无人机机载综合信息记录仪设计应用

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1、第40卷第5期2010年9月航空计算技术AeronauticaIComputingTechnjqueV01．40No．5Sep．20lO无人机机载综合信息记录仪设计应用李大健，田晓雄，臧频阳(西北工业大学365研究所，陕西西安710065)摘要：无人机飞行试验的故障和事故分析需要完整记录无人机飞行状态及环境信息，为此设计了能够记录无人机遥测／遥控、飞行图像和发动机噪声的机载综合记录仪，并解决了各种信息的同步记录和回放问题，提供了一套完整的解决方案。同时为满足无人机特殊的使用环境，对记录仪进行了小型化、减重设计及电磁兼容设计，结果表明，此记录仪适用于无人机系统，为无人机飞行性能

2、分析及故障事故分析诊断提供了一种有效的支持手段。关键词：无人机；信息记录；压缩中图分类号：TP274．2文献标识码：A文章编号：167l-654x(2010)05一0107—02引言飞行试验是无人机装备研发的重要技术手段，飞机的各种飞行状态及环境信息是分析无人机系统性能的原始依据，同样也是系统发生事故征候和飞行事故时查找原因的依据。目前事故原因分析只能依据经数据链下传地面控制站而记录的飞行与任务载荷数据，由于受信道带宽及链路工作状态、作用距离等的限制，难于实现飞行状态及环境信息的完全、实时及无损下传甚或无法下传(如超出链路作用距离或链路故障)，另外受信道传输时延的影响，经不同

3、信道下传的各种信息无法完全同步，也就无法完整准确记录这些信息，同时也降低了信息的关联度。机载综合信息记录仪可以克服上述缺点，实现原始信息的实时、完整、准确记录，为事故分析提供全面、真实、有效的数据记录。国内所有的有人机系统都配备有飞参记录仪，多种无人机系统已配备机载侦察信息记录仪(主要记录任务载荷的侦察信息)、飞参记录仪或GPS原始数据记录仪，无人机上原始信息的记录已成为一种趋势，很有可能最终成为无人机行业标准。现有无人机机载记录仪都存在明显的不足，首先单一的信息记录未能完全表征飞机的飞行环境及状态；其次无人机有效载重及安装空间有限，现有无人机机载记录仪在尺寸和重量方面不能很

4、好满足无人机应用环境要求。依据无人机行业现状和需求可以判定，机载综合信息记录仪的研制是必要的，它可为无人机飞行性能分析及故障事故分析诊断提供有力的支持手段，势必能够缩短无人机装备研制周期，潜在的技术效益可观。1技术要求机载综合信息记录仪实现飞行状态信息(遥测／遥控信息)、飞行图像信息和发动机噪声的同步无损记录，记录信息文件可导出并在地面控制站上同步回放以驱动显示整个飞行过程的状态，图像和发动机噪声。数据回放系统也可以单步20ms重现整个飞行过程的飞行状态、控制指令以及图像和发动机噪声，便于分析异常时刻的状态信息和查找原因；同时回放系统也可以依据记录数据实现无人机飞行品质分析、

5、航迹分析等功能。系统技术指标要求为：1)数字化记录三通道数据，遥测／遥控、飞行图像和发动机噪声；2)连续记录时间大于10h；3)记录文件通过网络接口导出；4)视频图像压缩格式为MPEG4，音频压缩格式为G．711：5)尺寸：120mm×100mm×35mm；6)重量：小于lkg；7)满足无人机飞行环境条件使用要求。2设计方案系统硬件基于r11公司推出的面向便携视频应用的新型DaVinci平台TMS320DM355，DM355可以实现720P高清MPEG一4编码或解码，支持25fps实时处理，编码解码能力可达每秒5000万像素。其内核包含了频率为216MHz或270MHz的AR

6、M926EJ—sTM、收稿日期：2010．0r7．12作者简介：李大健(1966一)，男，河南漯河人，高级工程师，研究方向为无人机控制与导航、信息处理。。108·航空计算技术第40卷第5期MJCP协处理器，及包含有前端和后端的视频处理子系统，可支持CcD控制器预览、图像缩放。封装为329引脚，0．65mm间距的13×13mmBGA。基于DM355的板卡原理图如下图所示。氤国。k瓜词l+28vlI．．．．．．．．．．．．．．．．．_J幕型型翌掣M。』l嗓箐圜舞系统详细原理框图考ll掣霎ll臣系统软件设计基于嵌入式Linux操作系统，完成音频视频等数据的采集、压缩，将音视频数据进

7、行存储，同时通过异步串口接收遥测／遥控数据并记录。设计中通过多线程机制，完成音频视频数据的采集、压缩和存储。采集线程控制采集设备进行图像及声音的采集及预处理；编码线程从采集线程读取数据，进行MPEG4(视频)或G．711(音频)压缩，存储线程负责数据的存储。板卡上可固定sD卡或焊接DOM盘，其容量根据实际需要选定，本记录仪容量计算如下：遥测遥控码率：64／0．02+“／0．08=4KByte／s图像及声音码率：250—350KB)忱／s10小时记录容量：(250+4)×3600×10=9．1GByte(