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作為無人機(jī)導(dǎo)航的感知單元，導(dǎo)航系統(tǒng)承擔(dān)著無人機(jī)狀態(tài)參量測量與估計的重任。目前由于GPS、室內(nèi)定位甚至自動駕駛在生活中的廣泛應(yīng)用，“無人機(jī)導(dǎo)航”、“制導(dǎo)”、“控制”這幾個詞也越來越為大眾所熟悉和使用，但是對于這些詞的真正定義，我們?nèi)粘Ｉ钪械氖褂煤屠斫夥椒赡芘c無人機(jī)語境有所不同。

無人機(jī)導(dǎo)航：即無人機(jī)獲得自己當(dāng)前（在某個參照系下）的位置、速度等信息，必要時還需要獲得當(dāng)前（相對于某個參照系）的姿態(tài)、姿態(tài)角速度等信息。例如，采用純慣性導(dǎo)航可以獲得無人機(jī)在某個慣性系下的位置、速度和加速度，以及相對于該慣性系的姿態(tài)角和角速度；GPS導(dǎo)航系統(tǒng)則可以提供無人機(jī)在坐標(biāo)系下的速度、位置和航向角等信息；而借助室內(nèi)定位系統(tǒng)則可以獲得無人機(jī)相對于室內(nèi)某個坐標(biāo)系的速度、位置等信息。因此，簡要概括導(dǎo)航的主要工作就是要“知道自己在哪，知道自己的姿態(tài)”。

制導(dǎo)：即無人機(jī)發(fā)現(xiàn)（或外部輸入）目標(biāo)的位置、速度等信息，并根據(jù)自己的位置、速度以及內(nèi)部性能和外部環(huán)境的約束條件，獲得抵達(dá)目標(biāo)所需的位置或速度指令。例如，按照規(guī)劃的航路點(diǎn)飛行時，計算無人機(jī)徑直或者沿某個航線飛抵航路點(diǎn)的指令；采用基于計算機(jī)視覺目標(biāo)跟蹤的光學(xué)制導(dǎo)時，根據(jù)目標(biāo)在視場中的位置（以及攝像頭可能存在的離軸角）計算跟蹤目標(biāo)所需的過載或者姿態(tài)角速度指令；而當(dāng)預(yù)裝地圖中存在需要規(guī)避的障礙物或禁飛區(qū)時，根據(jù)無人機(jī)飛行性能計算可行的規(guī)避路線或者速度指令。因此，簡要概括制導(dǎo)的主要工作就是要“知道目標(biāo)在哪，如何抵達(dá)目標(biāo)”。

控制：即無人機(jī)根據(jù)當(dāng)前的速度、姿態(tài)等信息，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用來改變姿態(tài)、速度等參數(shù)，進(jìn)而實現(xiàn)穩(wěn)定飛行或跟蹤制導(dǎo)指令。例如，當(dāng)固定翼無人機(jī)需要爬升高度時，計算需要的俯仰角和俯仰角速度指令，以及為了讓空速不至于大幅降低所需的油門指令；當(dāng)沿著航線飛行，但是存在側(cè)風(fēng)時，計算所需的偏航角指令以利用側(cè)滑抵消側(cè)風(fēng)影響；或者當(dāng)多旋翼無人機(jī)的某個旋翼失效時，計算如何為剩余旋翼分配指令以盡可能實現(xiàn)穩(wěn)定飛行。因此，簡要概括控制的主要工作就是“改變飛行姿態(tài)，跟蹤制導(dǎo)指令”。

無人機(jī)導(dǎo)航，當(dāng)前多數(shù)無人機(jī)采用慣導(dǎo)/衛(wèi)星導(dǎo)航組合作為基本的導(dǎo)航方式，可以保證絕大多數(shù)場景下的穩(wěn)定導(dǎo)航。大型軍用無人機(jī)由于對導(dǎo)航系統(tǒng)的輕量化和成本要求不高，為了實現(xiàn)較高的導(dǎo)航精度，其通常仍采用光纖/激光陀螺和石英加速度計組成的高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)，而中小型和民用無人機(jī)則采用更輕小更廉價，但是精度較低的MEMS器件組成慣導(dǎo)或航姿參考系統(tǒng)，與衛(wèi)星導(dǎo)航組合后，仍能提供有效的導(dǎo)航信息輸出。

標(biāo)簽： 無人機(jī)導(dǎo)航