無人機遠程控制研究與應(yīng)用

趙靜宇　李洪亮

摘要：通過對無人機遠程控制鏈路幾種情況的原理的分析，為我們深入理解無人機遠程控制提供了一定的幫助，進而掌握各種不同鏈路的功能，為實際應(yīng)用提供了理論依據(jù)，對無人教學(xué)提供了豐富的資料。

關(guān)鍵詞：無人機;遠程控制;研究與應(yīng)用

中圖分類號：V279

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）02-0013-02

0引言

無人級遠程控制，對于不同級別的無人機，鏈路是不大一樣的。但它不能擺脫點對點通信和數(shù)據(jù)鏈路。點對點通信實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中任意兩個用戶之間的信息交換。當車站接收到數(shù)據(jù)和點對點通信的識別信息時，比較系統(tǒng)號和地址號。當系統(tǒng)號和地址號符合本地條件時，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩艚K端。否則，數(shù)據(jù)將被丟棄，不會傳輸?shù)接脩艚K端。在點對點通信中，只有一個用戶接收信息。點對點連接是兩個系統(tǒng)或進程之間的專用通信鏈路。而數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)，全稱為管制員一飛行員數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)，其主要功能是管制員與飛行員之間利用數(shù)據(jù)代替話音的空中交通管制手段，其應(yīng)用可以空中交通服務(wù)設(shè)施提供了數(shù)據(jù)鏈通信服務(wù)，包括標準格式的放行，申請，報告等”?？梢詮浹a話音通信的信道擁擠、誤解、信號聽錯、信號失真，信號破壞，以文本形式為飛行員提供當時的管制信息。文中以將重點研究無人機的鏈路通信系統(tǒng)和應(yīng)用。

1無人機鏈路系統(tǒng)

控制站與無人機之間進行的實時信息交換需要通過通訊鏈路系統(tǒng)來實現(xiàn)。地面控制站需要將指揮、控制以及任務(wù)指令及時地傳輸?shù)綗o人機上;同樣，無人機也需要將自身狀態(tài)以及相關(guān)任務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)回地面控制站。無人機系統(tǒng)中的通訊鏈路也稱為數(shù)據(jù)鏈。

根據(jù)傳輸方向，無人機數(shù)據(jù)鏈可分為上鏈和下鏈。上行鏈路主要完成地面站到無人機的遙控命令的傳輸和接收，下行鏈路主要完成無人機到地面站的遙感數(shù)據(jù)和紅外或電視圖像的傳輸和接收，并根據(jù)定位信息的傳輸利用上下鏈路進行測距。數(shù)據(jù)鏈路的性能直接影響無人機的性能。

衡量無人機數(shù)據(jù)鏈路是否優(yōu)秀主要通過幾點：

（1）是否具有跳頻擴頻功能。

（2）是否具有存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能。

（3）是否具有數(shù)據(jù)加密功用。

（4）是否具有高速率。

（5）是否具有低功耗，低誤碼率和高接收靈敏度。

軍用無人機的通訊鏈路系統(tǒng)可以很復(fù)雜，包括很多條鏈路。有指揮部到地面站的，地面站到無人機的，無人機到衛(wèi)星的，衛(wèi)星于是指揮部的，機群中無人機之間的等。

民用：無人機的通訊鏈路系統(tǒng)一般很簡單，就2到3條鏈：

第1條就是我們手里的RC遙控器和無人機上的遙控接收機構(gòu)成的，上傳的單身鏈路;我們?nèi)税l(fā)指令，飛機接收指令;用于視距內(nèi)控制"飛機。

第2條就是我們常說的數(shù)傳，由筆記本連接的一個模塊和飛機上的一個模塊構(gòu)成雙向鏈路;我們?nèi)税l(fā)修改航點等指令，飛機收;飛機發(fā)位置、電壓等信息，我們收;用于視距外控制飛機。

