無人機遠程控制研究與應用

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，為實際應用提供了理論依據，對無人教學提供了豐富的資料。

關鍵詞：無人機;遠程控制;研究與應用

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據鏈路。點對點通信實現了網絡中任意兩個用戶之間的信息交換。當車站接收到數據和點對點通信的識別信息時，比較系統號和地址號。當系統號和地址號符合本地條件時，將數據傳輸到用戶終端。否則，數據將被丟棄，不會傳輸到用戶終端。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或進程之間的專用通信鏈路。而數據鏈通信系統，全稱為管制員一飛行員數據鏈通信系統，其主要功能是管制員與飛行員之間利用數據代替話音的空中交通管制手段，其應用可以空中交通服務設施提供了數據鏈通信服務，包括標準格式的放行，申請，報告等”。可以彌補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和應用。

1無人機鏈路系統

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來實現。地面控制站需要將指揮、控制以及任務指令及時地傳輸到無人機上;同樣，無人機也需要將自身狀態以及相關任務數據發回地面控制站。無人機系統中的通訊鏈路也稱為數據鏈。

根據傳輸方向，無人機數據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據和紅外或電視圖像的傳輸和接收，并根據定位信息的傳輸利用上下鏈路進行測距。數據鏈路的性能直接影響無人機的性能。

衡量無人機數據鏈路是否優秀主要通過幾點：

（1）是否具有跳頻擴頻功能。

（2）是否具有存儲轉發功能。

（3）是否具有數據加密功用。

（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可以很復雜，包括很多條鏈路。有指揮部到地面站的，地面站到無人機的，無人機到衛星的，衛星于是指揮部的，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成的，上傳的單身鏈路;我們人發指令，飛機接收指令;用于視距內控制"飛機。

第2條就是我們常說的數傳，由筆記本連接的一個模塊和飛機上的一個模塊構成雙向鏈路;我們人發修改航點等指令，飛機收;飛機發位置、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，由飛機上的發射模塊和地面上的接收模塊構成的，下傳的單向鏈路;、飛機發圖像，我們收圖像;用于監控攝像頭方向和效果2。

隨著信息技術的發展，無人機的控制將網絡化，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，再不受今天這種距離與頻率的限制。

2RC遙控器簡介及系統組成

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

2.1遙控發射機

遙控發射機外部有一根天線，遙控指令就是通過機殼表面的桿、開關和按扭，經過內部電路的調制、編碼，再通過高頻信息放大電路由天線將電磁波發射出去的。

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換成舵機與電調可以識別的數字信號，傳輸給舵機與電調，這樣無人機就會通過執行機構來完成我們發出的動作指令。

3數傳鏈路

無人機的數傳鏈路由數值模塊組成。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成的雙向鏈路。我們人發修改航點等指令，飛機收;飛機發位置、電壓等信息，我們收無線數傳電臺是采用數字信息處理、數字調制解調等技術，具有前向糾錯、均衡軟判決等功能的無線數據傳輸電臺。無線數傳電臺分模擬和DSP兩種技術。

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射模塊和地面上的圖傳接收模塊構成的，下傳的單向鏈路。飛機發圖像，我們收圖像，用于監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。現有的圖傳主要有模擬和數字兩種。5結束語

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移動網絡，無人機只要在網絡覆蓋的地方都可被操控飛行，甚至可以實現超視距飛行;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，無人機行業發展迅速，在交通運輸、農業植保、搶險救災、工業生產、媒體娛樂等領域發揮了重要作用。伴隨著無人機應用的廣泛開展，原先的無人機與遙控器之間的點對點通信方式已經無法滿足需求，通過移動網絡的聯網無人機成為發展趨勢。4.5G商用網絡為無人機的超視距控制、數據傳輸和飛行提供了有力保障。

未來，新一代5G網絡具備的超大帶寬、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、植保等領域，無人機的應用會逐步拓寬，最終構建成為真正的“網聯天空”。5G時代將開啟無人機等眾多行業的藍海市場。

參考文獻

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