小型無人機GNSS-INS集成定位的理論可行性分析

摘要

小型無人機在測繪、巡檢、農業監測、災害調查和低空運輸等領域具有廣泛應用。定位能力是小型無人機安全飛行和任務執行的重要基礎。GNSS 可以提供絕對位置資訊，系統結構簡單，使用成本較低，但它容易受到信號遮擋、多徑效應和環境干擾的影響。INS 可以通過加速度計和陀螺儀連續推算無人機的速度、姿態和位移，不依賴外部信號，但誤差會在積分計算中不斷累積。單獨依靠 GNSS 或 INS 都難以滿足複雜環境下小型無人機對連續性、即時性和穩定性的定位需求。GNSS-INS 集成定位可以利用兩種技術的互補關係。GNSS 能夠修正 INS 的長期漂移，INS 能夠在 GNSS 信號短時中斷時維持定位連續性。本文以非實證研究方式，從 GNSS 定位原理、INS 定位原理、兩者互補特性、集成定位方法和技術限制等方面進行理論分析。分析認為，GNSS-INS 集成定位在小型無人機平臺上具有理論可行性，但其應用效果受到感測器精度、計算能力、時間同步、信號環境和融合演算法設計等因素影響。