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1、摘 要无人机，在民用和军事领域都具有广泛的应用。新型武器试验等应用场合对无人机的性能提出了更高的要求。随着微处理器、flash存储器、数传电台等器件和技术的发展，研制新一代数字化无人机的条件已经成熟。具有自主飞行能力的小型无人机，可用于执行航拍、勘测、自主侦察等任务，具有广泛的军事、民用和科学研究价值，这也使其成为世界各国科研机构的研究热点。在整个无人机自主系统中，通信子系统是飞行控制系统的重要组成部分，担负着无人机飞行状态信息和任务载荷数据的传送的任务，实现了地面站对小型无人机实时监控，所以针对无人机通信系统的专项研究有其重要意义。本论文基于对无人机测控系统和飞行控制系统中的数据传输进行了研
2、究和探讨，设计了全数字化的无人机数据传输系统。并对无人机测控地面站、无线通信、飞行控制系统中数据传输的各环节，在硬件电路、软件程序、可靠性措施等方面进行了大量试验和定型，最终完成了全数字化的无人机数据传输系统。该系统可完成遥控指令、参数信息的上传，遥测信息的实时显示、飞行记录的存储和回放，满足了无人机的测控需求。该系统与传统无人机测控系统相比，降低了设备复杂度、减少了整机重量；采用无线调参方式，除大大减少了飞行准备工作量之外，提高了单次飞行效率，减少了新机型试飞次数。收发一体的无线通信方式，使无人机测控距离提高了50%。与传统无人机飞行控制系统相比，飞行稳定性大为增强，在飞行定高、定向、故障处
3、理等指标上有了较大提高。关键词：无人机、测控系统、飞行控制系统、数据传输方案AbstractThe UAV(unmanned aviation vehicle) has been widely used on civil field and military purpose. With the experiment of new weaponry or other needs the capability of UAV has been required more and more highly. Along with the development of microprocessor fla
4、sh memorizer and digital transmitter-receiver orother apparatuses it is feasible to manufacture UAV of new series.This based on a UAV carrying through the researchand discuss of data transmission in measure and command system and flight controlsystem design a complete digital transfer system on UAV
5、which based on the practical requirements of clients and combined with the microprocessor digital radio and other components. To accomplish this system we carry through a mass of experiments and former improvements on hardware circuit software program reliability which is involved in ground equipmen
6、t to measure and command UAV wireless communications flight control system and all other parts of data transmission. With the achievements of telecontrol instructions parameter up load telecontrol information real-time display storage and release of flight enregister this system can fulfil the requi
7、rements to UAV on measure and command.Compared with traditional UAV measure and command system the system reduced equipment complication and plane weight. With application of wireless adjust parameter in the system we can not only reduce the work on flight preparation but also improve flight efficie
8、ncy and reduce trial times. Due to transmit and receiver signals on one radio the system increase UAV measure and command distance one and a half times. Compared with traditional UAV measure and command system it improved the capability of flight stability altitude and direction confirmation and fau
