无人机系统结构与设计 课件 第四课时 无人机的地面站和载荷

第四课时无人机的地面站和载荷BU

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AVIATION目录/CONTENTS§2无人机地面站系统§3无人机的任务载荷§1无人机地面站§1无人机地面站无人机地面站别名：控制站、遥控站、任务规划与控制站在规模较大的无人机系统中，不同功能的若干个控制站通过通信设备连接起来，构成无人机地面站系统无人机地面站主要功能无人机地面站的主要功能：指挥控制与任务规划无人机地面站系统的功能：指挥调度、任务规划、操作控制、显示记录等§2无人机地面站系统无人机地面站系统主要功能指挥调度功能：上级指令接收、系统之间联络、系统内部调度任务规划功能：飞行航路规划与重规划、任务载荷工作规划与重规划操作控制功能：起降操纵、飞行控制操作、任务载荷操作、数据链控制无人机地面站系统主要功能④显示记录功能：飞行状态参数显示与记录、航迹显示与记录、任务载荷信息显示与记录等无人机地面站系统硬件设备标准的无人机地面站通常由数据链路控制、飞行控制、载荷控制、载荷数据处理等四类硬件设备机柜构成无人机地面站系统控制站模块①指挥处理中心制定无人机飞行任务、完成无人机载荷数据的处理和应用通过无人机控制站等间接地实现对无人机的控制和数据接收无人机地面站系统控制站模块②无人机控制站组成：飞行操纵、任务载荷控制、数据链路控制和通信指挥操纵控制无人机机载任务载荷等一个无人机控制站可以指挥控制一架或多架无人机一架无人机可以由一个或多个控制站完成指挥控制工作无人机地面站系统控制站模块③载荷控制站与无人机控制站功能类似，只能控制无人机的机载任务设备，不能进行无人机的飞行控制无人机地面站系统控制站模块④显示系统飞行控制席位、任务设备控制席位、数据链管理席位都设有相应分系统的显示装置飞行参数综合显示可根据飞行与任务需要，选择需要的系统信息予以显示，便于无人机驾驶员判读无人机地面站系统控制站模块显示系统——飞行参数综合显示①飞行与导航信息：无人机驾驶员控制无人机执行任务必需的信息显示内容：无人机飞行姿态角及角速度信息；无人机飞行位置、高度、速度信息；大气数据信息；发动机状态信息；伺服控制及舵面响应信息无人机地面站系统控制站模块显示系统——飞行参数综合显示②数据链状态信息包括数据链设备工作状态及信道状态等显示内容：链路工作状态的主要工作参数；各种链路设备的工作参数；各种链路设备的工作状态无人机地面站系统控制站模块显示系统——飞行参数综合显示③设备状态信息：飞行过程中需要提供必要的系统设备状态信息显示内容：机载航空电子状态信息；机载任务设备状态信息；地面设备状态信息；机载供电信息；导航状态信息；时钟信息等无人机地面站系统控制站模块显示系统——飞行参数综合显示④控制指令：无人机驾驶员判断操纵指令发送有效性的重要信息明确表达和描述指令发送是否有效，可对指令通道简单故障定位显示内容：指令代码；发送状态；接收状态无人机地面站系统控制站模块⑤告警告警信息——视觉告警：灯光告警、颜色告警和文字告警等听觉告警：语音告警和音调告警等无人机地面站系统控制站模块⑤告警告警级别：提示、注意、警告提示：需要提示操纵人员重视系统安全或工作状态、性能状态以及提醒操纵人员进行例行操纵的信息无人机地面站系统控制站模块⑤告警注意：即将出现危险状况，发展下去将危及飞行安全，或某系统、设备故障，将影响飞行任务完成或导致系统、设备性能降低，需引起操纵人员注意，但无须立即采取措施的信息无人机地面站系统控制站模块⑤告警警告：表明已出现了危及飞行安全的状况，需立即采取措施的信息，是告警的最高级别无人机地面站系统控制站模块⑥地图航迹显示为无人机驾驶员提供无人机位置等导航信息包括飞机的导航信息显示、航迹绘制显示以及地理信息的显示无人机地面站系统控制站模块⑥地图航迹显示导航信息显示：显示无人机实时定位信息，机载定位传感器设备状态信息，无人机导航信息，导航控制器相关参数任务规划信息航迹绘制