无人机的关键技术



20世纪80年代,我国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路,形成了"三步走"发展战略:2000年年底,建成北斗一号系统,向中国提供服务;2012年年底,建成北斗二号系统,向亚太地区提供服务;2020年,建成北斗三号系统,向全球提供服务。     无人机的关键技术的图1

1994年,启动北斗一号系统工程建设;2000年,发射2颗地球静止轨道卫星,建成系统并投入使用,采用有源定位体制,为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务;2003年发射第3颗地球静止轨道卫星,进一步增强系统性能。    无人机的关键技术的图2

2004年,启动北斗二号系统工程建设;2012年年底,完成14颗卫星(5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星)发射组网。北斗二号系统在兼容北斗一号系统技术体制基础上,增加无源定位体制,为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务 。                 无人机的关键技术的图3

2009年,启动北斗三号系统建设;2018年年底,完成19颗卫星发射组网,完成基本系统建设,向全球提供服务;计划2020年年底前,完成30颗卫星发射组网,全面建成北斗三号系统。北斗三号系统继承北斗有源服务和无源服务两种技术体制,能够为全球用户提供基础导航(定位、测速、授时)、全球短报文通信、国际搜救服务,中国及周边地区用户还可享有区域短报文通信、星基增强、精密单点定位等服务。                     无人机的关键技术的图4

北斗系统功能简介


中国北斗卫星导航系统 BeiDou Navigation Satellite System,BDS) 是中国自行研制的全球卫星导航系统,也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。中国的BDS美国的GPS俄罗斯的GLONASS欧盟的GALILEO,是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。                 无人机的关键技术的图5

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位导航授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度为分米、厘米级别,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。                      无人机的关键技术的图6
对于无人机来讲,定位以及相应的应急通信是非常关键的技术,利用北斗对于导航定位来讲,可以极大地提高作业精度。同时,利用北斗系统也能够为无人机应用通信提供更广的覆盖范围以及更高的可靠性。

北斗系统与无人机


1、 提供实时精确位置信息并进行导航定位 北斗卫星定位采用一种三星定位算 信等各种处理之后,把定位数据、通信数据等放入出法的思想就有可能实现全天候、高精度、快速实时的 站帧信号之中,发往指定用户,用户收到中心控制站区域性无源导航定位系统,能够实现对我国用户的 通过出站信号发出的各种数据,从而实现定位、通信定位和测速等功能可以利用北斗地基增强系统,为无人机提供实时的厘米级位置信息并进行导航定位。为无人机提供位置信息是北斗的首要任务,基于北斗的地基增强系统的精准定位功能和数字化地图库配合可在电子地图上标注出无人机的实时位置和相应时间。                      无人机的关键技术的图7

2、 显著提高无人机导航的可靠性。 兼容北斗的多模卫星导航系统能够显著提高无人机导航的可靠性,因为利用北斗、GPS等多模卫星导航芯片和模组,能够同时搜寻并利用多颗导航卫星的信号,使得在视卫星数量从单一GPS系统的10颗左右提升到20余颗,极大的提高了卫星导航定位的可靠性。实验中发现,在某些原来GPS信号较差的区域,北斗无人机能保持良好的卫星定位效果。                无人机的关键技术的图8

3、利用北斗短报文功能增强无人机处理突发事件能力。若无人机出现意外,需要紧急迫降来搜寻无人机时,这时候搜寻比较困难,而利用北斗系统以后可以设置一些专用指令,使得无人机出现故障的时候,即使在没有移动通信信号覆盖的区域,也可以通过北斗短报文进行搜救和维修。                         无人机的关键技术的图9

4、加强人机信息交流。利用北斗导航,可加强地面人员设备与无人机的信息交流,提高对无人机的测控能力。地面站可通过北斗卫星向无人机发送遥控指令,当无人机飞出地面测控范围内,北斗可作为备用测控通信技术。

系统优势总结


北斗加无人机系统应用优势可以分为五个部分,首先是定位精度高,基于北斗高精度GNSS接收机及天线,支持北斗、GPS、GLONASS三系统定位;第二是作业标准高;第三是作业范围广;第四是控制自动化;第五是应用性通信,利用北斗短报文通信,可以扩展无人机的应急通信功能。



<完>

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无人机的关键技术的图10

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无人机的关键技术的图11

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