处于RPS带宽和动态范围内的任何多径和干扰都将被可靠地捕捉下来。如果有必要扩大上述RTK测试的概念，就可以使用GPS同步单元作为基站来实现，而且这些单元也可充当漫游站。

图2 记录与回放测试

5 思博伦产品和服务

●模拟：GSS7000（见图3）

思博伦GSS7000可生成各类全面的仿真多GNSS、多频率RF信号，并具备同级领先的灵活性、连贯性、保真度、性能、精度和可靠性。

●记录与回放：GSS6450（见图4）

GSS6450将RF记录与回放系统的性能和灵活性推向了一个全新的高度，同时还可安装在电池供电的小巧便携箱中。

●专业服务（见图5）

思博伦的解决方案能够满足所有行业和应用的需求，协助制造商、集成商和开发商实现其系统的最大潜能。

图3 GSS7000

图4 GSS6450

图5 专业服务