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1、无人飞翔器设计远程无线通信系统第1章绪论前言课题研究背景国内外研究现状市场需求研究内容和意义研究内容研究意义本文构造第 2 章 无人机中继系统概括无人机中继系统的整体构造无人机的控制系统无人机的及时图像传输系统本章小结第 3 章 及时图像传输系统摄像头DSP控制芯片图像传感器镜头摄像头的选择图传频次我国无线频次规划无线图传频次选择图传天线天线的介绍天线的选择图传系统传输距离的估量第4章动力系统电机舵机电池第 5 章 GPS定位及飞机控制系统GPS 模块飞控模块 / 第1章绪论1.1 前言无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置控制的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有
2、自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员经过雷达等设备，对其进行追踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像一般飞机同样腾飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞翔。 回收时，可用与一般飞机着陆过程同样的方式自动着陆，也可经过遥控用下降伞或拦网回收。可反覆使用多次。宽泛用于空中侦探、监督、通信、反潜、电子扰乱等。本课题研究一套无人机中继系统，该系统是由当前市道上可购置到的不同模块构成。本课题研究的中继系统包含：摄像头模块、图像传输模块、动力模块、GPS定位模块及飞控模块；该无人机搭载其中继系统可实现手动遥控和飞机自主飞翔两种飞翔模式，飞机在飞翔过程中，能够将
3、机载摄像头所拍摄到的视频信息及时的传回地面控制台。具备此功能的无人机拥有广阔的应用远景， 不单成本低还能够派到特别恶劣的环境中履行任务而不用担忧人员损失。课题研究背景跟着控制技术的不停提高和智能控制理论的完美，在飞机中出现了一类不需要人驾驶就能够履行任务的飞机无人机。无人机以其优胜的性能，在现代高科技战争中发挥着独到的作用。无人飞机，顾名思义， 就是不用驾驶员驾驶，而依靠嵌在飞机内的自动飞机驾驶仪器或地面无线电遥控飞翔的飞机。无人机能够特意实质造型制作，也能够由一般飞机改造制成。无人飞机跟一般飞机同样，一定具备起落装置，机身、机翼、机载控制系统等，还因无人驾驶，一定装备自动驾驶仪、电子计算机、
4、自动起落装置、程序控制装置等，因要务实现远距离控制， 一定装有遥控接收机、 电子摄像机等及时控制设备， 相应的在遥控站设有机外遥控站、腾飞装置和监测系统。国内外研究现状无人机出此刻1917 年，初期的无人驾驶飞翔器的研制和应用主要用作靶机，应用范围主假如在军事上，此后渐渐用于作战、侦探及民用遥感飞翔平台。 20 世纪 80 年月以来，跟着计算机技术、通信技术的快速发展以及各样数字化、 重量轻、 体积小、探测精度高的新式传感器的不停面世，无人机的性能不停提高， 应用范围和应用领域快速拓展。世界范围内的各样用途、 各样性能指标的无人机的种类已达数百种之多。 续航时间从一小时延伸到几十个小时， 任务
5、载荷从几公斤到几百公斤，这为长时间、 大范围的遥感监测供给了保障，也为搭载多种传感器和履行多种任务创建了有益条件。1. 国内研究现状我国无人机发展起步于上世纪50 年月末。 上世纪 90 年月以来， 西北工业大学、 北京航空航天大学和南京航空航天大学三所高校无人机事业蓬勃发展，并接踵建立了无人机特意研究机构。迄今，上述三所高校已为国家研发了几十个型号上千架无人机。2000 年以来，中航工业企业、航天科工企业、航天科技企业、电子科技企业企业部下一些院所也开始无人机研制，加快了我国无人机的发展步伐。据不完好统计， 国内从事无人机的单位超出300 家，从事无人机整体（供给无人机系统）的单位超出40
6、家。据认识，目前绝大多半还不过逗留在研制、生产阶段，更多的是知足特定的个别用户的定制应用服务需求，大量量产品生产和家产化发展的还极少。固然最近几年来我国的无人机研制、 应用获得了长足进展， 但距离美国、 以色列等国家还有较大差距。其中，动力装置是中国飞机的一大软肋，无人机研发也碰到近似瓶颈。2. 外国研究现状外国的研究主要有以下几类：（ 1） Attitude Heading Reference System（ AHRS）由斯坦福大学航空航天学院研制，利用惯性传感器技术和GPS卫星定位接收机， 及时计算飞机在飞翔时的正确方向和飞机机身姿态。（ 2）以 Delft技术大学的和提出的 Synthe
