Помехозащищённая навигация на аппарате до 10 кг: приёмник, инерциальная система и антенна

Три узла — три разные задачи

Приёмник с контролем целостности анализирует спектр и согласованность сигналов, замечает глушение и подмену и сообщает о них полётному контроллеру. Помеху он не побеждает, но не даёт аппарату поверить ложным координатам. Это самый дешёвый уровень: функция встроена в приёмники профессионального класса.

Инерциальная система ведёт аппарат, когда спутникового решения нет вовсе. Как долго — определяет класс гироскопов.

Антенна с управляемой диаграммой (CRPA) — единственный из трёх узлов, который сохраняет приём под глушением: она формирует провал диаграммы в сторону источника помехи. Она же самая тяжёлая и дорогая.

Инерциальная система: считают дрейф, а не точность

Точность курса в паспорте указана при работающем GNSS. Без спутников важна другая цифра — нестабильность нуля гироскопа: от неё зависит, как быстро накапливается ошибка курса и координат. У бытовых модулей счисление держится секунды, у тактических — минуты.

Порядок величин виден на двух системах из таблицы. При нестабильности 3 °/ч за десять минут без спутников курс уходит примерно на полградуса, при 0,1 °/ч — меньше чем на две сотых. Ошибка координат растёт быстрее курса: к ней добавляется интегрированная ошибка акселерометров, поэтому реальное время счисления проверяют испытанием, а не пересчётом паспорта.

Нестабильность нуля — по карточкам каталога; у позиций SBG в опубликованных данных её нет. Волоконно-оптический гироскоп дрейфует на порядок медленнее MEMS, но весит в разы больше.

Антенная решётка: где её предел

CRPA подстраивает амплитуду и фазу сигнала каждого элемента в реальном времени. Решётка из N элементов подавляет до N−1 источников помехи: четырёхэлементная — до трёх, семиэлементная с центральным элементом — до шести. Цена — габарит и масса: семиэлементная решётка — оборудование тяжёлых платформ, а компактная четырёхэлементная на аппарате до 10 кг уже на пределе по массе и месту.

Решётка работает только в паре с блоком обработки или приёмником с несколькими входами: обычный одноантенный модуль к ней не подключить. Поэтому CRPA выбирают сразу комплектом, и в бюджет массы идёт не только антенна, но и электроника с кабелями.

Что ставится на аппарат до 10 кг

Рабочий набор — многочастотный многосистемный приёмник с контролем целостности, инерциальная система MEMS среднего класса и продуманное поведение при потере навигации. CRPA добавляют там, где масса позволяет и помеха ожидается направленной.

Два пункта не стоят денег. Первый — размещение антенны: вынос за корпус, экран под ней и удаление от видеопередатчика дают выигрыш, сравнимый с заменой приёмника. Второй — прошивка: PX4 и ArduPilot умеют вести аппарат при потере навигационного решения, но сценарий задаётся параметрами, и его проверяют на стенде до вылета.