无人机遥测遥控地面站系统的研究

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1、TelemetryremotecontrolsystemresearchstationforUAVADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnDetectionTechnologyandAutomaticEquipmentbyLuQinsangUndertheSupervisionofProf.WangQiSchoolofInformationalEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune.2012摘要无人机因具有体积小、隐

2、蔽性好、携带灵活方便、可执行高风险任务的特点应用正日益广泛，发展前景广阔。一套完整的无人机系统是由无人机和无人机地面站组成，其中无人机遥测遥控地面站作为整个无人机系统的“神经中枢”对整个无人机系统起到非常重要的作用。无人机遥测遥控地面站为操作员提供无人机自身控制所需要的基本状态信息及载荷信息。通过这些信息可以对无人机的地理位置进行定位，对无人机的飞行进行导航，对任务载荷的状况进行有效的监测，并可预测机上故障的发生及对机上的各传感器状态进行可靠监测。随着无人机遥测遥控地面站的发展，无人机系统对遥测遥控地面站提出任务也越来越重。主要表现在以

3、下几个方面：空间内传输的数据类型和数据量不断地增加，不仅包括遥测、遥控数据还有图像数据、科学实验数据等；数据流的传递多样化；面对多台无人机或飞艇用户，信息产生的时刻也是分别独立；信息速率及信息量也有差别。本文从无人机遥测遥控地面站研究背景和发展现状出发，针对课题对无人机遥测遥控地面站提出的要求。采用了CCSD帧格式，通过分包遥测技术可以很好的解决以上问题，同时针对不同类型的遥测数据进行了分析并选择性地提出了相应的压缩编码方法。对无人机遥测遥控地面站系统进行了硬件和软件设计，其中硬件设计包括：搭建无人机地面站前端机和无人机地面站主机，并且

4、探索性地采用基于工业以太网现场总线EtherCAT构建遥测遥控平台。遥测数据通过数传电台发送给前端机，然后解调后分拣出各路信息发送到遥测地面站主机(cPCI工控机)，并通过采用EtherCAT技术将遥测数据分发给各个从站如：小回路监测调试系统、准实时图像系统、遥测航迹回放系统。软件设计包括：采用基于VC++6.0的开发环境并结合GoogleEarth发布的基于组件技术的应用程序开发接口——GoogleEarthCOMAPI实现地面站电子地图的显示、地图定位经纬度坐标及无人机航迹规划；并采用MSComm控件通过串口接收遥测数据及发送遥控指

5、令；使用虚拟仪表或直接显示数据的方式接收遥测数据，同时地面站还可以发送遥控指令或PID参数发送给无人机。最后，通过实验验证了该无人机遥测遥控地面站系统可以满足该课题的基本要求，同时具有很好的扩展性和实时性。关键词：无人机，CCSDS，EtherCAT，GoogleEarth，PSoCIAbstractCurrently,UAVissmall,easytoconcealandcarryandabletoexecutehigh-riskundertaking.ThestationofUAVastheremotecontrolUAVtelem

6、etryUAVsystemofneuralcentral"totheUAVsystemplayaveryimportantrole.AsetofintegratedUAVsystemcomprisesaUAVandUAVground-station,includingUAVtelemetryremotesitesis"thenervecenter"ofthewholeUAVsystemwhichisalsoconstantlydeveloping.ThetelemetryremotecontrolstationofUAVcanprovi

7、detheirowncontrolneedUAVbasicstateofinformationandloadedinformationforoperators.ThroughtheinformationtothegeographicallocationofUAVSlocationforUAVoftheflight,thetaskoftheloadineffectivemonitor,andontheforecastoffailureandofferthesensorsandthestateandreliablemonitoring.As

8、thedevelopmentofremotecontrolstationUAVtelemetry,UAVsystemisalsoputforwardmoreandmoreheavytaskforteleme