关于无人机地面站的这些知识点,你都知道吗?

Yannick

在无人机领域中，人们接触更多的可能还是消费级无人机；但无人机早已被称为“空中机器人”，更是凭借其不受复杂环境限制等优势，在电力、军事、地理测绘和消防救灾等众多领域崭露头角。无人机地面控制站与无人机的使用不可分割，是整个无人机系统非常重要的组成部分，是地面操作人员直接与无人机交互的渠道。它包括任务规划、任务回放、实时监测、数字地图、通信数据链在内的集控制、通信、数据处理于一体的综合能力，是整个无人机系统的指挥控制中心。

什么是无人机地面站？



无人机地面站，又叫无人机控制站，是指具有对无人机飞行平台和任务载荷进行监控和操纵的能力，包含对无人机发射和回收控制的一组设备。

一般而言，地面站是地面上的基站，是指挥无人驾驶飞行器的基站。通过地站面给无人机下达任务，无人机根据下达的任务开始控制飞行平台和任务载荷（比如相机）自主完成飞行任务，我们以通过地面站实时看到无人机的工作状态，并随时干预和控制无人机的飞行平台和任务载荷，包括改变或者中断任务，起飞返航等操作。

通常使用的大多数无人机都是单点地面站，由一到多人值守，包括技术员、外勤人员、后勤人员、通信人员、指挥官等。地面站设备一般由遥控器、计算机、视频显示器、电源系统、无线电台等设备组成。一般来说就是一台电脑，一个无线电台，一个遥控器。

电脑装有控制飞机的软件，通过航线规划工具规划飞机飞行的线路，并设定飞行高度，飞行速度，飞行地点，飞行任务等通过数据口连接的数传电台将任务数据编译传送至飞控中。





地面站软件可精准显示无人机的实时飞行数据，可对飞行航线、飞行高度、飞行速度、起飞和降落方式、安全策略等进行快速配置。可在地图上设定航点并自动生成航迹，也可根据实际需求调整各个航点的飞行高度、停留时间等参数，并可实现对各航点进行任务载荷动作的设置，实现智能化飞行作业，大大提升作业效率。同时智能规划功能可以搭配不同行业应用场景，提供更便捷的航点规划模式，一键生成航线，并支持对航线区域进行移动，便捷的离线地图功能，支持卫星地图和谷歌地图下载。重要的是可对离线地图的地理位置、地图类型、缩放级别，进行设置，并通过地图集对不同作业地图实现分类管理，让行业作业更高效。

这里有讲到数传电台，数传电台就是数据传输电台，类似我们最和耳朵一样，好比领导说今天做什么任务，我们接受到任务并回答然后再去执行任务，执行任务的时候时实情况实时汇报给领导，这其中通信就是嘴巴和耳朵。数传电台是飞机和地面站之间通信的主要工具。一般数传电台采用的接口协议有TTL接口、RS485接口和RS232接口，但也有一些CAN-BUS总线接口，频率有2.4GHz、433MHz、900MHz、 915MHz。因为433MHz是一个开放频带，所以应用较多，并且433MHz有波长较长，穿透力强等优势，所以航模爱好者一般都是用433MHz，距离在5千米到15千米不等，甚至更远。而商业飞控配置的，主要是900MHz数传电台，以Digi SX Pro或XTend模块以及microhard P900模块居多；后来又出现了符合国家规定的840MHz数传电台。而飞机与电脑间的通讯，电脑给飞机的任务，飞机实时飞行高度，速度等很多数据都会通过它来传输，以方便我们时时监控飞机情况，根据需要随时修改飞机航向。







整套无人机飞控工作原理就是地面站开机，规划航线，给飞控开机，上传航线至飞控，再设置自动起飞及降落参数，如起飞时离地速度，抬头角度（起飞攻角，也称迎角），爬升高度，结束高度，盘旋半径或直径，清空空速计等，然后检查飞控中的错误、报警，一切正常，开始起飞，盘旋几周后在开始飞向任务点，执行任务，最后在降落，一般郊外建议伞降或手动滑降，根据场地选择。飞机在飞行过程中如果偏离航线，飞控就会一直纠正这个错误，一直修正，直到复位为止。

地面站系统结构



无人机地面控制站软件的功能包括飞行监控、航线规划、任务回放、地图导航等，并且支持多架无人机的控制与管理。无人机与地面控制站通过无线数传电台通信，按照通信协议将收到的数据解析并显示，同时将数据实时存储到数据库中。在任务结束后读取数据库进行任务回放。



1、导航数据库

导航数据库是无人机地面站系统中极其重要的一部分。航点及航线信息、任务记录信息、系统配置信息、历次飞行数据等都保存在数据库中，用户在界面上操作，频繁读写数据库。

2、用户界面

用户界面模块是地面控制人员与无人机交互的窗口。用户界面是基于MFC框架的对话框，基于该对话框，添加了地图操控的ActiveX控件、虚拟航空仪表控件、菜单和MFC基本控件等，力求界面友好，操纵方便。

3、地图导航

地图导航模块是根据飞机下传的经纬度和高程信息，将飞机的当前位置标注在地图上，同时标注飞机的飞行轨迹。地图导航功能还支持飞机居中、在地图上摄取航点、地图的放大、缩小、漫游等功能。

4、串口通信

串口通信模块采用第三方串口通信类。地面站中实现了多线程、多串口的全双工通信，实时发送或接收数据。

地面站的典型功能



地面站系统应具有下面几个典型的功能:

1，飞行监控功能：无人机通过无线数据传输链路，下传飞机当前各状态信,息。地面站将所有的飞行数据保存，并将主要的信息用虚拟仪表或其他控件显示，供地面操纵人员参考。同时根据飞机的状态，实时的发送控制命令，操纵无人机飞行。

2，地图导航功能：根据无人机下传的经纬度信息，将无人机的飞行轨迹标,注在电子地图上。同时可以规划航点航线，观察无人机任务执行情况。

3，任务回放功能：根据保存在数据库中的飞行数据，在任务结束后，使用,回放功能可以详细的观察飞行过程的每一个细节，检查任务执行效果。

4，天线控制功能：地面控制站实时监控天线的轴角；根据天线返回的信息，对天线校零，使之能始终对准飞机，跟踪无人机飞行。

注：本文素材来源于网络，由雨飞工作室整合。

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