北斗衛星導航系統在無人機的應用

□ 文/王博

北斗衛星導航系統在無人機的應用

□ 文/王博

經過20多年的發展，北斗導航系統在測繪、漁業、交通運輸、電信、水利、森林防火、減災救災和國家安全等諸多領域得到應用，已產生顯著的經濟效益和社會效。最近兩年，隨著無人機產業的崛起，我國自主的北斗衛星導航系統以及北斗衛星導航系統在無人機的應用也取得了令人矚目的成就。

無人機技術概況

無人機已經是耳熟能詳的技術。無人駕駛飛機是在1908年開始，從第一架問世至今已經有一百多年的歷史。隨著技術進步和戰爭需求，無人機已經逐漸發展為世界各國尤其是發達國家國防裝備中的重要組成部分。在中國，無人機的發展近幾年來尤其引人注目，比如利用自主研發的國產芯片的兩款旋翼無人機和可以垂直起降的無人機，后一款無人機已經在青藏高原6300米做了飛行，飛行的效果非常好，也非常穩定。

同時，由于無人機與生俱來的優勢，近年來在民用領域也得到了廣泛地使用。無人機在航拍、電力巡檢、地質勘探、農林植保、油路管路巡查、高速公路事故管理、森林防火巡查等等都得到了非常廣泛的應用。

北斗導航在無人機使用的特點

對于無人機來講，定位以及相應的應急通信是非常關鍵的技術，利用北斗對于導航定位來講，可以極大地提高精度，同時利用北斗系統也能夠為無人機應用通信提供更為廣泛的覆蓋范圍以及更強的可靠性。

1、提供實時精確位置信息并進行導航定位。

可以利用北斗地基增強系統，為無人機提供實時的厘米級位置信息并進行導航定位。為無人機提供位置信息是北斗的首要任務，基于北斗的地基增強系統的精準定位功能和數字化地圖庫配合可在電子地圖上標注出無人機的實時位置和相應時間。

2、顯著提高無人機導航的可靠性。

兼容北斗的多模衛星導航系統能夠顯著提高無人機導航的可靠性，因為利用北斗GPS等多模衛星導航芯片和模組，能夠同時搜尋并利用多顆導航衛星的信號，使得在視衛星數量從單一GPS系統的10顆左右提升到20余顆，極大的提高了衛星導航定位的可靠性。實驗中發現在某些原來GPS信號較差的區域，北斗無人機能能保持良好的衛星定位效果。

3、利用北斗短報文功能增強無人機處理突發事件能力。

若無人機出現意外，需要緊急迫降來搜尋無人機時，這時候搜尋比較困難，所以利用北斗系統以后可以設置一些專用指令，使得無人機出現故障的時候，即使在沒有移動通信信號的區域，也可以通過北斗短報文進行搜救和維修。

4、加強人機信息交流。

利用北斗導航，可加強地面人員設備與無人機的信息交流，提高對無人機的測控能力。地面站可通過北斗衛星向無人機發送遙控指令，當無人機飛出地面測控范圍內，北斗可作為備用測控通信技術。

北斗+無人機的應用優勢

北斗加無人機的應用系統由遠程終端控制系統、無人機移動定位接受系統兩部分組成，通過實時獲取北斗衛星信號和RTK差分定位信息，為無人機飛行作業提供高精準定位支持，并支持接入CORS系統，來獲取更為可靠的定位精度。同時這一系統還可以為無人機制定飛行作業方案，為飛機規劃飛行路線，提高自動化作業能力，有效提高作業效率。

還有一個顯著優勢就是短報文功能，因為在電力巡線、油氣管道巡檢等領域中，無人機系統遇到一個突出問題就是山區地形遮擋造成的視距測控數據鏈經常性中斷，因此可以采取北斗系統雙向通信功能，比如在無人機上配備北斗收發系統，能夠利用非常小的代價實現無人機在復雜地形條件下的可靠測控，同時無人機系統還可以利用北斗終端進行應急搜救，比如說森林防火應用中還可以將無人機系統與北斗森林火情檢測系統結合，快速將火場坐標、態勢等信息通過北斗終端發往前線滅火部隊及后臺指揮部。

總結一下，北斗加無人機系統應用優勢可以分為五個部分，首先是定位精度高，基于北斗高精度GNSS接收機及天線，支持北斗、GPS、GLONASS三系統定位。第二是作業標準高。第三是作業范圍廣。第四是控制自動化。第五是應用性通信，利用北斗短報文通信，可以擴展無人機的應急通信功能。

北斗+無人機的行業應用

行業應用可以說是無人機技術發揮其最大價值的關鍵點。對于無人機來講，不管是消費級的應用還是專業級應用，當他們與具體的行業結合在一起的時候，就出現更為廣闊的應用領域以及更加深入的應用范圍。比如說在農業植保的應用，可以非常方便的設置作業軌跡，進行自動飛行控制作業，提高作業精度和效率。因為在2013年農業部出臺了關于加快推進現代植物保護體系建設的意見，鼓勵有條件地區發展無人機防治病蟲害的功能，所以可以預計在今后的三到五年之內，無人機的農業植保市場會迎來一個非常成熟的政策環境。

在無人機航攝方面，利用北斗導航系統可以在衛星導航系統容易遮擋的情況下，同樣可以提供比較可靠同時精度比較高的效果。在電力領域尤其是巡線領域，北斗無人機也應用的范圍比較廣泛。100千米的巡線工作需要20個人員工作一天才能完成，而一架無人機只需要工作三到四個小時，并且無須考慮惡劣環境的影響。

石油石化方面也需要對管線進行相應巡檢。據統計，2013年我國油氣管道總長達10萬公里，隨著2014年中俄4000億天然氣供貨合同的簽訂，我國油氣管道長度未來得到可持續發展。森林火災也是無人機應用的重要領域，因為利用無人機系統可以將火場坐標和態勢快速的通過北斗終端發送到滅火部隊以及后方的指揮部。不僅僅是森林火災，比如山林搜救、消防搶險、火災水災都是需要通信信息來提供相應的保障。

在警用方面，無人機也是有廣泛的應用，比如說交警方面，交通路況檢測等等都是需要無人機大幅度提高交通警察的效率。在特警應用上，尤其是反恐行動也發揮著巨大作用。警用無人機一般是三個方面，一種是微型多旋翼無人機，還有武器發射警用無人機，長航時無人機。

隨著國家北斗衛星導航系統的不斷完善，尤其是今年6月12日第23顆北斗導航衛星成功發射，加上北斗衛星導航系統白皮書的正式發布，北斗在無人機的應用面將越來越廣泛。