無人機測控與信息傳輸技術(shù)發(fā)展綜述

曹正陽 張明

摘 要：隨著科技的不斷進步，信息技術(shù)新時代隨之到來，無人機在我國各個領(lǐng)域得到普遍的應(yīng)用，測控技術(shù)得到了進一步的完善和發(fā)展，其主要是對信息的監(jiān)測、控制和傳輸，工作模式是通過遙控和信息的傳輸實現(xiàn)。工作系統(tǒng)的構(gòu)建模塊主要是數(shù)據(jù)鏈和地面控制兩個，這兩個模塊的水平?jīng)Q定了無人機的性能。

關(guān)鍵詞：無人機;測控技術(shù);信息傳輸技術(shù)

隨著信息時代的到來，無人機技術(shù)在我國慢慢嶄露頭角，其核心技術(shù)就是無人機測控技術(shù)，數(shù)據(jù)線和控制系統(tǒng)是無人機工作系統(tǒng)主要的兩個模塊。無人機在工作時，它由數(shù)據(jù)鏈路完成以確保其傳輸質(zhì)量，它需要強大的能力來抵抗傳輸數(shù)據(jù)信號的干擾，以應(yīng)對復(fù)雜的測量和控制條件。

1 無人機測控的重要技術(shù)

1.1 地面控制

地面控制是無人機測量和控制技術(shù)的關(guān)鍵研究指標之一，無人機的機體相當于電腦的機身、人體的肌肉骨骼，控制站就相當于電腦的處理器、人類的大腦。地面控制站主要是對無人機擬定相應(yīng)的任務(wù)計劃和飛行策略，按照任務(wù)的要求在地面發(fā)出命令來對無人機進行控制，同時根據(jù)無人機做任務(wù)時偵測到的信息、設(shè)備參數(shù)、目標定位、飛行參數(shù)等不斷進行實時飛行命令的調(diào)整。地面控制的研究重點主要是以下幾點：

測控系統(tǒng)通用化及互操技術(shù)——在無人機執(zhí)行不同的任務(wù)時，可能需要不同類型的無人機，所以控制站的構(gòu)建就需要具備兼容性，以滿足無人機在執(zhí)行不同的任務(wù)時能夠通用，可以互相操作的要求。

一站多機控制——從字面上就可理解，站即控制站，機即無人機，利用一個控制站，對同種類或者不同種類的兩個或兩個以上的無人機進行運用和操作。

無人機任務(wù)制定與監(jiān)控技術(shù)——無人機的工作需要實時性，不僅要控制站能夠發(fā)出命令來控制無人機，無人機監(jiān)測后反饋的信息還需要控制站能夠?qū)ζ溥M行實時處理。

便攜結(jié)構(gòu)設(shè)計和裝載技術(shù)——無人機在設(shè)計時需要無人機更快地做出響應(yīng)。

1.2 數(shù)據(jù)鏈路

數(shù)據(jù)鏈路也是無人機測控系統(tǒng)的研究方向之一，同樣，無人機中的數(shù)據(jù)鏈路就相當于電腦的內(nèi)存、人體的神經(jīng)脈絡(luò)。所以，相當于內(nèi)存和神經(jīng)脈絡(luò)的無人機，其功能主要受數(shù)據(jù)鏈路功能的影響。它研究的主要技術(shù)體現(xiàn)在：

“四合一”的一體化技術(shù)——跟蹤、遙測、通信和信息傳輸作為無人機的“四”，在初期時這些都是分開控制的，有各自的信息渠道，這使得無人機的控制很復(fù)雜，隨著“四合一”一體化技術(shù)的使用，降低了無人機操作的復(fù)雜性。

無人機視頻壓縮編碼技術(shù)——無人機中視頻信息的傳導(dǎo)范圍受數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)的影響，數(shù)據(jù)鏈路對其起決定性作用，視頻的壓縮編碼技術(shù)能夠降低傳輸過程中對寬帶的占用，進而提高傳輸?shù)乃俾屎头秶?/p>

數(shù)據(jù)通訊抗干擾傳輸技術(shù)——在信息化時代，電子化產(chǎn)品愈加繁多，使得受到干擾的幾率就會愈大，所以，無人機抗電子干擾能力越好，則其性能越好。

