唐海亮,张提升,包林封,牛小骥

(武汉大学卫星导航定位技术研究中心,武汉 430079)

随着旋翼无人机的发展,其应用已经不局限于传统的消费市场,在高压电力巡检[1-2]、农业植保[3]、交通运输[4]以及安防[5]等专业领域中也得到了广泛应用。专业领域需要旋翼无人机的定位导航组件具有高精度、高可靠、低成本等特点。国内外组合导航定位技术研究及相关产品大多面向车载,基于旋翼无人机的组合导航研究文献及产品较少。王辰熙等人[6]采用多个惯性传感器与ublox的M8N接收机模块研发了一款无人机平台的组合导航系统,其方案定位精度为米级,且系统的成本较高,体积和功耗较大。ublox的M8U、泰斗微电子的N303-3AR、梦芯科技的MXT909均为低成本MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微机电系统)惯导与全球卫星导航系统GNSS(Global Navigation Satellite System)单频定位接收机的组合导航模块。然而,这些组合导航模块一方面定位精度只能到米级,不能满足高精度导航定位需求;另一方面它们主要面向车载导航需求,没有针对旋翼无人机强振动等情况进行专门的研究和分析。

本文针对旋翼无人机的特殊应用场景,设计了低成本、高精度、高稳定的组合导航模块,尤其是针对旋翼无人机强振动情况进行了专门的分析和系统优化。首先,介绍低成本高精度组合导航模块的系统设计方案;然后,针对旋翼无人机的特殊动态特征及其高精度的需求,提出了模块性能优化关键技术;接着,开展了旋翼无人机飞行实验,分析了IMU白噪声参数对MEMS惯导和组合导航性能的影响,评估了组合导航模块在旋翼无人机上的定位精度,最后给出结论。……