无人机概论 无人机概论 无人机地面站系统.pptx

〖学习目标〗 掌握无人机地面站的构成 掌握无人机地面站的功能 了解无人机地面站的发展现状及未 来发展趋势 无人机地面站系统 功能发展史 现代地面站典型功能 功能控制分站 硬件 7.0 内容框架图 地面站分类 设计理念 现状及发展趋势 无人机地面站系统 地面站功能 地面站构成 软件 1． 地面站功能发展史 2． 当代无人机地面站典型功能 3． 操作控制分站 7. 1 无人机地面站的功能 无人机的快速发展使得无人机地面站的研究设计极为重要 。无人机地面站的功能也经历了由简单到 复杂 、 由单一到多样的发展史。 20 世纪20、30 年代 ， 无人机尚无完善的地面系统 ， 对无人机都是使用简单设备的操控 。 1918 年， 美军研制第一架升空的“柯蒂斯 ”是人机通过陀螺仪指示方向 、无液气压表指示高度来操控飞机 。 1933 年 ， 英国空军由水上侦察改装成的“ 费尔雷昆士 ”无人机采用地面站无线遥控技术实现控制 。 20 世纪50 ～70 年代 ， 已经初步形成了地面系统 ， 并进入快速发展阶段 。借助于地面站完成对无人 机的操控 ， 使其完成各种任务 。例如越南战争期间 ， 美军无人机地面站采用预编程术 ， 控制无人机 执行电子窃听 、 电台干扰 、超低拍摄等任务 。20 世纪 70 年代 ， 美军地面站过地面站控制指令对无 人机进行遥控 ， 执行夜间侦查任务 。但这个时候无人机地面站的功能还是比较单一 的 。直到20 世 纪90 年代 ， 英美等各国设计并采用了以“捕食者 ”无人机地面站为代表的复合控制多途无人机地 面站 ， 地面站趋于集群化 ， 功能更加多样化 ， 此时的无人机地面站技术已经日趋成熟 。进入21 世 纪以后 ， 无人机地面站的发展速度更加迅猛 。例如以“影子200 ”地面站为代表的一体化系统 ， 其 地面控制站由两台工作站组成 ， 可以体现一个地面站控制多架无人机 。另外 ， 以“全鹰 ”为代表的 大型无人机地面站 ， 利用标准化协议 STANAG4586 的兼容性 ， 驱动了无人机地面的互操作性 ， 具 备了与有人机 、卫星等互操作的能力 。再如美国的先驱者(Outrider) 是一种战术监视和目标捕获无 人机 。其地面控制站采用视窗系统 ， 交互显示实时视频图像和全任务地图,通过两个液晶彩色显示 器分别进行系统控制和传感器数据的显示 。与此同时 ， 远距视频终端还能提供对传感器数据的远程 监视 。 当无人机以半自主方式或与导航系统配合以全自主方式飞行时 ， 地面站可以自动将飞行计划 以指令方式传送给无人机执行 ， 或者把飞行计划传送到无人机 ， 由无人机按计划自主飞行 。地面控 制站可以随时调整无人机以执行不同任务,例如令无人机从飞行巡航模式切换至任务执行模式。 7. 1. 1 地面站功能发展史 1． 飞行器的姿态控制： 在各机载传感器获得相应的飞行器飞行状态信息后 ，通过数据链 路将这些数据以预定义的格式传输到地面站 。在地面站由 GCS 计算机处理这些信息 ，根 据控制律解算出控制要求 ， 形成控制指令和控制参数 ， 再通过数据链路将控制指令和控制 参数传输到无人机上的飞控计算机 ，通过后者实现对飞行器的操控。 2． 有效载荷数据的显示和有效载荷的控制： 有效载荷是无人机任务的执行单元 。地面控 制站根据任务要求实现对有效载荷的控制 ， 并通过对有效载荷状态的显示来实现对任务执 行情况的监管。 3． 任务规划 ， 包括飞行器位置监控 、及航线的地图显示： 在飞行过程中无人机的飞行航 迹受到任务规划的影响； 控制是指在飞行过程中对整个无人机系统的各个系统进行控制， 按照操作者的要求执行相应的动作 ， 主要包括处理战术信息、研究任务区域地图、标定飞 行路线及向操作员提供规划数据等。 4． 导航和目标定位： 无人机在执行任务过程中通过无线数据链路与地面控制站之间保持 着联系 。在遇到特殊情况时 ， 需要地面控制站对其实现导航控制 ， 使飞机按照安全的路线 飞行 。随着空间技术的发展 ，传统的惯性导航结合先进的 GPS 导航技术成为了无人机系 统导航的主流导航技术。 5． 与其他子系统的通信链路： 该通信链路用于指挥、控制和分发无人机收集的信息。 7. 1.2 当代无人机地面站典型功能 当代无人机地面站功能复杂、多样 ， 可以根据各部分执行功能的不同将无人机地面站分为 更小的操作控制分站 。 目前 ， 一个典型的地面站由一个或多个操作控制分站组成 ， 主要实 现对飞行器的控制、任务控制、载荷操作、载荷数据分析和系统维护等。 （1）系统控制站 。在线监视系统的具体参数 ，包括飞行期间飞行器的健康状况、显示飞 行数据和告