航拍類的無人機還有第3條鏈，就是我們常說的圖傳，由飛機上的發(fā)射模塊和地面上的接收模塊構(gòu)成的，下傳的單向鏈路;、飛機發(fā)圖像，我們收圖像;用于監(jiān)控攝像頭方向和效果2。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，無人機的控制將網(wǎng)絡(luò)化，所以將來的無人機鏈路一定會擺脫一條條鏈同、一根根線，那將是一個信息的網(wǎng)，再不受今天這種距離與頻率的限制。

2RC遙控器簡介及系統(tǒng)組成

RC遙控主要用于視距范圍內(nèi)地面人員對飛行器的手控操縱。也是目前大多數(shù)據(jù)消費級無人機飛行必備的一條數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。RC遙控設(shè)備分為遙控發(fā)射機和接收機兩部分，配對后使用。

2.1遙控發(fā)射機

遙控發(fā)射機外部有一根天線，遙控指令就是通過機殼表面的桿、開關(guān)和按扭，經(jīng)過內(nèi)部電路的調(diào)制、編碼，再通過高頻信息放大電路由天線將電磁波發(fā)射出去的。

2.2遙控接收機

遙控接收機是安裝在飛行器上用來接收無線電信號的。它會處理來自遙控發(fā)射機的無線電信號，將所接收的信號進行放大、整形、解碼，并把接收來的信號轉(zhuǎn)換成舵機與電調(diào)可以識別的數(shù)字信號，傳輸給舵機與電調(diào)，這樣無人機就會通過執(zhí)行機構(gòu)來完成我們發(fā)出的動作指令。

3數(shù)傳鏈路

無人機的數(shù)傳鏈路由數(shù)值模塊組成。它是由地面站計算機連接的一個模塊和飛機上的另一個模塊構(gòu)成的雙向鏈路。我們?nèi)税l(fā)修改航點等指令，飛機收;飛機發(fā)位置、電壓等信息，我們收無線數(shù)傳電臺是采用數(shù)字信息處理、數(shù)字調(diào)制解調(diào)等技術(shù)，具有前向糾錯、均衡軟判決等功能的無線數(shù)據(jù)傳輸電臺。無線數(shù)傳電臺分模擬和DSP兩種技術(shù)。

4圖傳鏈路

用于航拍類的無人機需要安裝圖傳鏈路，它是飛由機上的圖傳發(fā)射模塊和地面上的圖傳接收模塊構(gòu)成的，下傳的單向鏈路。飛機發(fā)圖像，我們收圖像，用于監(jiān)控攝像頭方向和效果。

正是有了圖傳后，我們才在操縱無人機時獲得了身臨其境的感覺?，F(xiàn)有的圖傳主要有模擬和數(shù)字兩種。5結(jié)束語

一般情況下，采用無線電波無人機的可操控范圍通常僅限于1公里左右。除了飛行距離受限外，信號容易受到障礙物阻擋，抗干擾能力差。而采用4.5G移動網(wǎng)絡(luò)，無人機只要在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方都可被操控飛行，甚至可以實現(xiàn)超視距飛行;這也同時讓無人機具備了極佳的抗干擾能力，大幅提高了無人機飛行安全性。

近幾年，無人機行業(yè)發(fā)展迅速，在交通運輸、農(nóng)業(yè)植保、搶險救災(zāi)、工業(yè)生產(chǎn)、媒體娛樂等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。伴隨著無人機應(yīng)用的廣泛開展，原先的無人機與遙控器之間的點對點通信方式已經(jīng)無法滿足需求，通過移動網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)無人機成為發(fā)展趨勢。4.5G商用網(wǎng)絡(luò)為無人機的超視距控制、數(shù)據(jù)傳輸和飛行提供了有力保障。

未來，新一代5G網(wǎng)絡(luò)具備的超大帶寬、超低時延、高可靠、廣覆蓋特性將賦予無人機更多的能力，在交通、物流、安防、植保等領(lǐng)域，無人機的應(yīng)用會逐步拓寬，最終構(gòu)建成為真正的“網(wǎng)聯(lián)天空”。5G時代將開啟無人機等眾多行業(yè)的藍海市場。

參考文獻

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