淺析基于WLAN 技術(shù)的無人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

◎白子墨 賈雪

一、概念界定

無人機(jī)：主要由無人機(jī)、控制站等部件組成的系統(tǒng)。其還包括固定翼和旋翼。后者具有垂直起降能力，機(jī)動性強(qiáng)，能在空中盤旋、升降和大轉(zhuǎn)彎。目前來看，多軸無人機(jī)作為先進(jìn)的立體便攜式監(jiān)測設(shè)備平臺，較傳統(tǒng)的固定球形、槍式攝像機(jī)及其他監(jiān)測設(shè)備具有靈活性和主動性有壓倒性的優(yōu)勢，并且可以根據(jù)實(shí)際情況的需要在操作室內(nèi)遙控飛機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控任何無人機(jī)云臺可以攝制到的區(qū)域。

WLAN 技術(shù)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是取消或減少繁雜的網(wǎng)絡(luò)布線，通常只在一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)設(shè)備可以設(shè)置覆蓋整個(gè)建筑或局域網(wǎng)，無線用戶可以通過802。11 a/b/g 的傳統(tǒng)方式訪問，還可以使用802。11 n的方法訪問無線網(wǎng)絡(luò)，獲得無線網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)。

二、研究背景

無人機(jī)配有穩(wěn)定的可見光探測器、成像儀等設(shè)備，可對傳輸線進(jìn)行檢查和記錄。它具有技術(shù)含量高、效率高、無地域影響等特點(diǎn)。通過懸停無人機(jī)，可以在短時(shí)間內(nèi)快速獲取圖像數(shù)據(jù)，獲得清晰的圖像。通過對這些圖像的分析和處理，可以判斷線路運(yùn)行情況，提高了巡邏效率。無人機(jī)重量輕，可輕松穿越森林、峽谷、河流、建筑物等，完成地面人員的艱巨巡邏任務(wù)。無人機(jī)能在較短的距離內(nèi)檢測架空輸電線，視角較寬，無死角，無盲區(qū)。隨著科學(xué)的進(jìn)步，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，提高了無人機(jī)的智能水平。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種基于嵌入式和傳感器技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包含大量的智能傳感器，通過無線通信實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)信息的采集。無人機(jī)的體積有限，路由浪費(fèi)了寶貴的空間和有效載荷，使它們成為無線通信的理想選擇。無人機(jī)可以作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理想平臺，兩者的結(jié)合將具有廣闊的應(yīng)用前景。由于無線通訊和飛機(jī)巡航技術(shù)已發(fā)展得完全實(shí)用，這些新設(shè)施取代現(xiàn)有的巡邏監(jiān)測系統(tǒng)只是時(shí)間問題。

