在軍事領(lǐng)域，無人機(jī)的發(fā)展在世界各國特別是軍事強(qiáng)國中的發(fā)展，都是大家關(guān)注的焦點(diǎn)。根據(jù)本國的發(fā)展需求，未來無人系統(tǒng)將成為信息化裝備體系的重要組成部分，并和有人系統(tǒng)形成編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)能力，在信息支援、特種支援及武器打擊等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

無人系統(tǒng)面臨的技術(shù)難點(diǎn)首先包括定位導(dǎo)航，也就會我們所說的問題——無人系統(tǒng)在哪里、去哪里、怎么去；第二是環(huán)境感知，即對周邊環(huán)境的認(rèn)知，為路徑規(guī)劃導(dǎo)航提供支撐。另外，還有要控制，即任務(wù)的執(zhí)行和對無人系統(tǒng)的操控問題，可見定位導(dǎo)航是一切無人系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

目前室外和室內(nèi)定位手段有很多，室外主要有衛(wèi)星導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、偽衛(wèi)星導(dǎo)航等，室內(nèi)則有UWB、LED、藍(lán)、WIFI等各顯神通。

導(dǎo)航面對的主要問題有：衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)易被干擾、被欺騙，室內(nèi)環(huán)境中無法使用；慣性導(dǎo)航體積大、成本高、精度低、存在漂移問題、累計(jì)誤差大；地磁導(dǎo)航、天文導(dǎo)航、聲納導(dǎo)航精度差；視覺導(dǎo)航受到環(huán)境的影響大；室內(nèi)定位需要布設(shè)專用系統(tǒng)，不適合廣泛使用。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

可信導(dǎo)航的主要解決手段主要為：采用組合導(dǎo)航以及多源或全源融合導(dǎo)航、信號機(jī)會導(dǎo)航、環(huán)境自適應(yīng)導(dǎo)航、彈性PNT以及國內(nèi)的微PNT。

組合導(dǎo)航是指若干導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合使用，最典型的便是GNSS+INS，也可以再加地磁或者重力進(jìn)行拓展，結(jié)合不同場景靈活組合。GNSS+INS可以很好地克服自身的缺點(diǎn)，是目前主要的導(dǎo)航手段。組合導(dǎo)航過去這么多年來大多采用松組合和緊組合的方式，利用數(shù)據(jù)融合的算法，在GNSS和INS數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上得出最優(yōu)估算結(jié)果。在松組合中，GNSS提供的是速度等最終導(dǎo)航結(jié)果，但是因?yàn)樗俣群臀恢檬窍嚓P(guān)的，相關(guān)性的干擾尤其嚴(yán)重，精度便會受到影響。當(dāng)導(dǎo)航星少于4顆，且無法定位解算時，系統(tǒng)的組合將完全被破壞。緊組合中GNSS提供的量測數(shù)據(jù)是偽距，克服了松組合方式中量測信息的相關(guān)性問題。松組合和緊組合都是GNSS對INS的輔助，缺少對GNSS接收機(jī)的輔助。深組合是對INS、GNSS進(jìn)行更深層次的信息融合，一方面為INS提供誤差校正信息以提高導(dǎo)航精度，另一方面利用校正后的INS量測信息為GNSS跟蹤環(huán)路提供輔助信息。深組合導(dǎo)航技術(shù)正逐步成為應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)。雖然GNSS+INS可以解決不少問題，但是無法兼顧低成本下實(shí)現(xiàn)抗干擾和抗欺騙。

現(xiàn)在提出了多源或全源融合導(dǎo)航的概念，主要原理是利用不同的傳感器、信號源實(shí)現(xiàn)傳感器信息的融合。同一個平臺無論有多少臺傳感器，只能輸出唯一的導(dǎo)航信息，而組合導(dǎo)航只能是切來切去。融合導(dǎo)航把所有的東西融合后可以提煉出唯一的導(dǎo)向信息。全源融合導(dǎo)向定位由美國提出，目標(biāo)是任何平臺、任何環(huán)境下實(shí)現(xiàn)低成本無縫導(dǎo)航，具有如下特點(diǎn)：兼容大范圍多樣化傳感器和敏感器、對于各種實(shí)時應(yīng)用更易于優(yōu)化、開放式架構(gòu)的協(xié)同和增效作用。

