[发明专利]一种用于无人飞行器规避无线干扰的导航系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于无人飞行器导航领域，特别是涉及一种用于无人飞行器规避无线干扰的导航系统及其导航方法。

背景技术

随着多旋翼式无人飞行器的普及，越来越多的人开始了解和使用多旋翼式无人飞行器。由于小微型的无人飞行器，尤其是以多旋翼式无人飞行器为代表的飞行器，他们体积小、成本低廉、飞行速度快、灵活，所以得到广泛应用。并且，不同于其他专业级、工业级无人机的发展，小微型无人飞行器开始向操作简洁化，面向消费者设计需求的角度进行发展。

现在，普通消费者，没有经验的普通用户也开始尝试去操作无人机，把无人机当做一件小玩具去体验。也有的人提出了，进一步简化无人机的操作，不再需要用户通过遥控器去向无人机发出指令，而是直接利用在电子地图上指出飞行目标，就让无人机自动飞行过去的操作方式，极大简化了用户体验。

但是，无论是传统的通过用户手控来控制无人飞行器，亦或是后述这种仅通过在电子地图上指明目的地就让飞行器往目的地飞行的方式，都有一个问题，就是无人飞行器往往会因为不可知的信号干扰，而导致失去控制。运气好的，无人飞行器还能恢复控制，运气不好的将可能导致直接坠机。

究其原因，因为在操控无人机的过程中，操作者是通过视距内的方式控制为主，对于明显的障碍物，用户能够有意识的操控无人机规避，但是对于未知的信号干扰，用户是不可预防的。同样的道理，通过电子地图指定目标的工作方式一样有这个问题，用户在指定了目的地之后，顺利的话，无人机能够自动飞到目的地，但是如果运气不好，无人机在中途遇到信号干扰，很可能就在信号干扰区域与系统丢失联系，再严重一点的，可能没等到恢复控制，该无人机就不知去向。

专利CN102353970公开的一种高抗干扰性能GPS/SINS组合导航系统包括SINS模块、GPS阵列天线、射频前端、干扰抑制模块、基带处理单元和组合导航单元；SINS模块通过测量载体的角速率和比力，计算出载体的位置、速度和姿态，将载体的位置、速度和姿态传输给组合导航单元；GPS阵列天线接收信号，并将接收信号传输给射频前端；射频前端滤除阵列天线接收信号中的带外干扰，然后进行低噪放大，放大后的信号与射频前端提供的本地载波信号进行混频处理，得到中频接收信号，然后将中频接收信号由模拟类型转换为数字类型，传输给干扰抑制模块；干扰抑制模块首先判断数字中频接收信号中是否存在大功率电磁干扰，如果存在大功率电磁干扰，滤除大功率的电磁干扰，并将干扰抑制后的数字中频接收信号传输给基带处理单元，如果不存在大功率电磁干扰，射频前端输出的数字中频接收信号直接传输给基带处理单元；基带处理单元首先粗略捕获数字中频接收信号的C/A码相位和载波频率，然后对中频接收信号的C/A码相位和载波频率进行精确跟踪，然后将得到的C/A码相位和载波频率转换为伪距ρG、伪距率输入到组合导航单元；组合导航单元根据SINS模块提供的载体位置、速度和姿态信息结合卫星星历计算出载体与卫星之间的距离ρI和距离率并利用伪距ρG、伪距率和距离ρI、距离率对SINS、GPS误差状态进行实时估计，SINS误差状态反馈回SINS模块，进行误差补偿，然后根据校正后的SINS导航参数、卫星星历和GPS接收机钟频误差估计信息计算得到多普勒频率估计值、C/A码相位估计值和GPS信号入射方向估计值，将多普勒频率估计值、C/A码相位估计值和GPS信号入射方向估计值分别提供给基带处理单元及干扰抑制模块。该专利文献在GPS/SINS超紧组合的基础上引入空域干扰抑制技术滤除GPS信号中大功率的窄带干扰，有效避免了GPS射频前端的饱和及阻塞，增强组合导航系统处理复杂类型干扰信号的鲁棒性能，但部件多、结构复杂且成本昂贵而无法得到标识有干扰区域的电子地图从而无法避开干扰区域。