显示：应能直观形象、简捷明快显示无人机图标、背景地图、规划航线和飞行航迹线等信息无人机地面站系统控制站模块⑥地图航迹显示地理信息显示：地理信息可视化是地图航迹显示软件功能的重要组成部分，应包含多层信息内容，根据需要选择若干层面显示§3无人机的任务载荷无人机的任务载荷指装备到无人机上为完成任务的设备，包括执行航拍、植保、测绘、物流所需无人机的任务载荷的快速发展极大地扩展了无人机的应用领域无人机的任务载荷大多需要安装在各种平台上面以实现在水平和竖直方向进行转动，以达到使任务载荷充分发挥其功能目的云台：连接摄像机与摄像机支撑架，承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置无人机的任务载荷无人机上的各种任务载荷，如:光电/红外传感器、合成孔径雷达、激光雷达、激光测距机和各种武器设备等都需要云台云台的功能：接收遥控指令、根据指令进行调整或保持一个特定角度、防爆、防水、耐高温、抗风无人机的任务载荷常用的任务载荷按任务设备用途分类：侦查搜索设备、测绘设备、军用专用设备、民用专用设备等侦察搜索设备：光电平台、SRA雷达、红外传感器等，测绘设备则是测绘雷达、航拍相机等无人机的任务载荷常用的任务载荷①可见光相机无人机遥感系统的传感器类型有70%以上为光学数码相机，是无人机传感器的主要构成国内外无人机上使用的光学相机系统机身重量较轻，外形尺寸校，有效像素一般在8000万像素以下无人机的任务载荷常用的任务载荷②倾斜摄影相机主要功能：三维实景模型重建广泛应用于数字（智慧）城市，电力巡检、数字旅游、数字文物和数字地形图测绘等方面无人机的任务载荷常用的任务载荷②倾斜摄影相机按照相机数量分类：五镜头倾斜相机、三镜头倾斜相机和两镜头倾斜相机按照配置相机类型分类：中画幅倾斜相机、全画幅相机、APS画幅倾斜相机和小画幅倾斜相机无人机的任务载荷常用的任务载荷③红外行扫描仪热成像装置，利用扫描镜收集红外辐射并投射到红外探测器上形成红外图像信号，用其调制光源并记录在感光胶片上，构成红外照相机这种红外图像信号调制视频通道，经过数据传输系统发送回地面接收站无人机的任务载荷常用的任务载荷③红外行扫描仪属于机载无源探测设备，最大的优势为探测物体自然的红外辐射而不借助环境光的照射可以进行夜间监视和侦察，自身隐蔽性好、不受一般目视伪装的欺骗无人机的任务载荷常用的任务载荷③红外行扫描仪——前视红外设备与点源红外探测器的区别：具有较高的空间分辨力，能分辨出景物的各个细节，反映出景物自身热特征的图像无人机的任务载荷常用的任务载荷③红外行扫描仪——前视红外设备探测景物自身红外辐射无须环境光照射目前能在黑夜发挥作用，并且不会被目视伪装和假目标欺骗的无可替代的夜间无源成像探测器，被广泛用于夜间图像情报探测设备无人机的任务载荷常用的任务载荷③红外行扫描仪——前视红外设备技术复杂、造价高，目前还不是无人侦察机普遍装备的实时成像探测没备常作为核心与电视摄像机或激光测距器／照射器综合成为多探测器转塔，昼夜执行多种任务无人机的任务载荷常用的任务载荷④合成孔径雷达利用合成孔径天线和先进的信号处理技术，分析运动飞行器的一系列雷达扫描的多普勒频移，产生数百米宽的虚拟天线可以获得远高于传统雷达的分辨力无人机的任务载荷常用的任务载荷④合成孔径雷达在夜间和恶劣气候时能有效工作，穿透云层、雾和战场遮蔽，以高分辨力进行大范围成像设备质量和能量消耗非常大，限制在战术无人机上目前只有大型无人机具备搭载合成孔径雷达的能力无人机的任务载荷常用的任务载荷④合成孔径雷达战术用途：从雷达图像中提取附加信息的将合成孔径雷达数据与来自其他传感器的数据进行组合无人机的任务载荷常用的任务载荷⑤激光雷达主动式的现代光学遥感技术，是传统雷达技术与现代激光技术相结合产物系统包括：激光测距仪、惯性导航系统INS、动态DGPS接收机用于测定激光雷达信号发射点到地面目标点间的距离无人机的任务载荷常用的任务载荷⑤激光雷达惯性导航系统：利用惯性测量单元IMU测定飞机的扫描装置主光轴