GPS 定位系统

  • 原理:现代无人机通常内置 GPS 模块,能获取自身的经纬度坐标,若两架无人机均开启 GPS,可通过无线通信(如 Wi-Fi、蓝牙、专有协议)交换位置数据。
  • 局限性
    • GPS 在室内、高楼密集区或信号遮挡处可能失效。
    • 需确保两架无人机处于同一网络覆盖范围内,且通信协议兼容。

视觉定位系统(如视觉里程计)

  • 原理:利用摄像头和计算机视觉算法,通过识别地面特征(如二维码、标志物)或环境纹理(如树木、建筑物)来估计无人机位置。
  • 适用场景
    • 室内或低光照环境,GPS 不可用时。
    • 需结合 SLAM(同步定位与建图)技术,在动态环境中实现自主导航。

超声波/激光雷达定位

  • 原理:通过超声波或激光雷达测量无人机与地面或其他物体的距离,结合运动模型推算位置。
  • 优势
    • 抗干扰能力强,适合复杂环境。
    • 可用于室内定位或地下作业。

无线信号传输(如 Wi-Fi、LoRa)

  • 原理:若两架无人机均连接到同一网络,可通过 Wi-Fi 信号强度(RSSI)或 LoRa 低功耗广域网(LPWAN)技术估算位置。
  • 挑战
    • 信号易受障碍物干扰,精度较低。
    • 需预先部署信号基站或使用高精度定位协议(如 UWB 超宽带)。

专用定位协议(如 Pixhawk 生态)

  • 原理:在开源飞控(如 Pixhawk)中,可通过 MAVLink 协议交换位置数据,一架无人机发送自身位置,另一架接收并更新地图。
  • 适用场景
    • 无人机集群协同作业(如农业植保、物流配送)。
    • 需实时更新位置图(如 SLAM 地图)。

红外/热成像定位

  • 原理:通过红外传感器检测目标热源,或利用热成像识别无人机热信号。
  • 局限性
    • 成本较高,且受环境干扰(如阳光、热源复杂)。
    • 仅适用于特定场景(如夜间搜索)。

实际应用建议

  • 室内场景:优先选择视觉定位或激光雷达,结合 SLAM 技术实现自主导航。
  • 室外场景:GPS 是最可靠的选择,但需确保通信覆盖。
  • 集群作业:使用 MAVLink 或专用协议(如 DARPA 的 Flyer)实现位置共享。

示例场景

假设两架无人机 A 和 B 需实时跟踪对方位置:

  1. 方案一:无人机 A 通过 GPS 获取位置,通过 Wi-Fi 发送给无人机 B,B 接收后更新地图。
  2. 方案二:无人机 A 和 B 均使用视觉里程计,通过摄像头识别对方标志物,交换位置数据。

注意事项

  • 通信延迟:无线传输可能引入延迟,需优化协议或使用边缘计算减少延迟。
  • 安全性:避免位置数据被恶意截获或篡改。
  • 功耗:高精度定位技术(如 UWB)可能增加能耗,需权衡性能与续航。

通过结合硬件(如 GPS、摄像头)和软件(如定位算法、通信协议),可以灵活实现“无人机看无人机跑哪了”的功能。