防务：军事 —— 无人机 —— 【转载】无人机楼间飞行定位偏差的原因分析和解决方法

原文：

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一、案例回顾

案例1：飞机自检正常，GPS模式下于空旷地面起飞至安全高度，随后加油爬高并推杆向前飞行，飞机由空旷地带目视飞入两幢建筑之间且距离其中一幢建筑较近。进入建筑物间不久，飞行轨迹自主向距飞机较近的建筑墙面快速偏移，飞手随即停止上升并反打副翼，飞机轨迹逐渐恢复正常。

案例2：飞机在两幢高层建筑之间目视垂直下降，飞机位置距离其中一幢建筑墙面较近。随着高度降低，飞机下降轨迹自动向较近的墙面偏移，飞手立即打杆并停止下降，飞行轨迹逐渐恢复正常。

以上两个案例中可发现，飞机在定点（GPS）模式下于建筑物间飞行时，随着卫星信号逐渐被遮挡，飞行轨迹会出现自主偏移，且偏移方向通常为与飞机较接近的建筑物墙面，不少飞手都曾遭遇此类情况，俗称“糊墙”。此情况对于飞行危害较大，如未及时发现飞机偏移、打杆纠正时机稍有延误，飞机撞墙在所难免，将严重危及飞机及建筑物内、地面人员安全。

二、原理分析

1、基本原理

飞机通常在定点（GPS）模式下依靠定位卫星来确定机身位置，并通过位置信息改变量来修正飞机的水平偏移。而定位卫星工作时始终向外广播两部分信息：卫星自身的位置、卫星时钟。

飞机定位模块在收到卫星信号时会根据计算卫星时钟和定位模块时钟的时间差而得出卫星距飞机的直线距离，结合卫星所发送的卫星位置，最终得到飞机与此卫星的相对位置。

在空旷条件下，定位模块通过获得飞机与4个及以上卫星的相对位置来推算出飞机的位置，位置精确度与卫星颗数成正比。

2、建筑物间卫星信号的特殊传播

通常情况下，卫星信号频率为1.2GHz，该频段的信号波长较短、无法穿透建筑物，当遇到建筑物时将被反射。因此当飞机侧向存在建筑物遮挡时，飞机得到的卫星信号将分为直射信号与反射信号两种。与直射的卫星信号相比，反射信号的路径长度和方向均有所不同，由此便造成了卫星信号的多径传播，这将对定位精度产生严重影响。

在无遮挡情况下，飞机定点（GPS）模式下飞行时可依靠其前后的卫星信号来确定前进速度，依靠其左右两侧的卫星信号来保证其前进轨迹不出现左右偏移。

当飞机向前飞入建筑物间且距离一侧墙面较近时，则会出现下图的情况：飞机两侧接收到的卫星信号将变为三个扇形区域：直射、反射与无信号。

直射信号提供给飞机正常卫星信号；

反射信号提供给飞机存在偏差的卫星信号；

无信号区的卫星则无法为飞机提供位置参考。

其中反射信号由于行经的路径比直射信号长得多，此时定位模块将误认为飞机离此卫星较直射信号更远，这在低角度卫星信号上表现的尤为明显。

而定位模块的位置解算逻辑始终为所有解算所有卫星定位信息后得到的中间值，因此收到这些反射信号后飞控解算得到的飞机位置也会向比直射信号更远的方向偏移。

3、实际飞行中的影响

当飞机从空旷地带飞入建筑物间且距离一侧墙面较近时，则会出现如下信号情况：直射卫星信号继续为飞机提供正确的位置信息，反射信号为飞机提供错误的、飞机正在远离墙面的位置信息，被遮挡无信号的卫星则无法参与位置修正。

此时定位模块得到的位置状态是飞机正在向远离墙的一侧偏移，因此飞控为了保持位置会自行向墙面侧做修正，表现即为飞机快速自主向墙面偏移。

三、解决方案

此情况虽可通过接入RTK等方式获得一定改善，但目前无法通过软、硬件更新来完全避免。

为减少此情况带来的危险，解决方法有以下几种：

1、建筑物间飞行确保光照充足、飞机朝向墙壁一侧避障有效。

2、建筑物间飞行时密切注意卫星定位误差，做好随时向空旷方向打杆的准备。

3、坚持高空高速、低空低速，低空柔和操纵。

4、风力较弱、有条件情况下提前切入定高（姿态）模式飞行。