強干擾環境下的自主導航與控制新技術

田苗苗

摘要：隨著科學技術的不斷發展，自主導航以及遠程控制技術都得到了較快的發展，而將其應用的機器無人機就是其中一項，尤其是在中小型無人機方面，因其有著控制方便，飛行快捷簡便的特點，所以得到了人們的廣泛應用。

【關鍵詞】強干擾環境 自主導航 控制新技術分析

1 組合導航系統的分析與設計

1.1 系統的具體分析

GNSS導航被稱為全球衛星導航系統，它的構成主要包括：地而站臺、用戶定位設備、導航衛星等。GNSS在實施定位的過程為它是利用廣播來對衛星的運行參數及位置進行傳播，然后通過采用用戶接收機來對衛星信號的傳播時問進行精準的測量，并采用方程式組合方程組的方式和模型對其數據進行計算，以此來了解用戶與衛星之問的相對位置，在利用導航算法來計算出用戶的精準位置。

1.2 組合導航系統的設計分析

由圖1可知，在兩者結合的導航系統當中，兩個單獨的子系統會獨自顯示自己的定位，進行定速計算，在通過卡爾曼濾波器將兩者的輸出信息進行整合，在由過濾波對SINS傳感器所產生的偏差進行計算和估量，然后在把偏差值進行反饋，傳遞給SINS傳感器，并對其進行實時的校正，在這種組合方式當中，SINS導航是占據主導地位的，所以此系統又被稱作是GNSS輔助性的SINS導航系統。

2 抗干擾濾波技術分析

現階段，通常被應用在組合導航系統中的濾波方法就是卡爾曼方法，它是以狀態估計的方式來對其飛行狀態進行分析，因其有著計算簡便、結構簡易等特點，所以得到人們的廣泛認可。針對組合導航系統，曾直接應用了卡爾曼濾波方法，對非線性的組合系統進行離散分開，在一定程度上取得了很好的效果。但對于強風、載體震動、晃動等方而的干擾卻不能避免，因此還需要對其技術進行強化和完善，對其進行更加深入的研究，以便可以將其應用在自主導航技術及控制新技術當中，強化導航系統的抗干擾性。

3 中小型無人機的自動駕駛儀系統

它的核心部件主要是名為MPC555的中央式處理器，這款處理器的配置十分的高，運行方而可以達到40 MHz，448K Flash，26KSRAM的水平，同時它的系統還包含有其他方而的功能，比如高速巡航、三軸陀螺加速、氣壓感應、溫度檢測等。相對于其他的自動駕駛儀來說，Piccolo Ⅱ的優勢非常的明顯，因為它本身就是一個完整的航空電子系統，除了基本的自動駕駛核心功能以外，我們還可以體驗到大氣的壓力變化傳感、自動導航、無線連接等一系列功能，同時還可以在滿足這些功能的前提下達到非常小的功率而降低能耗。它的整體尺寸為長*寬*高142mm×46 mm×62.6 mm，整體的重量僅僅220g。其實Piccolo II已經經過了Cloud Cap長達10年之久的研究和改進，現在已經達到了無人機行業標準的飛行標準。Piccolo Ⅱ在進行全程無人駕駛以后，還可以自己進行軟著陸。因為Piccolo Ⅱ具有非常大優勢，目前已經在很多的無人機系統得到了廣泛的應用。

3.2 MP2128LRC2

MP2128LRC2是一種具有穩定性強、傳輸距離遠和集成化小的無人機自動駕駛儀。它的內部安設了遠距離輸送數據的單元，也就是LRC，因其有著雙重數據鏈路和雙頻的工作方式，所以使其自身數據傳輸的穩定性得到了極大的保證，確保了其飛行距離，甚至可達20-50km。也正因為其有這樣的特點，所以將其應用在小型無人機上更加適用。現階段，已經將其成功的應用在了固定翼飛機、多旋翼以及直升飛機等方而。它的內部含有三軸陀螺，GPS接收器等，其中陀螺最大的動態范圍可達到3 00/s，加速度的加計量程最大也可達到2g，GPS的更新頻率為1Hz。在輸出方而含有12個通道舵機輸出，其PID的更新頻率在30Hz，能適用在小型無人機的自主起飛和著陸方而，而且此駕駛儀在體積和質量方而也有著較大的優點，質量自身重330g，體積為175*75*48mm，加之給予其c配備了HORIZONmp的地而軟件，使其在任務執行以及遠程控制方而能夠很好的保持自身的特性，維持其穩定性。

3.3 APM

APM也是一種開源性的自動駕駛儀，主要是通過PX4的軟硬件來對其進行管控的。在此駕駛儀當中其飛行的硬件控制重要部分就是Pixhawk，主要使用的是CortexM4內核處理器STM32F427作為主控制器。在Pixhawk中包含有三軸磁力計、氣壓高度計、三軸陀螺加計等，且還配置有與GPS相連接的外部磁強計接口，可以實現對CAN、UART等信號的輸入，有很強的可拓展性。通常情況下，會將此種自動駕駛儀應用在直升機、多旋翼飛機、固定翼飛機、船、車或一些移動機器人方而，多用于定位或提供控制信息，可以讓承載物能夠準確平穩靈活的自動飛行。在駕駛儀中的地而控制軟件中融入了谷歌地圖，其有著對機體進行設置并對其對象進行控制的性能，而且可以對飛行的線路進行記錄和分析，對自身的PID參數進行調節，實現對無人機的模擬飛行等。也正因APM有著獨特的優勢，所以被廣大研究者所研究，以便于為小型無人機以及其它的運輸設備提供一款成本低廉功能齊全可靠的自動駕駛儀。

4 總結

中小型無人機導航與控制系統也就是我們通常所說的自動駕駛儀，需要有關學者強化對此方而的研究，以便于提高自動駕駛儀的環境適應能力，提高自身的穩定性與可靠性，使其能夠長久持續的發展，為我國信息的提供、數據的勘探等做出貢獻。

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