Проверенный куратор набора на службу
Карта профессий
01 · Спутниковое позиционирование

Навигация БПЛА: как беспилотник определяет своё положение

БПЛА определяет своё положение по данным сразу из нескольких источников: спутниковой навигации, инерциальных датчиков, камер и карт.

Как БПЛА определяет своё положение Задать вопрос

Какие данные доступны и насколько они точны, зависит от датчиков, условий и устройства конкретного БПЛА.

GNSS / IMU / камера / LiDARизмеренияSensor Fusionположение + скорость + ориентациякарта / геопривязка
Результат
доступные источники
GPS
ГЛОНАСС
Galileo
BeiDou
глобальная привязкакоординатыскоростьвысота

GNSS даёт БПЛА глобальные координаты

GPS, ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou относятся к спутниковым навигационным системам GNSS. Приёмник определяет положение БПЛА по спутниковым сигналам.

GPSГЛОНАССGalileoBeiDou
01координаты
02широта
03долгота
04высота
05скорость

GNSS работает хуже там, где спутниковый сигнал ослаблен или отражается:

помещениетоннель / подземное пространствовысотная застройка · urban canyonгорная местностьотражающие поверхности · multipath
RTK · Real Time KinematicКоррекция в реальном времени

Использует корректирующие данные, чтобы точнее определить координаты GNSS. В системе может применяться базовая станция.

PPK · Post Processing KinematicКоррекция после полёта

Корректирует уже собранные измерения после полёта.

В качестве примеров здесь показаны u-blox F9P и PX4.

02 · Инерциальная навигация

IMU, движение и накопление ошибки

IMU быстро измеряет движение и ориентацию. Без внешней коррекции ошибка постепенно накапливается.

IMUИзмеряет движение

Ускорение и угловая скорость.

INS / ИНСОценивает положение и движение

Положение, скорость и ориентация.

Если GNSS недоступен, инерциальная система продолжает отслеживать движение, но её ошибка со временем растёт.

Почему накапливается ошибка

Даже небольшая погрешность со временем превращается в заметное смещение.

погрешностьрасчётдрейфкоррекция по GNSS / камере
Пример оборудованияЛаборатория Микроприборов

ГКВ-5 — пример IMU, ГКВ-6 — пример INS/GNSS-интеграции.

ГКВ-5ГКВ-6IMRNovAtel IE
Что измеряют датчикиосновные данные
Акселерометр

Измеряет линейное ускорение.

Гироскоп

Измеряет угловую скорость.

Магнитометр

Помогает определить направление по магнитному полю.

Барометр

Помогает оценивать изменение высоты по давлению.

положениескоростьориентациякурскрентангаж
Как INS помогает привязывать данные к местности
INS + камера → геопривязка изображенийINS + LiDAR → геопривязка облака точекположение + ориентация → привязка к местности
03 · Визуальная навигация

Visual Odometry, VIO и Sensor Fusion

Камера отслеживает движение по изображению, IMU — по инерциальным измерениям, а Sensor Fusion объединяет эти данные.

Visual Odometry

Visual Odometry определяет перемещение камеры по изменениям между последовательными кадрами.

камеракадрысопоставлениеотносительное движение
VIO · Visual-Inertial Odometry

VIO объединяет данные камеры и IMU: изображение помогает уменьшать накопление ошибки инерциальной системы.

камера + IMU → VIO → оценка движения и ориентации
АбсолютноеGNSSглобальная привязка
ОтносительноеVO / IMUизменение положения
СовместноеSensor Fusionположение и движение

Если GNSS недоступен, движение и положение можно оценивать с помощью INS, Visual Odometry и VIO. При этом VIO не заменяет GNSS во всех случаях. Wheelies NoGPS — пример VIO-системы.

Как Sensor Fusion объединяет данныевыберите источник
GNSS

Даёт глобальные координаты и положение.