一站多機數(shù)據(jù)鏈技術(shù)——與上文中控制站的一站多機概念相同，能夠有多個無人機同時進行信息的傳輸。

自組網(wǎng)測控通信技術(shù)——無人機在工作過程中，通過其自組網(wǎng)絡(luò)，由線路構(gòu)建的信息通道形成能夠不斷變化的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，使得其能順利完成任務(wù)。

1.3 抗干擾性

無人機測控系統(tǒng)的抗干擾程度是評判無人機優(yōu)劣的關(guān)鍵指標，抗干擾能力越強，越能夠滿足在復(fù)雜的環(huán)境中測控，并且能夠來回的傳輸、執(zhí)行高質(zhì)量的信息和任務(wù)，可以更有效的避免任務(wù)執(zhí)行中止或者傳輸信號受到干擾帶來的經(jīng)濟損失。人為干預(yù)和環(huán)境干預(yù)是抗干擾技術(shù)中需要解決的兩個主要方面，在應(yīng)對人為的干預(yù)時的解決方式有抗干擾編碼的方式，還有直擴方式;信號差的地方，可以對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍進行擴展，來提高無人機工作的質(zhì)量，這是應(yīng)對環(huán)境干擾的一種方式。

2 無人機測控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

早期無人機的測控技術(shù)對各個性能的實現(xiàn)都是有獨立的信息渠道，例如視頻、音頻、圖像、遙控等均有各自特定的工作渠道和操作程序，雖然這樣控制時較為精準，但是操作性和實用性存在較大問題，只能夠完成一些簡單的監(jiān)測和控制的任務(wù)，對于復(fù)雜性的任務(wù)，完成度很小。隨著科技的不斷發(fā)展和進步，現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了“三合一”和“四合一”一體化的技術(shù)，相對來說能夠更加順利和較為簡單的操作就能完成較為復(fù)雜的任務(wù)，尤其“四合一”的技術(shù)，傳輸?shù)男矢咭恍?，使得?shù)據(jù)鏈路的作用得到充分的發(fā)揮。

3 無人機測控技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著經(jīng)濟全球化，信息時代的到來，無人機在軍事上的應(yīng)用愈加廣泛，如此，對無人機的發(fā)展趨勢要求愈高。

首先，靈敏性。信息時代的到來，科技不斷進步，對技術(shù)性的事物要求越來越高，無人機作為航空技術(shù)中的一部分，更是屬于前端科技，所以對其性能的要求標準更高，需要有更完善的測控系統(tǒng)，能夠滿足更加復(fù)雜的條件的測控需求，在軍事上的無人機來說，體積和質(zhì)量越小越好。

其次，傳輸性。信息傳輸?shù)馁|(zhì)量和實效性是在無人機測控時比較重要的要求，尤其是在軍事中，對傳輸過來的信息質(zhì)量和準確性的要求標準更加高，這樣才能對軍事的作戰(zhàn)提供有利的依據(jù)，同時，無人機信號的保密性也要具備，以防敵軍或者第三方切斷、篡改、干擾信息。

第三，通道容量?，F(xiàn)如今網(wǎng)絡(luò)信息的不斷發(fā)展，對無人機的使用功能要求也更加高，通常執(zhí)行的任務(wù)是較為復(fù)雜的，所以，單個無人機一般無法完成指定任務(wù)，大部分是多機聯(lián)用，會產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息量較為龐大，這樣就需要更大的傳輸通道容量，使得任務(wù)能夠準確完成。

4 結(jié)語

信息化時代的不斷發(fā)展，無人機逐漸在世界各個領(lǐng)域得到普遍的應(yīng)用，同時我國的無人機也隨著科技的進步而不斷發(fā)展，但在實際的操作中仍有些缺陷，因此，要根據(jù)無人機測控技術(shù)的發(fā)展和需要，不斷進行技術(shù)的改革和創(chuàng)新，提高我國無人機測控的水平。

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作者簡介：曹正陽（1983-），男，漢族，內(nèi)蒙古包頭人，工程師，研究方向：機械電子工程;張明（1989-），男，漢族，陜西西安人，工程師，研究方向：機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。