Аналіз методів автономної навігації БПЛА в умовах відсутності GPS-сигналу

Abstract

У статті представлено систематизований огляд та порівняльний аналіз сучасних методів автономної навігації безпілотних літальних апаратів (БПЛА) в умовах відсутності GPS-сигналу. Розглянуто основні методи автономної навігації: візуальні (оптичний потік, візуальна одометрія, візуальний SLAM), інерційні (на основі IMU), лідарні (LiDAR SLAM), радарні, радіочастотні (UWB, Wi-Fi, BLE), а також гібридні мультисенсорні системи. Особливу увагу приділено характеристикам навігаційних систем: точності позиціонування, затримці обробки, вимогам до обчислювальних ресурсів, надійності в різних умовах та рівню енергоспоживання. Розглянуто різні варіанти застосування для кожного методу, також визначено можливості використання з урахуванням технічних обмежень БПЛА. Наведено результати порівняльного аналізу, що дозволяє систематизувати переваги і недоліки окремих рішень залежно від типу середовища, обчислювального бюджету та цільової задачі. Окремо проаналізовано сучасні тенденції, а саме зростання ролі адаптивних систем із сенсорним злиттям та залучення методів машинного навчання. Визначено основні виклики, що сповільнюють широке впровадження аналізованих систем у практичне застосування, а саме відсутність уніфікованих методик тестування, енергоспоживання складних систем, нестача реалістичних датасетів, проблема інтеграції алгоритмів у різні системи керування. Визначено перспективні напрями подальших досліджень, які включають розробку енергоефективних навігаційних рішень, інтеграцію глибокого навчання, створення спеціалізованого апаратного забезпечення. Отримані результати мають практичне значення для інженерів, розробників та дослідників, які працюють над підвищенням автономності БПЛА в умовах відсутності GPS.