三、研究內(nèi)容

從空中接入到新的通信發(fā)展解決方案，利用空中平臺提供無線寬帶通信服務(wù)引起了政府、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的極大興趣。近年來，無人機(jī)的民用發(fā)展非常迅速。由于無人機(jī)的高機(jī)動性和低成本的特點(diǎn)，利用無人機(jī)基站組網(wǎng)已成為一種新的無線基礎(chǔ)設(shè)施部署方式。路線設(shè)計(jì)：為了避免航空攝影的問題漏洞造成的不穩(wěn)定飛行的態(tài)度，無法進(jìn)行下一個(gè)過程，過程和側(cè)重疊程度增加，航向重疊度是75%--80%，重疊程度是40%--50%。無人機(jī)遙感獲得的測繪技術(shù)在圖像是非常不同的傳統(tǒng)技術(shù)，而其飛行旋轉(zhuǎn)傾斜角度很大，但其成像的程度比較小，所以為了漏洞存在于有效地彌補(bǔ)的過程中，您可以使用空中三角測量技術(shù)來有效地糾正和修復(fù)測量過程。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和控制中心三部分組成。其功能包括航跡控制、采樣點(diǎn)定位、航速、高度和無人機(jī)下方風(fēng)場數(shù)據(jù)采集。如果無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)中帶有位置信息，那么它的功能就會更加重要。一般應(yīng)用GPS 需要較高的能耗，但無線傳感器為了延長使用壽命和工作時(shí)間而節(jié)能，而GPS 的成本要高于傳感器，因此在單個(gè)傳感器上安裝GPS 是不可行的。在基于計(jì)算機(jī)視覺的無人機(jī)自主著陸過程中，地標(biāo)的設(shè)計(jì)與檢測是一個(gè)關(guān)鍵問題。提出了一種快速的輪廓角檢測算法，并設(shè)計(jì)了一種新的嵌套三角形模式作為無人機(jī)自主著陸的標(biāo)志。首先，利用Suzuki-Abe 算法提取的背景和整體輪廓信息提取目標(biāo)嵌套輪廓。其次，利用改進(jìn)的Douglas-Peucker 擬合算法對輪廓角點(diǎn)進(jìn)行檢測。由于角點(diǎn)個(gè)數(shù)的優(yōu)化和兩點(diǎn)間最大距離的搜索方法，大大減少了計(jì)算時(shí)間和復(fù)雜度。正如你所看到的，因?yàn)槟憧梢赞D(zhuǎn)向不同的自由度，你也可以向不同的方向施加力。由于無人機(jī)與周圍環(huán)境的準(zhǔn)確交互對于安裝監(jiān)控模塊進(jìn)行監(jiān)控十分重要，地面站監(jiān)控軟件可以有效改善無人機(jī)無序飛行現(xiàn)狀。為了實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)的監(jiān)控，需要在無人機(jī)系統(tǒng)和地面站系統(tǒng)之間建立通信鏈路，使無人機(jī)的飛行數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)傳輸?shù)降孛嬲?。發(fā)現(xiàn)和定位后，使用無線電技術(shù)處理的關(guān)鍵問題是切斷遙控器之間的通信鏈路和無人機(jī)，迫使無人機(jī)進(jìn)入故障保護(hù)模式并返回到自動起飛點(diǎn)當(dāng)場或土地。目前，常用的小型多旋翼無人機(jī)和地面站一般采用數(shù)據(jù)傳輸無線電。該方法的最大傳輸距離一般在1km 以內(nèi)，傳輸距離短，嚴(yán)重限制了監(jiān)測系統(tǒng)的范圍。為了擴(kuò)大監(jiān)控范圍，提高監(jiān)控系統(tǒng)的通用性，本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)以GSM/GPRS 無線通信網(wǎng)絡(luò)為通信鏈路，即無人機(jī)監(jiān)控可以在無線通信信號覆蓋的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)。在此過程中，存在一種以大功率信號為能量來源，對無人機(jī)進(jìn)行發(fā)射設(shè)備對目標(biāo)進(jìn)行猛烈攔截的暴力無線電控制方法。由于對周圍環(huán)境的過度污染，不建議推廣應(yīng)用，只允許在特殊場景中使用。從綠色環(huán)保的角度來看，軟件無線電技術(shù)可用于生成目標(biāo)目標(biāo)信號根據(jù)目標(biāo)信號本身的特征，從而實(shí)現(xiàn)小功率和準(zhǔn)確的綠色意味著從發(fā)射機(jī)到充電器充電接收器通過短距離輸電。然后，這種傳輸被轉(zhuǎn)換成無人機(jī)的電池。此外，系統(tǒng)還可以手動更換電池，或直接與充電系統(tǒng)聯(lián)系。對于固定頻率點(diǎn)的傳輸信號，可以采用傳統(tǒng)的方法在同一頻率點(diǎn)釋放干擾信號進(jìn)行技術(shù)阻塞。

四、結(jié)論

本項(xiàng)目生產(chǎn)結(jié)果表明，無人機(jī)遙感能夠快速獲取航拍照片和后期處理結(jié)果，大大縮短了工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集周期，同時(shí)也表明無人機(jī)具有靈活性強(qiáng)、起飛著陸要求低、成本低等優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，也暴露了無人機(jī)遙感的弱點(diǎn)，如無人機(jī)單次飛行時(shí)間短，荷載量較小，抗風(fēng)能力薄弱和空中姿態(tài)不穩(wěn)定問題，我們希望可以通過不同配置下的實(shí)驗(yàn)看到不同的效果，從而對無人機(jī)的性能進(jìn)行調(diào)校，取得更好的性能。