以下是一個項(xiàng)目的架構(gòu)，把全源無所不在、可以利用的信息資源綜合在一起，可以滿足在任何平臺上實(shí)現(xiàn)低成本無縫導(dǎo)航的需求。

全源導(dǎo)航分為兩個階段，第一是要完成基于即插即用的能力，也稱為信號機(jī)會導(dǎo)航，或隨機(jī)信號導(dǎo)航技術(shù)，是美國軍方為了提高導(dǎo)航定位可靠性提出的一種全新的導(dǎo)航體制概念。還有一個就是環(huán)境自適應(yīng)導(dǎo)航。英國的一位博士為了實(shí)現(xiàn)無論何時何地都能達(dá)到3米以內(nèi)的定位精度目標(biāo)，提出了一種未來可能應(yīng)用的多源融合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。還有一種提法是彈性PNT，實(shí)際上要適應(yīng)各種變化條件，耐受各種各樣的供給，而且具備恢復(fù)能力。關(guān)于彈性PNT，我們北斗三號的副總設(shè)計(jì)師有這樣幾個解釋：以綜合PNT信息為基礎(chǔ)，以多源PNT傳感器優(yōu)化集成為平臺，以函數(shù)模型彈性調(diào)整和隨機(jī)模型彈性優(yōu)化為手段，使其具備高可用性、高連續(xù)性和高可靠性。彈性PNT也是一個新提出的概念，國外主要開展GNSS異常探測，對于非正常的探測進(jìn)行收集和總結(jié)。對于風(fēng)險管理，異常情況下我們需要使用備份手段，反數(shù)據(jù)欺騙，有些條款中增加了一些信息，同時要加強(qiáng)環(huán)境威脅條件下的檢測能力。

對于國內(nèi)，我們的提法是PNT的預(yù)研動向。目前，我們?yōu)轭A(yù)研項(xiàng)目進(jìn)行的第一階段的驗(yàn)收工作已經(jīng)結(jié)束。提出微PNT也是為了解決可信導(dǎo)航問題。終端將微慣性的測量單元，包括無線電的一些PNT信息收發(fā)，還有傳感器繼承為一個小型化的模塊。后期可能會發(fā)展成芯片，但目前是小型化的模塊。通過多源的PNT融合，實(shí)現(xiàn)全空域、全時域、全信息、高動態(tài)和高效費(fèi)比的PNT服務(wù)能力。我們今年3月份在蘇州做了一次中期檢查，得到了一些指標(biāo)，目前來看其精度要求還不能進(jìn)入實(shí)用化角度，因此還處于初級階段，穩(wěn)定度和精度都有上升空間。

關(guān)于國內(nèi)的微PNT動態(tài)，硬件的架構(gòu)上仍然是把GNSS放進(jìn)去了，作為一個預(yù)研項(xiàng)目，可以隨時關(guān)斷，通過我們?nèi)藶榈囊庠钢匦陆M合。硬件的框架結(jié)構(gòu)和軟件框架架構(gòu)形成了全集型的綜合。主要有三家成員單位，今年已經(jīng)作為第一階段的驗(yàn)收通過了，后面要開展下一階段的研制工作。

可信導(dǎo)航是智能時代的導(dǎo)航發(fā)展方向。彈性PNT是可信導(dǎo)航的解決手段。達(dá)成目標(biāo)的解決手段要落實(shí)在微集成技術(shù)上，也就是傳感器的小型化和多傳感器的集成上。不解決小型化問題，終端的使用會受到影響。但小型化是對指標(biāo)的限制，下面要突破微集成技術(shù)，通過小型化指標(biāo)的跨越。干擾探測技術(shù)和干擾抑制技術(shù)是相輔相成的，天線是干擾探測技術(shù)首要提出來的問題，然后要對環(huán)境建模提出一整套解決方案。首先是空域?yàn)V波，然后是進(jìn)入射頻之后的濾波，這對器件也提出了很高的要求，它的體積和性能是成反比的，我們現(xiàn)在要在小型化的體積條件下，做到好的指標(biāo)，所以一定要解決芯片化濾波器的應(yīng)用?，F(xiàn)在我們的一些濾波器已經(jīng)進(jìn)入使用階段，北斗的信道濾波也是大有可為的。同時我們還要處理基站信號，可以使用時頻濾波，提升GNSS的抗干擾能力效果。此外，還有全員融合算法，能夠?qū)崿F(xiàn)彈性調(diào)整與優(yōu)化。