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教你看懂配置:无人机与手机的GPS为啥越来越豪华?

随着技术的发展,无人机的配置列表也是越来越华丽。尤其在“导航系统”一栏:GPS/GLONASS/BD/GALILEO一串、L1/L2/B1/B2又一串、还有些无人机则装了双天线更让人眼花缭乱。但是这些参数又真是干货满满、而且对于无人机的飞行安全至关重要。下面为大家梳理与解释一下这些参数,若有不准确或不懂的地方希望大家留言。

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 “四大卫星导航系统”都装上有啥用?
  ——更快、更准、更安全。

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无人机在没有参照物的天空中飞行离不开卫星导航系统。主要的全球卫星导航系统有美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)、中国的北斗(COMPASSES/BD)、欧洲的伽利略(GALILEO)。

按照卫星导航的原理,定位最少需要4颗卫星,否则将很可能“炸机”(坠毁)。

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在北京的一个较为开阔的地方测试,可以搜索到10颗GPS、8颗格洛纳斯、7颗北斗和2颗伽利略。即使只用GPS也可以定位,但是有测试表明:能同时使用更多系统的卫星可以显著提高定位精度、定位速度。而且有“备胎”在有遮挡时更安全。

所以即使在手机导航、在消费级无人机中GPS+GLONASS的配置逐渐成为标配;北斗导航日渐普及;有些手机甚至已经开始支持伽利略。定位导航时会混合使用多系统的卫星,只不过大家依然习惯于称其为GPS。

 GPS要俩频点有啥用?
  ——更准

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现在有些专业的无人机上不止GPS、格洛纳斯、北斗、伽利略四套卫星导航系统都支持,每套系统还支持多个频点。比如GPS同时支持L1、L2;北斗同时支持B1、B2。其中GPS的L1频率大概为1575.42MHz、L2为1227.7MHz。

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这是因为卫星广播的导航信号在穿越电离层时会产生延迟,进而产生误差。而其对不同频率信号产生的影响不一样,所以接收双频信号后可以计算出并消除掉电离层误差。有关如何尽量减小GPS的误差的内容。

地面上也装GPS天线有啥用?
  ——更准或者更方便

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许多消费级无人机的遥控器、工业级无人机的地面控制站上也都装有GPS。这些GPS设备虽然不会飞,却也对无人机的使用很有帮助。

一些消费级无人机的遥控器装上GPS可以实现稳定的自动跟踪;工业级无人机的地面站上装上GPS则方便实现更靠谱的一键返航、在舰船上使用还可以避免重演刻舟求剑的故事。这就像约会时两个人都开微信位置共享。

此外还有些农业植保无人机的遥控器上装上GPS,拿着遥控器走一圈就可以测绘出农田的形状,以便实现自主飞行。

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有些无人机起飞之前会看到使用者将一个装有GPS的三脚架放在开阔的地方。那就是传说中的差分基准站,它可以极大的提高无人机的定位精度。具体原理可以看环球无人机之前的文章《有了RTK差分,无人机精度就厘米级了?》。

无人机上装那么多GPS天线有啥用?
  ——确定方向

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有些使用RTK差分的无人机,一架飞机上安装了两个GPS天线。这两个天线都是有用的。

有天才想到:用两个高精度的RTK差分GPS天线就可以确定无人机的方向,行话叫“双天线测向”。原理正是初中平面几何知识:两点确定一条直线。根据几何原理两个天线的距离越远,测向的精度也就越高。(进阶:方向误差如上图,比对的是两个天线的相对位置,只需要计算一个天线的定位误差)。

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而只有一个GPS天线的无人机只能依靠指南针(磁罗盘)感知磁航向。若是没有惯性导航系统的无人机,在铁塔旁边、矿山等磁环境不好的地方就自求多福吧。

 配置不是万能的
  ——性能也很重要

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配置是很重要的,但光有华丽的配置也不是万能的,设备的性能也很重要。

有业内人士表示仅以GPS天线为例,贵的售价可达10万人民币、便宜的只有几十块钱。功能差不多,但性能差距巨大。同样的无人机上使用廉价的GPS天线与较为昂贵的航空型天线,定位精度的差距非常明显。

无人机配置与参数的话题远不止这些,想学习更多可以关注中翼网的官方微信(zythkj)。也欢迎大家留言自己需要了解的话题,我们一起学习。可以肯定的是这些知识对无人机的飞行安全与性能非常重要;我们也希望有朝一日,在研发人员的努力下普通用户可以不必知道这些。(环球网)

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