GNSSIMUкамераLiDARбарометрмагнитометр→ Sensor Fusion → общая оценка положения и движения
Как работает Visual Odometry+
feature-based methodсравнивает характерные точки на изображениях
direct methodсравнивает изменения яркости изображения
hybrid methodсочетает несколько подходов
feature matchingсравнивает визуальные признаки между кадрами
Что ещё используется при расчётах+
Essential Matrixописывает геометрическую связь между кадрами
PnPоценивает положение камеры по пространственным соответствиям
Bundle Adjustmentуточняет положение камер и пространственных точек
Pose Graph Optimizationуточняет последовательность рассчитанных положений
04 · Карты и геопривязка

Карта помогает понять где находится БПЛА

Карта связывает координаты с реальной местностью, а Map Matching помогает уточнять положение по знакомым признакам.

Привязка к местностикоординаты → карта → уточнение
Map Matching

Система сравнивает наблюдаемые признаки местности с картой и уточняет положение.

Как GIS связывает данные с картой

GIS помогает связать координаты и измерения с цифровой картой, рельефом и 3D-моделью местности.

координатыгеопривязкацифровая картапространственный слой
ArcGIS Flightкарты и рельеф
Terrain Followмодель рельефа
QGroundControlнавигационные данные
AirData UAVжурналы и состояние GNSS
Другие способы навигацииЕщё четыре подхода
ГеомагнитнаяМагнитная картаСистема сравнивает локальное магнитное поле с магнитной картой Земли.
Корреляционно-экстремальнаяЭталонная картаСистема сравнивает наблюдаемый рельеф или другое поле с заранее известным эталоном.
ГравиметрическаяПоле тяжестиСистема сравнивает локальные изменения поля тяжести с гравиметрической картой.
AQNav · SandboxAQКвантово-магнитный подходПодход использует квантовый магнитометр, магнитные карты и алгоритмы обработки данных. Для него требуется специализированное оборудование.
Как всё работает вместе
GNSS + RTK / PPK → глобальные координатыIMU / INS + VIO → относительное движениеSensor Fusion → общая оценка положения и движенияGIS + Map Matching → геопривязка и уточнение
Частые вопросы

Коротко о навигации БПЛА

Короткие ответы на основные вопросы о навигации БПЛА.

Что входит в систему навигации БПЛА?+
Набор зависит от конкретного БПЛА. Система может использовать GNSS, инерциальные датчики, камеру, LiDAR, барометр, магнитометр, карты и алгоритмы объединения данных.
Чем GNSS отличается от GPS?+
GNSS — общее понятие для глобальных спутниковых навигационных систем, а GPS — одна из таких систем наряду с ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou.
Зачем БПЛА нужна IMU, если есть GPS?+
GNSS помогает определить глобальное положение, а IMU быстро отслеживает движение и ориентацию. Вместе они дополняют друг друга.
Что такое drift?+
Это ошибка, которая постепенно накапливается из-за неточности инерциальных измерений и последующих расчётов.
Что такое Visual Odometry?+
Visual Odometry определяет перемещение камеры по тому, как меняется изображение между последовательными кадрами.
Что такое VIO?+
VIO объединяет изображение с камеры и данные IMU, чтобы точнее отслеживать движение.
Что такое Sensor Fusion?+
Sensor Fusion объединяет данные нескольких датчиков и навигационных источников, чтобы получить общую оценку положения, движения и ориентации.
Чем RTK отличается от PPK?+
RTK использует корректирующие данные во время работы, а PPK — уже после того, как измерения собраны.
Может ли БПЛА ориентироваться без GPS?+
Да. Для этого могут использоваться INS, Visual Odometry, VIO, LiDAR, карты и другие источники. Насколько точно и стабильно это работает, зависит от их сочетания.
Что такое Map Matching?+
Map Matching сравнивает наблюдаемые признаки местности с картой и помогает уточнить положение.
Подробнее по теме

Другие материалы о БПЛА

Отдельно можно почитать об устройстве БПЛА, программном обеспечении и работе оператора.

01
Как устроен БПЛАФизические узлы, датчики и основные подсистемы аппарата.
→
02Разработка ПО для БПЛАКак ПО работает с бортовыми системами и сенсорами.→ 03Оператор БПЛАКак оператор работает с навигационными данными и наземной системой.→ 04Все направления БПЛАОсновные технологии, специальности и материалы о БПЛА.→

Остались вопросы о навигации БПЛА?

Задайте вопрос о GNSS, IMU, VIO, Sensor Fusion, LiDAR или работе с картами.

Задать вопрос

ПРОФБПЛА · обновлено 8 сентября 2026 года