低空混合障碍下无人机通信终端自主着陆远程导航系统设计

来源：计算机测量与控制杂志2026年第7期北京时间：

作者：张爱生,廖伟国

单位：广州软件学院 软件与人工智能学院

摘要：针对无人机在城郊工业园区、建筑群密集区等典型低空混合障碍场景下执行设备巡检、物资投送等任务时,面临的导航信号失锁、着陆精度失准等严峻工程难题,设计并实现了一套高可靠性的无人机通信终端自主着陆远程导航系统。本系统面向实际应用,硬件层面采用机载端-地面站协同架构,将支持4G/5G及专用无线数传的通信终端与GNSS模块分区隔离安装,并增设电磁屏蔽隔层,从物理隔离与电磁防护双维度规避干扰。定制化串口协议与STM32H743微处理器交互,临时存储通信中断时的关键定位数据,避免数据丢失导致的导航断连。地面数据接收中心配置工业级服务器、同频段无线数传接收模块及实时显示终端,确保数据传输稳定。在算法层面,融合PNP定位与扩展卡尔曼滤波的导航算法,结合视觉定位与多传感器数据融合,提升复杂环境下着陆精度与鲁棒性。实飞实验结果表明,该方法将滚转角、俯仰角、偏航角分别控制在[-1.5°-0.5°]、[-0.5°-0.5°]、[-2°-2°]范围内,均表现出最优的稳定性和精度,能有效抵抗低空障碍带来的干扰。并通过该方法能够精准控制无人机姿态,使得最终着陆点坐标与理想着陆点坐标一致,为(30m,4m,10m),能够满足无人机精准作业需求,为变电站设备巡检等低空任务提供可靠的导航技术支撑。

关键词：低空混合障碍;无人机通信终端;自主着陆;远程导航;PNP定位;扩展卡尔曼滤波