基于GPRS/3G技術的無人機遙感系統飛機監管關鍵技術與裝備研究

王效波　杜志剛　李丹丹

【摘要】 本文主要從無人機飛行監管技術、無人機遠程通信技術、飛行諸元信息傳輸加密解密技術三個方面論述基于GPRS/3G技術的無人機遙感系統飛機監管的關鍵技術，并從硬件和軟件兩個方面討論基于GPRS/3G技術的無人機遙感系統飛機監管裝備，以供廣大讀者參考。

【關鍵詞】 無人機 GPRS/3G技術 遙感系統 飛機監管

一、基于GPRS/3G技術的無人機遙感系統飛機監管關鍵技術

1.1無人機飛行監管技術

主要是基于GPRS/3G技術的飛行監管技術，實現每次飛行計劃需要報無人機遙感網絡綜合運行管理平臺進行批準后方可飛行，然后通過集成在無人機里的GPRS/3G通訊模塊與綜合運行管理平臺進行遠程通訊，將加密處理后的飛行諸元相關信息傳遞到綜合運行管理平臺。

1.2無人機遠程通信技術

主要研究基于GPRS/3G等移動通信和本地數傳電臺通訊的融合通信模式，然后進行無人機的遠程通訊。GPRS/3G信號好時，無人機通過GPRS/3G與綜合運行管理平臺進行互通：GPRS/3G信號不好時，無人機通過數傳電臺和地面站進行互通，地面站再和綜合運行管理平臺通過GPRS/3G進行互通，實現對無人機的遠程監控。最終，飛行監管裝備和數傳電臺同時提供的兩路飛行諸元信息，可以用紅藍兩種顏色進行顯示在綜合運行管理平臺監控屏幕上。

1.3飛行諸元信息傳輸加密解密技術

這一技術是主要通過研究飛行諸元信息傳輸加密解密技術，在飛行監管裝備電路中加裝自動加密模塊，實現對飛行諸元數據進行加密發送，由綜合運行管理平臺接收后再進行解密處理，解決無人機飛行諸元信息連接入公網后安全傳輸的核心技術。

二、基于GPRS/3G技術的無人機遙感系統飛機監管裝備設計

基于GPRS/3G技術的無人機遙感系統飛機監管裝備主要包括兩個方面，一種是基于GPRS/3G通訊模塊與現有飛控集成的兼容性飛行監管裝備，另外一種是基于GPRS/3G技術的新型飛控監管裝備。這兩種飛機監管裝備具有重量輕、功耗低、防水防塵防震性能好等優勢，同時與飛控的電路連接器為航空級別，比較牢固可靠。每個飛機監管裝備都有唯一的電子識別碼，飛控通電后可以先訪問飛機監管裝備，校驗該電子識別碼，校驗完成后方可啟動。飛控不接入飛行監管裝備或不給飛行監管裝備供電將無法使用。啟動后，飛行監管裝備將自動通過GPRS/3G通訊模塊將該無人機相關信息傳送到無人機遙感網絡綜合運行管理平臺，開始進行檢測。

無人機操作者向綜合進行管理平臺申請的飛行授權信息，可通過GPRS/3G鏈路轉發到飛控進行更新授權，但是根據不同飛控的技術要求，該授權信息也可以通過無人機數傳電臺通訊轉發到飛控。

基于GPRS/3G技術的無人機遙感系統飛機監管裝備硬件模塊組成主要包括：第一，與自動駕駛儀鉸鏈的串口。為了能管理自動駕駛儀，需要和自動駕駛儀之間交互，考慮到自動駕駛儀的設備屬性，串口是一個比較好的選擇。第二，電源模塊，主要是為了提供飛行監管裝備的供電。第三，內置集成GPRS/3G模塊。通過內部串口相連，集成GPRS/3G模塊，達到與GPRS/3G模塊通訊的目的，同時可以進行統一供電。第四，CPU和儲存。由于是應用在無人機上，對耗電很敏感，因此擬選用低功耗主處理器，同時為了能保存電子識別碼以及相關電子圍欄以及通訊管理信息，需要永久儲存單元。第五，內置GPS。完全依賴自動駕駛儀的GPS信息，會不利于系統的監控，所以需要在飛行監管裝備內設置GPS，保證在飛機監管裝備啟動后就有位置信息。

基于GPRS/3G技術的無人機遙感系統飛機監管裝備的軟件功能主要包括：第一，飛行監管裝備和自動駕駛儀協議。定義飛行監管裝備和自動駕駛儀的接口標準協議，要求自動駕駛儀報告期當前的經緯度、高度、速度以及飛行狀態相關數據。第二，自駕儀授權啟動。自駕儀接通電源后將訪問飛行監管裝備電子識別碼，通過后自駕儀方能啟動。第三，開機啟動報告。飛行監管裝備在開機授權自駕儀啟動后，立刻報告其電子識別碼信息到綜合運行管理平臺，從而使綜合運行管理平臺第一時間能了解其狀態。當收到GPS信號后，報告其位置和默認電子圍欄情況。第四，GPRS/3G網絡通訊管理。進行GPRS/3G網絡的連接，建立和綜合運行管理中心服務器的數據通道，并加密數據。第五，授權管理。接收并儲存新的含時限信息的電子圍欄數據，通過協議授權電子圍欄到自動駕駛儀，從而自動駕駛儀可以在規定的時間內規定區域控制的無人機起飛。