无人机导航技术应用与发展趋势

秦真 王昕彤

摘要：无人机导航技术是现代无人机设备完成监视、航拍等给定任务的重要条件，随着新型导航技术的出现，无人机的使用范围也有了极大的拓展，在民用、军事等方面都发挥重要作用。本文简述了无人机导航技术的应用现状，并预测了无人机导航技术的未来发展趋势。

关键词：无人机；导航技术；应用；发展趋势

引言

早在20世纪上半叶就出现了无人机，在当时，无人机是被当作靶机使用的[1]。步入21世纪之后，全球科技飞速发展，无人机研究也获得了长足发展，尤其是无人机导航技术在未来战争、航拍、矿产探测以及图像测绘等方面更有着广泛应用[2-3]。无人机导航是按飞行要求，在指定时间内，引导无人机沿着预定航线准确航行至目的地，现如今，基于对无人机导航技术的应用价值的充分认识，無人机导航技术已经得到国内外学者的重视。

1 无人机导航技术分型与应用

因为无人机的任务不同，所以采用的导航技术也就有所不同，目前的无人机导航从技术层面可分为视觉导航、天文导航以及多普勒导航等。

1.1 视觉导航

视觉导航是一种利用计算机模拟人类视觉功能，提取、识别与理解客观事物的图像当中的有价值信息，最终获取载体导航参数的导航技术。由于视觉导航能自图像当中提取有用的导航信息，捕捉到图像中的静止的和运动目标[4]，所以，它可以获取非常丰富、完整、准确的环境信息。

1.2 天文导航

所谓天文导航，就是通过测量自然天体来确定自身位置与正确航向的一种导航技术。同时，天文导航系统也是一种自主式导航系统，它没有地面设备支持时也能作业，而且隐蔽性好，导航精度高，不会因为电磁波或定位时刻的影响而产生定位误差。结合天体的坐标、运行规律以及相关的地平信息进行几何运算，就可以确定飞机位置，因此十分适用于高空长航时无人机。

1.3 卫星导航

人们耳熟能详的卫星导航系统的应用价值在于能够提供精度较高的位置信息、时间信息以及速度信息，而且信息精度与时间变化无关。现阶段，卫星导航系统最常用于全球定位系统，这种全球定位系统可以全球性、全天候地连续精密导航、定位，实时性较强，但是环境适应性差，很容易受到电磁波等的干扰，无法提供姿态信息。

1.4 无线电跟踪

对短程无人机来说，无线电跟踪技术的使用成熟性较高，特别适用于山区侦察、地面攻击和短程海防等工作。这是因为无线电跟踪系统是由地面设备与无人机设备组成的，其原理是将有关信号调制到发射机发出的无线电载波上，然后借助天线辐射至目标空间，进而被目标物体直接反射回地面，或者为应答机所接收、转发，地面控制站可以向无人机发动指令。

1.5 惯性导航

惯性导航作为自主式导航系统，在工作时不易受诸如气象条件等外界信息干扰，可以完全自主，而且抗干扰能力强，隐蔽性好，可以全天候工作，实践性强，可以实现地面二维导航和空间三维导航。

2 无人机导航技术发展趋势

2.1 发展组合导航，提高导航稳定性

随着导航技术研究的不断深入，无人机导航可以做出更多选择。从前文可知，每种导航系统都不是尽善尽美、毫无缺点的，为规避不同无人机导航系统的缺点，提高无人机导航系统，业内人士提出了组合导航概念。所谓组合导航就是将多种导航系统有机组合在一起，实现性能互补，从而获得更好的导航性能。未来的无人机导航在开发组合导航技术的同时，还会对导航性能的稳定性提出更高要求，会增加组合因子，使组合导航因子能够有一定冗余，满足无人机导航需要。

2.2 研发新惯导系统，提升导航精度

目前已经出现了多种新式惯导系统，比如光纤惯导和激光惯导等，随着微机电系统和精密加工工艺的发展，成本更低、质量更小的高精度惯导系统必然会出现，除此之外，组合导航系统的精度也会有所提高。

2.3 研发新数据融合技术

卡尔曼滤波器是组合导航系统的最主要组装器件，它担负着联结各子系统和融合数据信息的责任，但是，为提高滤波精度，业内研究者已经开始研发新的数据融合技术，以提高组合导航系统的协同精度和综合性能。

3 结语

无人机导航技术经过多领域应用与研究，已经在众多领域取得成果。使用导航技术之后，无人机的实际应用已经涉及到农业保植、航天气象、军事侦察等多个领域。为了能够担负起更多任务，无人机导航技术在未来必然会在增强导航稳定性、提高导航精度和提升导航系统综合性能方面发展。随着科技发展，无人机导航技术必然会日益成熟，无人机导航系统的导航能力必然会有所提升。

参考文献

[1] 张庆，朱代，武严煜. 生物视觉仿生在无人机导航中的应用[J]. 中国科技信息，2016（15）：80-82.

[2] 顾云涛. 无人机导航技术研究[J]. 现代导航，2013（3）：198-201.

[3] 许晓伟，赖际舟，吕品，et al. 多无人机协同导航技术研究现状及进展[J]. 导航定位与授时，2017，4（4）.

[4] 张谦，邬依林. 基于智能视觉的无人机导航技术研究[J]. 现代电子技术，2018（16）.

（作者单位：陆军航空兵学院）