南澳大利亞大學(University of South Australia)的工程師們從木帆船時代的經驗中汲取靈感,為無人機開發出一種在夜間利用星空導航的方法,該方法使用簡單、輕便的裝置,適用於沒有 GPS 訊號的地區。
當你看到專為長途飛行設計的老式飛機的圖片時,拿出放大鏡或使用圖片放大功能,你可能會看到機身頂部伸出一個小塑膠圓頂。 在還沒有全球定位系統和無線電測向儀的時代,飛機的導航員就是這樣利用星星來確定自己的位置的。
這一原理可以追溯到幾個世紀以前,當時的船長會使用六分儀和類似的儀器來確定太陽和星星的位置,然後在天文表和精密計時器的幫助下計算出他們的經緯度,精確度約為 1.5 海里(2.8 千米)。
在 20 世紀的大部分時間裡,飛行員使用了幾乎完全相同的技術,唯一不同的是,要根據在空中一個不穩定的平臺上觀測星空這一事實進行調整。
雖然大多數海員和一些飛行員仍在使用天體導航,但它主要是在全球定位系統無法使用或因當地衝突導致美國關閉二級全球定位系統微調功能而降低效能時的備用系統。 可以在無人機上安裝自動系統,自動進行瞄準和計算,但這種系統非常複雜,因為它們必須對飛機的運動和方向進行補償才能工作。 這不僅成本高昂,還意味著大量的額外重量和電力消耗。
為了解決這個問題,南澳大利亞團隊開發了一種演算法,使他們能夠使用一系列夜空影象將帶翼無人機的位置固定在 4 公里(2.5 英里)以內,而不需要任何外部訊號或資料鏈路。
據該團隊稱,新的綁帶式系統重量輕、成本低、模組化,並使用在 Cube Orange 飛行控制器上執行的 ArduPilot。 在導航修復過程中,無人機在拍攝多張影象的同時,會繞著羅盤上的所有點飛行一圈。 透過比較影象,演算法會消除任何偏差,並將相機與無人機的姿態和航向參考系統(AHRS)對齊。
據稱,新系統成熟後不僅可用於軍事領域,還可用於偏遠地區的長航時環境監測。
UniSA的研究人員塞繆爾-蒂格(Samuel Teague)說:"傳統的星基導航系統通常複雜、笨重且成本高昂,而我們的系統則不同,它更簡單、更輕便,而且不需要穩定硬體,因此適用於小型無人機。這種導航方式非常適合在大洋上或有可能受到 GPS 干擾的戰區開展行動。 除國防領域外,它對環境監測也非常有用。"
這項研究發表在Drones上。