砺道智库 2024年12月06日 09:00 北京

据趣味机械网12月4日报道，研究人员开发出了一种基于视觉的导航系统，利用来自恒星的视觉数据。

该系统由南澳大利亚大学的工程师开发，为GPS信号无法访问或不可靠的地区夜间导航提供了可靠的替代方案。

该系统采用一种通过标准自动驾驶系统分析星体视觉数据的算法。在固定翼无人机上进行的测试实现了2.4英里（4公里）内的精确定位，鉴于其简单性和可负担性，其结果令人印象深刻。

该团队声称，轻巧、经济高效的天文导航系统可以无缝集成到标准无人机中，提供可靠而准确的备份。

南澳大学研究员SamuelTeague表示：“与通常复杂、笨重且昂贵的传统星基导航系统不同，我们的系统更简单、更轻，并且不需要稳定硬件，因此适用于较小的无人机。”

天文导航是最古老的航空导航方法之一，利用星体位置来确定位置。虽然GPS的进步掩盖了它的使用，但天文导航在GPS被拒情况下仍然很有价值，具有抗干扰能力。

早期系统（如SR-71飞机上的系统）依靠稳定望远镜和惯性传感器进行精确定位。然而，它们的尺寸和复杂性使得它们不适用于现代轻型无人机。

最近的研究重点是捷联天体系统，该系统无需机械稳定，重量轻且成本低廉。这些系统使用摄像机跟踪恒星，并使用算法根据恒星高度和姿态数据估算位置。

据研究人员称，主要限制因素是准确性，因为低成本自动驾驶仪的姿态误差会导致严重的定位误差。虽然大气折射法很有前景，但它们需要高度稳定的平台。

现代计算机视觉技术进步解决了计算难题，使无人机能够进行天文导航。新研究证明了其可行性，在实际应用中平衡了简单性、成本和准确性。

南澳大利亚大学的研究人员开发了一种利用轨道运动来提高天文导航精度的方法。通过进行完整的方位旋转，任何未对准的相机瞄准线都会追踪纬度和经度的圆误差。

对这些结果进行平均可以改进位置估计，即使相机与姿态航向参考系统(AHRS)未对准也是如此。该方法在实际飞行中进行了测试，使用固定高度和速度的轨道实现了2.5英里（4公里）以内的定位精度。

每次轨道飞行后，位置估计值都会被平均，算法会重新校准相机的方向，使其接近真实位置。事实证明，这一过程非常可靠，不需要事先了解位置，并允许相机在半球精度范围内对准。