无人机遥感飞控技术

无人机遥感技术飞控应用嵌入式系统又称之为嵌入式计算机系统，是一种专用的计算机系统。嵌入式系统是随着计算机技术、微处理器技术、电子技术、通信技术、集成电路技术的发展而随之发展起来的。而在我们的日常生活和工作当中，嵌入式系统的应用无处不在，成为计算机技术和计算机应用领域的一个重要组成部分。嵌入式系统是硬件和软件的结合体，虽然有时嵌入式系统使用的操作系统可能是相同的，但应用领域不同其应用程序确千差万别。嵌入式系统广泛应用于制造工业、过程控制、通信、仪器、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等领域。随着科学技术的不断进步，无人机具有灵活、机动性好、无需空域申请等诸多特点受到广泛关注，同时也在许多领域得到了广泛应用。无人驾驶飞机（UAV）简称“无人机二是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机系统主要由飞行控制模块、遥感设备及空地无线通信系统和地面站三部份组成。（1）飞行控制模块组成飞行控制模块主要为高度、导航子模块、稳定平台及飞行控制系统。该模块采用三轴稳定平台，可以使遥感设备保持水平、稳定状态，获取高质量遥感影像。另外，飞行控制系统拥有飞控计算机，其内含的CPU承担着任务导航和飞行控制计算，为稳定平台提供用于遥感设备的稳定和姿态修正的参数。通过高度、导航..子模块，飞行控制系统可实现对飞机姿态、高度、速度、航向、航线的精确计算和控制，以确保飞机获得稳定飞行。飞行控制系统具有遥控和自主飞行两种飞行模式。（2）遥感设备及空地无线通讯系统组成遥感设备及空地无线通讯模块主要由数码相机、摄像头、数传电台等组成。在此模块中，采用面阵CCD数码相机，获取的遥感影像可直接存储于相机中，无人机回收后，能直接在现场查看影像质量。无线通讯模块可传送无人机状态参数，实现飞机姿态、高度、速度、航向、距离及飞机电源的测量和实时显示。同时，无线通讯模块还可接收地面操纵人员的指令，控制相机拍摄快门和引导无人机按地面人员的旨意飞行。（3）地面站组成地面站则由航迹规划、数据处理、无线电接收和遥控设备等组成。航迹规划是根据拍摄任务，规划出满足重叠度、安全、飞行时间等条件的飞行轨迹，作为无人机的飞行路线。结合接收设备接收的无人机飞行信息，地面控制人员可判断飞机的飞行状态，当出现异常情况时（如电源即将耗尽、飞行高度过低等），利用遥控器发出信号，控制飞机飞行过程中的姿态调整、飞往起飞点或备用着陆场等。数据处理则根据成图要求，利用计算机对遥感影像进行畸变差改正、

拼接等处理，获取监测区的初步影像资料。结合无人机技术和低空遥感技术以及GPS/北斗导航技术，可以快速获取国土、资源、环境等的空间遥感信息。而这一切的实现主要依靠的飞机的大脑，也就是通常说的飞控，这也是嵌入式系统的一项应用。结合传感器技术、无人机飞行稳定算法、芯片选型、无人机姿态结算、数据传输等技术结合起来，另外结合无人机的航线规划，可以搭建出如下图所示的一个嵌入式无线无人机遥感系统。如上图所示，GPS可通过串口与主控器进行通信，而无线测控模块也可以通过串口与主控进行通讯，而飞控通过输出pwm通过Can总线控制舵机，而现在主流的MPU6050以及MPU9250内部均集成了加速度计和陀螺仪等模块，通过I2C通信协议与主机进行通信。飞控通过RS232线与遥控解码以及电台等外设连接。同时电源模块为整个系统设计供电。操作员同时还可以通过地面站和无人机保持实时通信，当然这需要设计有效的通信协议和通信方法无线发送和接受遥感数据，实时监测遥感影像的获取。还需对飞控进行算法对无人机进行飞行的稳定性能控制，常见的可以采用PID控制，将偏差通过比例、积分、微分线性组合组