無人機導航技術應用與發展趨勢

秦真 王昕彤

摘要：無人機導航技術是現代無人機設備完成監視、航拍等給定任務的重要條件，隨著新型導航技術的出現，無人機的使用范圍也有了極大的拓展，在民用、軍事等方面都發揮重要作用。本文簡述了無人機導航技術的應用現狀，并預測了無人機導航技術的未來發展趨勢。

關鍵詞：無人機；導航技術；應用；發展趨勢

引言

早在20世紀上半葉就出現了無人機，在當時，無人機是被當作靶機使用的[1]。步入21世紀之后，全球科技飛速發展，無人機研究也獲得了長足發展，尤其是無人機導航技術在未來戰爭、航拍、礦產探測以及圖像測繪等方面更有著廣泛應用[2-3]。無人機導航是按飛行要求，在指定時間內，引導無人機沿著預定航線準確航行至目的地，現如今，基于對無人機導航技術的應用價值的充分認識，無人機導航技術已經得到國內外學者的重視。

1 無人機導航技術分型與應用

因為無人機的任務不同，所以采用的導航技術也就有所不同，目前的無人機導航從技術層面可分為視覺導航、天文導航以及多普勒導航等。

1.1 視覺導航

視覺導航是一種利用計算機模擬人類視覺功能，提取、識別與理解客觀事物的圖像當中的有價值信息，最終獲取載體導航參數的導航技術。由于視覺導航能自圖像當中提取有用的導航信息，捕捉到圖像中的靜止的和運動目標[4]，所以，它可以獲取非常豐富、完整、準確的環境信息。

1.2 天文導航

所謂天文導航，就是通過測量自然天體來確定自身位置與正確航向的一種導航技術。同時，天文導航系統也是一種自主式導航系統，它沒有地面設備支持時也能作業，而且隱蔽性好，導航精度高，不會因為電磁波或定位時刻的影響而產生定位誤差。結合天體的坐標、運行規律以及相關的地平信息進行幾何運算，就可以確定飛機位置，因此十分適用于高空長航時無人機。

1.3 衛星導航

人們耳熟能詳的衛星導航系統的應用價值在于能夠提供精度較高的位置信息、時間信息以及速度信息，而且信息精度與時間變化無關。現階段，衛星導航系統最常用于全球定位系統，這種全球定位系統可以全球性、全天候地連續精密導航、定位，實時性較強，但是環境適應性差，很容易受到電磁波等的干擾，無法提供姿態信息。

1.4 無線電跟蹤

對短程無人機來說，無線電跟蹤技術的使用成熟性較高，特別適用于山區偵察、地面攻擊和短程海防等工作。這是因為無線電跟蹤系統是由地面設備與無人機設備組成的，其原理是將有關信號調制到發射機發出的無線電載波上，然后借助天線輻射至目標空間，進而被目標物體直接反射回地面，或者為應答機所接收、轉發，地面控制站可以向無人機發動指令。

1.5 慣性導航

慣性導航作為自主式導航系統，在工作時不易受諸如氣象條件等外界信息干擾，可以完全自主，而且抗干擾能力強，隱蔽性好，可以全天候工作，實踐性強，可以實現地面二維導航和空間三維導航。

2 無人機導航技術發展趨勢

2.1 發展組合導航，提高導航穩定性

隨著導航技術研究的不斷深入，無人機導航可以做出更多選擇。從前文可知，每種導航系統都不是盡善盡美、毫無缺點的，為規避不同無人機導航系統的缺點，提高無人機導航系統，業內人士提出了組合導航概念。所謂組合導航就是將多種導航系統有機組合在一起，實現性能互補，從而獲得更好的導航性能。未來的無人機導航在開發組合導航技術的同時，還會對導航性能的穩定性提出更高要求，會增加組合因子，使組合導航因子能夠有一定冗余，滿足無人機導航需要。

2.2 研發新慣導系統，提升導航精度

目前已經出現了多種新式慣導系統，比如光纖慣導和激光慣導等，隨著微機電系統和精密加工工藝的發展，成本更低、質量更小的高精度慣導系統必然會出現，除此之外，組合導航系統的精度也會有所提高。

2.3 研發新數據融合技術

卡爾曼濾波器是組合導航系統的最主要組裝器件，它擔負著聯結各子系統和融合數據信息的責任，但是，為提高濾波精度，業內研究者已經開始研發新的數據融合技術，以提高組合導航系統的協同精度和綜合性能。

3 結語

無人機導航技術經過多領域應用與研究，已經在眾多領域取得成果。使用導航技術之后，無人機的實際應用已經涉及到農業保植、航天氣象、軍事偵察等多個領域。為了能夠擔負起更多任務，無人機導航技術在未來必然會在增強導航穩定性、提高導航精度和提升導航系統綜合性能方面發展。隨著科技發展，無人機導航技術必然會日益成熟，無人機導航系統的導航能力必然會有所提升。

參考文獻

[1] 張慶，朱代，武嚴煜. 生物視覺仿生在無人機導航中的應用[J]. 中國科技信息，2016（15）：80-82.

[2] 顧云濤. 無人機導航技術研究[J]. 現代導航，2013（3）：198-201.

[3] 許曉偉，賴際舟，呂品，et al. 多無人機協同導航技術研究現狀及進展[J]. 導航定位與授時，2017，4（4）.

[4] 張謙，鄔依林. 基于智能視覺的無人機導航技術研究[J]. 現代電子技術，2018（16）.

（作者單位：陸軍航空兵學院）