俄罗斯新型导航系统助力提升无人机自主作战和抗干扰能力

云脑智库 2022-08-09 00:00
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新型惯性导航系统
惯性导航系统主要设备是陀螺仪和加速计。陀螺仪用于测量飞机相对于其主轴线(俯仰、偏航和倾斜)的倾角,而加速计用于测量飞机线性加速度。导航定位精度取决于陀螺仪和加速计的精度。计算机对数据进行分析处理后,根据导航算法修正飞机航路。无人平台中的惯性导航系统相对要求更高,加速计和陀螺仪与平台壳体刚性耦合,而平台功能则由计算机系统进行数学建模。这些惯性导航系统具有比平台设备更轻、更小的优势,它们也更能抵抗过载。
2021年,KRET公司为客户开发了一系列新型惯性导航系统,这些系统基于有人驾驶飞机的类似设备开发,能够在没有卫星通信、陆地和海洋地标的支持下,高精度确定目标的坐标和运动参数,其导航定位误差低于2%(卫星系统的导航定位误差低于1%)。针对惯导系统接收信息误差累积问题,新型导航系统通过来自其他信息源的目标观测信息对其进行补充修正,以提高导航系统精度指标。

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无人机自主导航系统
俄罗斯研发团队开发的新型无人机自主组合导航系统可以将观测系统和惯导系统相关信息进行综合处理,形成了一种新的自主导航模式。该系统不依赖卫星定位信号,可闭环控制实现自主导航定位,其控制信号难以被敌方设备截获,使己方无人机能够成功抵御敌方电子战设备的干扰和攻击。该系统基于无人机对环境的光学探测信息进行导航。这种不依赖卫星的自主系统能增强无人机的自我保护能力和自主定位能力。
该自主导航系统还包括一个广角相机和一台处理采集信息的高效小型计算机,其基本工作原理是基于对地形光学探测的自主导航,其本质是对环境的实时感知和对所获取数据的高速处理。该导航系统比其类似导航系统的导航精度高一个数量级。导航精度高对无人机来说非常有用,因为传统的高精度惯导系统成本高、设备大且带有非线性误差,不适合用在无人机上。
鉴于机载光学探测设备和信息处理计算机的尺寸重量特性,新型自主导航系统可能安装在“前哨”无人机和 “猎户座”在内的大型无人机上。



“猎户座”无人机
“前哨”无人机是俄罗斯海军装备的首款重型无人机。该无人机重达450公斤。最初,该无人机是由以色列一家企业生产的,2019年俄罗斯完全实现了国产化,替换了所有进口设备。“猎户座 ”是俄罗斯第一型中高空长航时察打一体无人机,该无人机可以在空中停留24小时以上,执行侦察和打击任务,起飞重量为1吨,可以在无卫星导航情况下完成起飞和降落。

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多模组合导航助力提升无人机导航系统精度
根据俄罗斯国防部的资料,无人机的机载导航系统应包含惯导系统和基于卫星的组合导航系统。惯导设备可提供无人机自主行动和飞行姿态等信息,而组合导航系统则是借助卫星保证无人机的长时间导航定位精度。这两种导航系统各有优劣,适合不同的应用场景和无人机类型,综合应用这些信息有助于提升无人机定位和控制精度。
根据公开数据显示,俄罗斯小型和大型无人机,几乎都能够自主飞行。特别是轻型战术无人机Eller-3和配备侦察、导航通信模块的“柳叶刀”神风无人机可以在不与卫星定位系统连接的情况下执行任务。



“柳叶刀”神风无人机
Altius-U是俄罗斯最大的无人机之一,可搭载BINS-SP-1和其改进版BINS-SP-2两种类型惯导系统,分别在米-8AMTSH、米-38直升机、雅克-130教练机和包括歼击机战略轰炸机在内的俄罗斯空天军的航空技术装备上应用。BINS-SP-1最大工作高度为15000米,BINS-SP-2为25000米。
俄罗斯自主导航系统的发展将提高对其无人机的保护能力,使其不受敌人无线电电子战手段的影响。在今天的战场上,强电磁干扰、电磁压制等电子战系统越来越多,为了提高无人机的抗干扰能力,无人机拥有自主导航系统十分必要。此外,导航辅助设备在无卫星定位信息情况下运行会有助于提升无人机的自主性。航空无人驾驶领域需要重点解决的关键问题之一是减少驾驶员的操作,并增加驾驶员/操作员可以同时控制的无人机数量,导航设备是实现上述能力的基础,最终实现完全机器自主操作。因此,未来无人机装备多模组合导航设备将有助于提升无人机及无人机集群的自主作战和抗干扰能力,形成复杂电磁环境下可靠的自主作战能力。
来源:智汇杰瑞
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