UWB(超宽带)应用于无人机精准降停的技术优势
无人机在飞行过程中,面临诸多安全挑战。为了确保其能够安全返回,并精准降落规定点位,特别时某些应用行业降落误差要求高,如自动起降无人值守完成自动巡检等应用场景,自动降落误差控制在5cm内,对降落定位导航技术提出更高要求,无人机需要精确确定自身位置和降落点位置,特别在复杂环境中,如 GPS 信号弱或受干扰的区域,仅依靠卫星定位难以实现高精度定位。同时,视觉定位等其他定位方式也会受到光线、环境纹理等因素影响,导致定位误差。着陆精度受不同应用场景对无人机着陆精度要求不同。例如,在狭小的平台或移动载体上降落,需要无人机具备极高的着陆精度。但受到各种因素影响,如传感器误差、控制算法的局限性等,要实现毫米级的着陆精度并非易事。目前普通在用的技术有全球卫星导航系统(GNSS)定位导航技术、视觉定位技术、飞行控制技术等,以上技术在不同应用场景下各有优劣,如能融合UWB定位技术,可较好满足无人机高精度降停定位的需求。
应用UWB三维技术,根据应用场景需求,设置无人机与地面降停点不同距离(如50m、30m、15m)实现高精度降停功能。根据无人机UWB行业应用要求,在无人机超出定位基站一定距离后,无人机UWB标签休眠状态。
UWB 技术主要应用功能特点
高精度定位,UWB 技术利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,时间分辨率极高。通过测量无人机机载信标与多个地面基站之间的信号飞行时间(ToF),可以精确计算出无人机与各个基站的距离。再结合三边定位等方法,能够实时获取无人机在三维空间中的精准位置信息。
抗干扰能力强,UWB 信号在较宽的频谱上传送极低功率的信号,具有很强的抗干扰性能。在无人机降落过程中,无论是来自其他无线设备的干扰,还是现场环境中的多径效应干扰(如信号在建筑物、障碍物等之间反射造成的干扰),UWB 技术都能较好地克服,保证定位的准确性和稳定性,从而使无人机在复杂的电磁环境中也能实现精准降停。
实时性好,UWB 系统能够以较高的频率对无人机的位置进行实时更新和监测,例如高达 200Hz 的刷新频率和 5ms 的低延迟,这意味着无人机的位置信息能够及时反馈给飞控系统。飞控系统可以根据最新的位置数据快速做出调整,实时修正无人机的飞行姿态和轨迹,确保其准确地向降落点靠近,尤其在面对突发情况或环境变化时,能及时响应并保持降停的精准性。
多目标定位,如果有多个无人机需要同时降停,UWB 系统可以同时对多个无人机进行定位,为每架无人机提供独立的位置信息。通过合理的系统设计和算法优化,能够区分不同无人机的信号,避免相互干扰,实现多架无人机的有序、精准降停,提高了无人机群降停的效率和安全性。
室内外均可应用, 与卫星定位系统(如 GPS)不同,UWB 定位不受室内环境或遮挡物的影响,在室内、峡谷、城市高楼密集区等卫星信号弱或无法到达的地方,依然能够正常工作,为无人机提供精准的定位服务,实现精准降停。同时,一些 UWB 系统还支持与 GNSS/RTK 等室外定位技术的融合,使无人机在从室外到室内或其他复杂环境过渡时,也能保持定位的连续性和精准性。
辅助安全功能,结合 UWB 定位技术与电子围栏等功能,用户可以自行设定无人机的降落区域和安全范围。当无人机超出设定的电子围栏区域时,系统会自动报警,提醒操作人员注意,或者自动控制无人机返回安全区域,这在一定程度上保障了飞行器的安全,辅助其精准降停,防止无人机降落到危险区域或偏离预定降落点。