无人机可通过观测星辰来规避 GPS 干扰器

一种古老的测绘技术可能为无人机提供可靠的备用工具。
drone flying for aerial night photography
新系统利用星体位置和机载数据集来估算无人机的位置。图片来源:Deposit Photos

自主无人机的性能通常取决于其 GPS 导航系统。没有 GPS,无人驾驶飞行器 (UAVs) 几乎无法在空中飞行,除非有人能远程接管操控。鉴于 无人机 GPS 干扰攻击 日益增多,这一点尤其令人担忧。一个研究团队没有尝试开发越来越先进、成本高昂的导航技术,而是转向了人类最古老的测绘方法之一:观测星辰。

南澳大利亚大学的遥感工程师已经构建了一个新的、低成本的原型系统,该系统将天体三角测量与基于视觉的算法计算相结合,用于夜间飞行的无人机。但与现有的 GPS 不同,这种新设计不发出任何信号,因此对当前的干扰方法免疫。

该团队在其发表在《Drones》期刊上的论文中解释道:“天体导航在现代无人驾驶飞行器 (UAVs) 中很少见。稳定成像系统的大小和重量,以及精度的不足,往往与其飞机的操作要求相悖。尽管如此,在无法使用全球导航卫星系统 (GNSS) 的环境中,天体导航是少数几种能够实现夜间全球海洋导航的非辐射模式之一。”

为了实现这一功能,工程师们设计并构建了一个仅使用 Raspberry Pi 5 迷你计算机和安装有广角镜头的单色传感器的外挂设备。然后,他们将该设备连接到固定翼无人机的机载自主飞行控制系统,通过该系统捕捉并算法分析从夜间可见星体获取的视觉数据。

研究助理兼论文合著者 Samuel Teague 在大学的配套视频中解释说:“如果我们能够识别这些恒星并将它们与数据库进行比较,并且我们知道相机朝向的方向以及拍摄图像的时间,我们就可以从这些数据中推断出飞机的位置。”

Teague 和高级研究员 Javaan Chahl 使用无人机测试了他们的系统,结果表明,他们的无人机升级使其在执行固定高度和空速的盘旋飞行时,能够持续将位置估算精度保持在 4 公里(约 2.48 英里)以内。虽然目前不如现代 GPS 精确,但该工具在发生干扰或故障时仍可能提供强大的备用方案。它还需要晴朗的天空才能评估周围环境,尽管团队认为进一步的研究可以解决这个问题。

除了军事环境和长期侦察任务,Teague 和 Chahl 希望他们廉价的、基于星体的无人机附件还能帮助无人机在海洋上空飞行,或用于监测偏远地区的环境状况。

 

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