9、lt management. Key words: UAV(unmanned aviation vehicle) measure and command system flight control system data transmission.目 录1. 绪论11.1 我国无人机发展现状31.2 国外无人机的发展41.3 国内外相关技术的发展现状51.4 无人机通信系统的研究及发展现状51.5 研究背景62. 无人机的测控系统72.1 无人机的测控系统现状及其存在问题72.1.1 发展思路72.1.2 关键技术82.2 无人机测控系统存在问题102.3 新型无人机测控系统性能指标102.4
10、 无人机测控系统结构113. 无人机的飞行控制与测控数据传输133.1 无人直升机飞行控制的特点及问题133.2 双无线通道与单无线通道的比较133.3 无人机飞行的无线通道143.4 无人机飞行控制器143.5 无人机的飞行控制163.5.1 遥控飞行163.5.2 自控飞行173.5.3 遥控与自控结合184. 无人机任务载荷与数据链路194.1 无人机的任务载荷194.1.1 侦察监视类载荷194.1.2 通信类载荷214.1.3 武器弹药类载荷224.2 任务载荷的应用与发展244.2.1 无人机任务载荷的应用情况244.2.2 无人机任务载荷的发展趋势274.3 无人机的数据链路29
11、4.3.1 概述294.3.2 数据链路的结构与原理304.3.3 对数据链路的特别要求314.3.4 抗干扰能力分析324.3.5 无人机数据链路的发展趋势335. 无人机数据链系统355.1 无人机数据链系统概述355.2 无人机数据链系统的基本组成355.2.1 无人机数据链的基本组成355.2.2 无人机数据链特征365.2.3 无人机数据链系统375.3 无人机数据链系统结构设计385.3.1 系统设计框图385.4 系统功能模块设计405.4.1 系统功能模块划分405.4.2 模块功能405.5 空地数据链路的流程设计41结 论43致 谢44参考文献45方案1. 绪论无人机，即无
12、人驾驶的飞机。是指在飞机上没有驾驶员，只是由程序控制自动飞行或者由人在地面或母机上进行遥控的飞机。它装有自动驾驶仪、程序控制系统、遥控与遥测系统、自动导航系统、自动着陆系统等，通过这些系统可以实现远距离飞行并得以控制。无人机与有人驾驶的飞机相比而言，重量轻、体积小、造价低、隐蔽性好，特别宜于执行危险性大的任务，因此被广泛应用。自30年代国外首次采用无线电操纵的模型飞机作为靶机以后，无人机的发展十分迅速。40年代，低空低速的小型活塞式靶机投入实用。50年代出现了高亚音速和超音速高性能的靶机。60年代以后，随着微电子技术、导航与控制技术的发展，一些国家研制了无人驾驶侦察机。无人机的应用领域不断扩大
13、：在军事上用于侦察、通信、反潜、电子对抗和对地攻击；在民用上用于大地测量、资源勘探、气象观测、森林防火和人工降雨；在科研上用于大气取样、新技术研究验证等。中国无人机的研究始于50年代后期，1959年已基本摸索出安-2和伊尔-28两种飞机的自动起降规律。60年代中后期投入无人机研制，形成了“长空”1靶机、无侦5高空照相侦察机和D4小型遥控飞机等系列，并以高等学校为依托建立了无人机设计研究机构，具有自行设计与小批生产能力。中国生产的各种型别的无人机，基本上满足了国内军需民用，并且逐步走向国际市场。无人机作为空中机器人，在军事上可用与侦查、监视等，在民用上可用于大地测量、摇感等，主要希望能获得高分辨
14、率、能描述物体集合形态的二位或三维图像，但是高分辨率图像数据量相当大，而且随着地面分辨率提高，需要传输的图像数据量呈几何级数增长，数据码数率也迅速增长，因此，图像的高速传输已经成为制约无人机应用的重要问题。自70年代以来，无人机在局部战争中的使用日趋广泛。目前，无人机的研制和发展在世界范围内呈现高潮，究其原因是现代作战需求、技术发展和经济等诸因素促成。首先，结构简一单、成本低的无人机比有人驾驶贬机节省成倍的费用，并且操纵简单，使用方便；再者，现代高新技术的发展，如电子技术、信息技术和技术融合，使无人机性能和功能有了突破性的提高，能完成有人驾驶飞机一些无法实现的飞行任务。现在军用无人机的任务范围
15、已由传统的空中侦察、战场观察和战情评估等扩大到战场抑制、对地攻击、拦截巡航导弹，甚至空中格斗等领域。无人机不仅对有人战斗机进行支援，而且在许多情况一F起到替代有人驾驶飞机的作用。面对高效能、高强度、高消耗的现代战争，无人机越来越受欢迎。二、无人机的特点及技术要求无人机没有飞行员，其飞行任务的完成是由无人飞行器、地面控制站和发射器组成的无人机系统在地面指挥小组的控制一下实现的。据此，无人机具有以下特点:（1）结构简单。没有常规驾驶舱，无人机结构尺寸比有人驾驶飞机小得多。有一种无尾无人机在结构上比常规飞机缩小40%以上。重量减轻，体积变小，有利于提高飞行性能和降低研制难度。（2）安全性强。无人机在操纵人员培训和执行任务时对人员具有高度的安全性，保护有生力量和稀缺的人力资源。可以用来执行危险性大的任务。（3）性能提高。无人机在设计时不用考虑飞行员的因素。许多受到人生理和心理所限的技术都可在无人机上使用，从而突破了有人在机的危险，保证了飞行的安全性。（4）一机多用，稍作改进后发展为轻型近距离对地攻击机。（5）采用成熟的发动机和主要机载设备，以减少研制风险与经费投入，加快研制进度。联合研制以减小投资风险、解决经费不足有利于扩大出口及扬长技术与设备优势。（6）研制综合训练系统。提高飞行员训练效率和降低训练成本，必须在研制
