无人机的GNSS导航系统高精度定位定向模组M20D实现应急救援技术原理

一、无人机的GNSS导航系统

GNSS技术：全球导航卫星系统(GNSS)是一种基于卫星的定位技术，如美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗系统等。无人机配备GNSS接收器，能够接收多颗卫星发射的信号，并通过计算信号传播时间来确定自身位置。

高精度定位：GNSS导航系统可实现高精度的定位，当使用差分GPS或RTK技术时，定位精度可以达到厘米级别，使得无人机在复杂环境中也能精确飞行和定位。

惯性导航：M20D定向模组集成了惯性导航系统，其中包括陀螺仪和加速度计等传感器。这些传感器可以测量无人机的姿态和运动状态，如旋转角度和加速度变化。

数据融合：M20D定向模组将GNSS定位数据和惯性导航数据进行数据融合。通过融合不同传感器的数据，模组能够提供更准确的飞行姿态、位置和速度信息。

应急救援中的应用原理

目标定位：在应急救援任务中，无人机携带GNSS导航系统和M20D定向模组。首先，GNSS技术能够定位事故现场、灾区、受灾地点等目标位置。

高精度飞行：通过高精度定位信息，无人机可以在复杂环境下进行精确的飞行，包括低空飞行和高楼间的穿越，避免碰撞和干扰。

目标跟踪：借助M20D定向模组的惯性导航功能，无人机能够实时跟踪目标的运动状态，确保目标不会被失去。

信息收集：无人机通过搭载摄像头、红外传感器等设备，可以获取现场的图像、视频和其他信息，为救援指挥部提供实时数据支持。

应急救援协调：整合GNSS导航系统和M20D定向模组的数据，无人机能够向救援指挥部提供精确的目标位置、飞行状态和环境信息，从而协助指挥决策。

深圳晶立弘泰M20D模组基于北云科技新一代22nm制程高性能车规级GNSS SOC芯片Alice,48pin LGA封装，内置高精度测量引擎、导航引擎、MEMS惯性测量单元*以及功能安全处理器,符合ASILB功能安全等级”，支持高性能RTK解算、DR推算"、抗干扰、抗欺骗等功能，能够有效地应对短暂卫星信号干扰、丢失等苛刻环境，提供连续、实时、可信的高精度位置与姿态信息，具有高集成度、高性能、低功耗、小尺寸等特点,可应用于自动驾驶、高级驾驶辅助、车道级导航.无人机、智能机器人、精准农业、测量测绘等领域.

M20D高精度定位定向模组特点

22nm制程GNSS SOC芯片Alice

内置深耦合组合导航算法引擎*

支持DR推算，精度0.8% (1km/2min)*

双天线双频GNSS(1507个通道)

》支持NRTK/PPP-RTK

抗干扰、抗欺骗

》AEC-Q104*

%150 26262 A5IL B

M20D高精度定位定向模组技术优势

内置高精度双频GNSS定位引警

采用bynav REAL(Ransac Enhanced Advanced Location)GNSS定位引擎,内置完好性监测和部分模糊度解算算法，提高了城市环境中多径、干扰条件下的容错率和固定成功率，定位解算结果更加稳健。针对城市环境中多径、干扰等引起的观测值异常，集成了完好性监测和部分模糊度解算算法。该算法可以实时对伪距、载波相位、多普勒观测值进行监测，在异常卫星较多的情况下仍可以准确剔除故障卫星，提高了容错率和固定成功率，定位解算结果更加稳健。

RTK高性能抗干扰、抗欺骗GNSS测量与定位引警

内置SAIF (SmartAdvanced nterferencedeFense)高性能复合于扰抑制技术,性能卓越(65dBc)，支持扫频、单频、多音、窄带、脉冲等多种干扰样式的抗干扰处理，对常见干扰信号如车载防跟踪设备、雷达/机场信号塔等,进行高量化位数的信号预处理与干扰抑制，大幅提升车载场景下高精度定位可用性与完好性。

支持NRTK/PPP/PPP-RTK

支持全部NRTK差分服务,且支持北斗三号B2b PPP解算,支持主流PPP-RTK差分服务。充分利用北斗与GPS、伽利略多频信号,大幅提升PPP收敛速度，提升高精度定位可用性。

支持ASIL B功能安全等级

基于IS026262 ASIL B功能安全设计,选配功能安全IMU,内置功能安全GNSS芯片 (bynavAlice芯片,基于功能安全要求进行了全新的架构设计)及功能安全算法。可为智能汽车、自动驾驶等提供具备系统级功能安全的高精度定位定向。

内置深耦合组合导航算法，支持DR推算*

内置MEMS惯性测量单元，可实现DR推算,在通过短暂遮挡场景中仍可保持高精度位置速度的输出。基于bynav ALice芯片的深耦合组合导航算法,可提高GNSS信号观测质量。

M20D高精度组合导航模组主要特点包括：

1. 高灵敏度和高精度：采用多模GNSS芯片，同时支持北斗、GPS和GLONASS等多个卫星系统，精度可达厘米级和亚米级。

2. 多种定位模式：支持单点定位、差分定位和RTK(实时动态定位)技术，可按需选择不同的定位模式。

3. 小尺寸、低功耗：模组尺寸小，适用于应用场景广泛的嵌入式设备，并具有低功耗、高可靠性等优点。

4. 防震抗干扰：具有优秀的抗震性能和抗干扰能力，适用于各种恶劣的环境条件。

北斗高精准定位模组可以应用于航空、航天、地质、环境、气象、灾害监测和预警等领域，支持各类定制化解决方案，并有广泛的应用前景。

规格指标

系统

全系统：GPS、BDS、GLO、GAL、QZSS、IRNSS

通道数

1507 通道( 含750FuSa 通道)

信号跟踪

DR推算精度* 6

水平定位精度(RMS)

高程定位精度(RMS)

定向精度(RMS) 0.1° /1m 基线

最大数据速率

首次定位时间

组合解算延迟

对外接口

物理和电气

环境及其他

型号及功能

抗干扰功能

• 抗欺骗功能 • 功能安全 • 车规 • 内置差分服务 • RTC 上述功能均为选配

备注：

1. 典型值。性能规格受制于GNSS系统特性，卫星几何分布，基线长度，多径效应和干扰;

2. 典型值。无历书或星历，没有概略位置或时间;

3. 典型值。保存历书和最近星历且已知大概位置和时间;

4. 授时功能可选，精度不包括由于 RF 或天线带来的零值;

5. 典型值。不含天线馈电与外接设备功耗;

6. 接里程计，使用车载模型;

7. 使用高速通信接口。

审核编辑 黄宇