無人機地面遙控遙測系統(tǒng)研究

吳懷進(jìn)

南京拓恒無人系統(tǒng)研究院有限公司 江蘇南京 211100

前言：對于無人機而言，其在很多領(lǐng)域中都能夠得到應(yīng)用，其中軍用領(lǐng)域是不能不提地，由于無人機能夠?qū)ΡO(jiān)視與作戰(zhàn)的任務(wù)進(jìn)行完成，同時對戰(zhàn)場的情報進(jìn)行收集，并準(zhǔn)確的實施攻擊，因此在零人員傷亡的戰(zhàn)爭理念下，無人機的用武之地較為廣闊。不僅如此，在民用領(lǐng)域內(nèi)，無人機也能夠發(fā)揮自身的作用，其地面遙控遙測系統(tǒng)能夠在公路巡視、水災(zāi)監(jiān)視、氣象探測等工作中發(fā)揮作用，還可以對一些突發(fā)事件進(jìn)行處理，解放人力，保證人們的安全。據(jù)此，本文分析了無人機地面遙控遙測系統(tǒng)的相關(guān)問題，具備較強的現(xiàn)實意義。

1 無人機地面遙控遙測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在對整體問題進(jìn)行研究前，應(yīng)該在一定程度上明確無人機地面遙控遙測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。無人機地面遙控遙測系統(tǒng)隸屬于無人機總體系統(tǒng)當(dāng)中，無人機總體系統(tǒng)包括五個重要的組成部分，首先為地面站系統(tǒng)，其次為有效載荷系統(tǒng)，再次為飛行器系統(tǒng)，再次為回收系統(tǒng)，最后為數(shù)據(jù)通信鏈路系統(tǒng)。在這五個組成部分中，地面遙控遙測系統(tǒng)獨自涵蓋兩個部分，無論是地面站系統(tǒng)還是數(shù)據(jù)通信鏈路系統(tǒng)都包括在其中，由此可見無人機地面遙控遙測系統(tǒng)在無人機系統(tǒng)中的重要地位。正如前文所說，無人機地面遙控遙測系統(tǒng)的性能決定著無人機整體系統(tǒng)的性能，因此需要對無人機地面遙控遙測系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致的分析[1]。

無人機地面遙控遙測系統(tǒng)能夠在對遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、顯示的基礎(chǔ)上根據(jù)需求對其進(jìn)行回放，如此就能夠通過相關(guān)設(shè)備對遙控指令進(jìn)行發(fā)送，為地面操縱人員提供幫助，讓他們監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)，一旦出現(xiàn)了緊急情況，就可以合理的對問題進(jìn)行解決，減少損失。傳統(tǒng)無人機的遙控遙測鏈路與通用的航空遙控遙測通信鏈路存在相同的特點，但是由于無人機的類型較多，所以其涵蓋的范圍也較為廣闊。如下圖：

圖1 無人機地面遙控遙測系統(tǒng)構(gòu)成圖

由圖可以看出，無人機遙控遙測系統(tǒng)包含了從空到地的鏈路，同時還包含著從地到地的鏈路，甚至連一些衛(wèi)星鏈路都涵蓋在其中[2]。

2 無人機地面遙控遙測系統(tǒng)的設(shè)計與未來發(fā)展

2.1 軟件系統(tǒng)界面設(shè)計

對于無人機地面遙控遙測系統(tǒng)而言，需要合理的對其進(jìn)行設(shè)計。從軟件系統(tǒng)界面的角度來看，地面操作人員想要有效的實施飛行控制就必須要通過無人機地面遙控遙測系統(tǒng)界面來完成，所以在設(shè)計時應(yīng)保證系統(tǒng)界面的直觀性，在無人機起飛之前，工作人員需要在地面站對相關(guān)的飛行航線進(jìn)行規(guī)劃，之后將航線完全的上傳到無人機當(dāng)中，當(dāng)無人機能夠根據(jù)預(yù)先的飛行狀態(tài)進(jìn)行飛行，就算達(dá)成了目標(biāo)。在飛行過程中，應(yīng)根據(jù)遙測數(shù)據(jù)來完成導(dǎo)航定位，保證能夠在確定無人機位置的基礎(chǔ)上，通過設(shè)備對其進(jìn)行操控。在無人機完成了具體的飛行任務(wù)后，工作人員也需要對飛行回放進(jìn)行觀看，明確任務(wù)執(zhí)行的效果，因此需要在無人機地面遙控遙測系統(tǒng)軟件界面設(shè)計中保持嚴(yán)謹(jǐn)性。

