最近,在《GPS World》有篇文章,很有意思,它的題目是:“兩個PNT比一個更好”。這個問題,在我們所討論的GNSS多星座應用比單個星座要好,有異曲同工之妙。無人機上裝有兩個PNT設備的問題,提出來了,因為這是個非常現實的問題。有人提出,既然已經安裝了非常好的PNT設備(意指專門的飛行導航儀)來駕駛飛機,為什么不使用這個PNT設備來直接裝載成為有效載荷呢?那么,無人機安裝專門的飛行導航儀有沒有必要?這涉及到需要和可能。
既然已經安裝了非常好的PNT設備(意指專門的飛行導航儀)來駕駛飛機,為什么不直接使用這個PNT設備來直接裝載成為有效載荷呢?出于多種原因,這可能不是一個好主意。其理由有若干:
1. 重新認證。飛行導航儀與無人機有效載荷合體,似乎是個好主意,但是改裝導航裝置是飛行控制系統的一部分,存在風險,飛機的飛控系統必須重新認證,以確保飛行安全不存在風險。盡管無人機在安全方面的限制不如有人駕駛飛機嚴重,但如果墜毀在人口稠密的地區,它仍然可能造成財產損失,甚至造成人員傷亡與生命損失。美國聯邦航空管理局擁有眾多標準,如軟件DO-178、硬件DO-254,和測試DO-160,確保航空電子設備的設計和測試能夠安全運行實施。每次修改,無論大小如何,都必須遵循這些標準,并且可能需要對飛機的適航性進行昂貴的重新認證。
2. 性能要求。這些因每個任務而異。飛行控制系統包括一個導航設備,該導航設備是根據飛機的特殊要求選擇的。這些不一定符合有效載荷的需求。例如,考慮俯仰、橫滾和偏航感知測量精度。確定相機指向角度所需的精度可能與水平飛行所需的精度不同。
3. 可互換性。特定的無人機可以有多個有效載荷來執行不同的任務。相反,特定的任務有效載荷可以調整并安裝在幾種不同的無人機上。使第二個PNT設備與有效負載相匹配,可以使其在與有效負載一起移動到不同的UAV時與之保持在一起。這可以降低擁有和運營的總成本,因為與使單個PNT設備適用于所有情況所需的適配工作和設計更改相比,第二個設備的額外成本很小。
4. 在PNT設備中可能缺少T(授時功能)。通常,用于飛機飛行的導航設備,不需要精準的內部振蕩器來提供時間和/或頻率。但是,大多數有效載荷都可以從時間/頻率分量中受益,以增強任務性能。由GNSS接收機提供的精確時間控制,具有低g靈敏度的低相位噪聲振蕩器,可以大大提高任何雷達或通信系統的有效載荷性能。
5. 技術升級。微機電系統(MEMS),慣性傳感器,照相機,激光雷達,雷達和其他傳感器都在飛速發展,并且每年都有更好的技術可用。飛行控制系統以不同的速度發展-主要是由于飛行認證過程,也是由于缺乏駕駛需求。無人機可以使用他們現在擁有的設備很好地導航。單獨的有效載荷PNT設備使系統設計人員可以跟上技術發展的步伐,在不中斷導航系統的情況下為任務選擇最新和最佳的方法。
總之,兩個PNT設備同時應用不會對SWAP產生影響,也不會顯著提升成本,因為GNSS接收機和慣性導航系統不再是大型的昂貴物品。第二個PNT設備通常很小,重量也不大,功耗也不高幾瓦的。當可移動有效載荷不共享飛機飛行的PNT數據時,連接器和線束也更少,因此重量的增加幾乎可能為零。PNT設備可以通過分離器在飛機上共享天線,因此無需另外放置天線。正如解決問題時常常說,“兩個腦袋比一個腦袋好用”一樣,在無人機中擁有兩個PNT設備通??赡苁莻€更好的解決方案。