Page 119 - 航空电子传感器技术的研究与应用

Research and Application of Avionics Sensor Technology
航空电子传感器技术的研究与应用

了能更好地控制低空飞行器的飞行，也需要大量的传感器。
5G-A 带来的通感一体技术简单理解就是，基于现有的移动通信基站实现通
信，然后借助雷达的感知能力对低空飞行器进行追踪。这里面雷达虽然不属于传

感器的范畴，不过定位确实是一个很大的传感器需求。
我们比较熟知的定位是 GPS。作为全球定位系统，GPS 可以提供飞行器的
位置信息和速度信息，是目前定位技术中最为先进和最为精确的一种。在低空飞
行器自主导航系统中，GPS 是用于确定飞行器位置、导航和航迹规划的基本传感

器。它提供全球定位信息，帮助无人机在三维空间中准确定位。
除了 GPS，在低空飞行器的自主导航系统中用到的传感器包括惯性测量单元
（IMU）、视觉传感器、毫米波雷达、激光雷达（LiDAR）、超声波雷达、红外
传感器、气压计、磁力计和电子气象仪等。

对于低空飞行器来说，自主导航系统感知三维信息非常关键。虽然 GPS 能
够获取经度、纬度和高度，不过有时候 GPS 会受到干扰，于是飞行器上就需要
一种组合的传感器体系用于确认飞行器的姿态。IMU 便能够利用飞行器的姿态、
加速度和角速度等信息来推测其位置和速度，算是 GPS 定位的一种补充。

不过，往往 IMU 确认的位置容易受到积分漂移、温度、制造工艺等方面的
影响，产生一些测量的偏差。因此，在 IMU 起作用时，视觉传感器和雷达的融
合系统在导航中的权重会更高，保障飞行器的安全飞行。
在低空飞行器的自主导航系统中，视觉传感器包括摄像头、红外相机和其他

光学传感器，主要用于视觉导航、避障和实时图像捕捉；激光雷达可用于生成高
分辨率的地形地图，进行三维地图构建、避障和环境感知；超声波雷达可用于近
距离障碍物检测，帮助飞行器提高低高度时的安全性。
和无人机一样，预计光流传感器将会是低空飞行器的重要传感器。光流传

感器是一种基于光学原理的传感器，它可以通过感知光线的变化来实现精准位置
控制。举一个简单的例子，光流传感器在不同的高度向左位移同样的距离，相同
物体在光流传感器相机视野中向右位移的距离是不同的。那么，光流传感器通过
运动物体在成像平面上的像素运动的瞬时速度，从而计算出物体的运动信息以及

高度。
同时，为了保持飞行器时刻处于正常的姿态，各种陀螺仪、加速度计和磁力
计的用量也很大。这里面，陀螺仪能监测三轴的角速度，角度信息的变化能用来

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