2.2 系統(tǒng)調(diào)試模塊設(shè)計

對于系統(tǒng)調(diào)試模塊來說，其主要能夠明確無人機與地面站的通信質(zhì)量，所以需要結(jié)合實際情況不斷改進(jìn)系統(tǒng)調(diào)試模塊，對航點信息進(jìn)行發(fā)送，在系統(tǒng)前期階段及起飛階段中，也應(yīng)完成故障檢查的工作[3]。系統(tǒng)應(yīng)對通信端口以及相關(guān)的波特率進(jìn)行設(shè)計，在設(shè)置時需要以發(fā)送數(shù)據(jù)的方式為基礎(chǔ)，明確定時時間的基本間隔，根據(jù)不同數(shù)據(jù)格式來清除緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，及時清除緩沖區(qū)數(shù)據(jù)也有利于保證通信效果，所以應(yīng)在設(shè)計過程中對這些問題進(jìn)行注意。

2.3 航跡規(guī)劃模塊設(shè)計

對于航跡規(guī)劃模塊而言，其具有著豐富的功能，包含航線操作及航點管理等等，同時擴展功能也需要包括在其中。為了對繪制航線的信息進(jìn)行顯示，應(yīng)在設(shè)計過程中對航點表進(jìn)行建立，而在無人機完成了飛行任務(wù)之后，還需要對飛行航線信息進(jìn)行保存，從而更加直觀的對航線進(jìn)行繪制與展示。

2.4 數(shù)據(jù)回放模塊設(shè)計

整體的飛行過程離不開回放，數(shù)據(jù)回放功能模塊的設(shè)計也具備一定難度，所以需要在設(shè)計過程中使數(shù)據(jù)回放功能模塊具備基礎(chǔ)功能，并在此基礎(chǔ)上合理分類，實現(xiàn)航跡在現(xiàn)實中的靜態(tài)回放和動態(tài)回放。在動態(tài)回放的過程中，需要通過設(shè)計實現(xiàn)啟?？刂频裙δ?，另外在對航跡進(jìn)行回放的過程中，還應(yīng)對航跡中的航點經(jīng)緯度信息進(jìn)行體現(xiàn)，所以需要分別設(shè)置不同的區(qū)域，包括狀態(tài)區(qū)與回放顯示區(qū)等等。

2.5 未來的發(fā)展

從未來發(fā)展的角度來看，無人機雖然已經(jīng)在多個領(lǐng)域中得到了較為廣泛的應(yīng)用，但是其無論是在技術(shù)方面還是在系統(tǒng)設(shè)計方面都還存在著較大的發(fā)展空間，作為無人機系統(tǒng)的重要組成部分，地面遙控遙測系統(tǒng)的持續(xù)設(shè)計也具有較強的現(xiàn)實意義，未來發(fā)展勢必會向著通用化的方向不斷對功能進(jìn)行改善，所以應(yīng)對遙控設(shè)備與型號完全連接的局面進(jìn)行改變，將虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航技術(shù)融入到無人機地面遙控遙測系統(tǒng)當(dāng)中，也就是通過無人機的遙控遙測地面站對無人機的飛行狀態(tài)進(jìn)行接收，在接收了數(shù)據(jù)后，需要將其輸入到虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航界面中，從而對空中無人機的飛行狀態(tài)進(jìn)行真實模擬，另外還應(yīng)通過地理信息系統(tǒng)來實現(xiàn)在地圖中對航跡進(jìn)行規(guī)劃的具體行為。

3 結(jié)語

綜上所述，地面遙控遙測系統(tǒng)的任務(wù)在于對無人機的飛行狀態(tài)以及工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，在明確了數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，能夠為無人機飛行任務(wù)的完成提供幫助，讓他們監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)，一旦出現(xiàn)了緊急情況，就可以合理的對問題進(jìn)行解決，減少損失。在無人機起飛之前，工作人員需要在地面站對相關(guān)的飛行航線進(jìn)行規(guī)劃，之后將航線完全的上傳到無人機當(dāng)中，當(dāng)無人機能夠根據(jù)預(yù)先的飛行狀態(tài)進(jìn)行飛行，就算達(dá)成了目標(biāo)。