新研发的导航系统可在GPS失效时利用古老技术继续工作

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南澳大利亚大学（University of South Australia）的工程师们从木帆船时代的经验中汲取灵感，为无人机开发出一种在夜间利用星空导航的方法，该方法使用简单、轻便的设备，适用于没有 GPS 信号的地区。

当你看到专为长途飞行设计的老式飞机的图片时，拿出放大镜或使用图片放大功能，你可能会看到机身顶部伸出一个小塑料圆顶。 在还没有全球定位系统和无线电测向仪的时代，飞机的导航员就是这样利用星星来确定自己的位置的。

这一原理可以追溯到几个世纪以前，当时的船长会使用六分仪和类似的仪器来确定太阳和星星的位置，然后在天文表和精密计时器的帮助下计算出他们的经纬度，精确度约为 1.5 海里（2.8 千米）。

在 20 世纪的大部分时间里，飞行员使用了几乎完全相同的技术，唯一不同的是，要根据在空中一个不稳定的平台上观测星空这一事实进行调整。

虽然大多数海员和一些飞行员仍在使用天体导航，但它主要是在全球定位系统无法使用或因当地冲突导致美国关闭二级全球定位系统微调功能而降低性能时的备用系统。 可以在无人机上安装自动系统，自动进行瞄准和计算，但这种系统非常复杂，因为它们必须对飞机的运动和方向进行补偿才能工作。 这不仅成本高昂，还意味着大量的额外重量和电力消耗。

为了解决这个问题，南澳大利亚团队开发了一种算法，使他们能够使用一系列夜空图像将带翼无人机的位置固定在 4 公里（2.5 英里）以内，而不需要任何外部信号或数据链路。

据该团队称，新的绑带式系统重量轻、成本低、模块化，并使用在 Cube Orange 飞行控制器上运行的 ArduPilot。 在导航修复过程中，无人机在拍摄多张图像的同时，会绕着罗盘上的所有点飞行一圈。 通过比较图像，算法会消除任何偏差，并将相机与无人机的姿态和航向参考系统（AHRS）对齐。

据称，新系统成熟后不仅可用于军事领域，还可用于偏远地区的长航时环境监测。

UniSA的研究人员塞缪尔-蒂格（Samuel Teague）说："传统的星基导航系统通常复杂、笨重且成本高昂，而我们的系统则不同，它更简单、更轻便，而且不需要稳定硬件，因此适用于小型无人机。这种导航方式非常适合在大洋上或有可能受到 GPS 干扰的战区开展行动。 除国防领域外，它对环境监测也非常有用。"

这项研究发表在Drones上。