7、tic Vision System（ SVS）虚构现实系统为代表， 显示终端能够供给及时数据显示、依据数据库中原有基础数据，由传感器和数据链构成并进行数据三维办理。（ 3）以 Visual Cueing and Control （VCC）系统为代表，由 Honeywell 实验室和 Honewell BRGA Olathe 组织机构联合开发。近似于现代汽车导航系统，依据存在的基础信息，履行预约的飞翔线路，实现可视化管理。依据包含经纬度、坐标变换、垂直速度、飞翔速度等本机信息，以及基础数据的空间信息、适航信息等实现自动飞翔管理，更重要的是能够在VFR（visual flightrules 目视飞
8、翔规则）到IFR （ InstrumentFlight Rules仪表飞翔规则）飞翔变换过程和由VFR飞翔岛着陆阶段可供给可视帮助。可是，他有一个很大的弊端，就是不可以实现飞翔线路和地面的三维画面显示，稍显画面单一。（ 4）以 Tallec在 Onera 设计研究的 Converging Traffic Alert System（ CATAC）为代表，分别与 1998年和 2001 年在法国和美国获取专利，采纳了ADS-B技术， GPS接收装置接收对于飞翔器的及时坐标数据，并依据基础数据剖析数据，可及时预计本航空器的详细方位和速率， 判断潜伏的危险和问题，并经过语音告警控制人员；具备无线电接收
9、装置，能获取人机互动显示画面，适合目视飞翔规则（VFR）；飞机小巧，成本便宜。（ 5 ） 以 适 合 通 用 飞 机 的 飞 行 保 障 系 统 为 代 表 的 FLIGHT CONFLECTMANAGEMENT SYSTEM(FCMS)，利用无线网络连结技术，实现飞机与地面控制系统之间的连结和数据交换，利用网络点对点服务，实现飞机的飞翔控制，减少飞翔员和空中交通管束人员的负担。市场需求无人驾驶飞机构造简单、 重量轻、隐蔽性好， 与履行有人飞机的任务对比，使用无人机能够大大减少花费。另一方面，它能够作为高危险性任务的履行者，比如：敌后纵深侦察，美国的全世界鹰就是其中的典型代表：能够进行中继制导
10、为己方攻击武器供给对准点；能够携带炸弹直接攻击目标等。 可见，无人机在履行任务时的环境都比较危险，防止大量的人员培训和投入， 所以无人机虽在功能上不可以完好和一般飞机对比，可是它在履行危险任务中的作用倒是人们考虑的首选。 除此以外， 无人机还能够用于民用，比方大兴安岭的丛林防火灭火、汶川地震的航拍和真相观察、 气象行业的人工降雨、农场的庄稼灭虫、 荒漠沙漠的飞播造林等；能够用于日本福岛核电站事故中获得大气样本；也能够用于新的航天器的设计和技术验证等， 此刻，无人机还不可以完好代替往常的各样飞机，一般的飞机因为人的存在而能够达成更为复杂的任务， 可是跟着以智能控制技术为首的技术群的发展，无人机将
11、会有能力达成更多不同种类的任务，在更大程度上代替一般飞机来履行任务。市场中近似飞机一般状况下合用于军事，在民用方面极少， 本课题研究的中继系统， 如果进一步将硬件优化，即可用于生活中。前段时间的雅安地震，因为天气要素的影响，卫星或载人飞机难以及时获取对灾害救援指挥的及时地面影像，采纳无人机系统， 可超低空云下作业， 对天气的依靠特别小，并且不需要专用机场，能够快速正确的获取地面影像。无人机还能够在一些比较危险， 不适合人类抵达的地方达成任务。如：毒气泄露的地方， 有放射性物质的地方，病菌滋长的地方等。假如是对硬件进行精简，则可用于娱乐。 现有市场上的飞机不多，并且昂贵，所以该研究有很大的市场潜
12、力。研究内容和意义本课题研究的无人飞机的中继系统重在检查市场上现有资料，从机载设备的整体构造出发，将整个机载设备分解为若干部分，再分别对各个部分进行检查研究，找到性能优异，符合无人机要求的零件。该中继系统的核心是飞机控制系统，它将其余各部分连结在一同， 使得无人机能够更好的飞翔和实行空中拍摄。 此系统设计的飞机有两种飞翔模式：手动遥控和自主飞翔，手动遥控飞机飞翔需要加载数传电台，在此基础上增添功率放大器以实现远距离通信；自主飞翔则需要在飞控模块上加载自动导航模块，经过编写程序来控制飞机的在空中的高度、航速、 航向等信息。别的，卫星定位也是无人机的一项重要功能。卫星定位是当前航空、 导航等行业中
13、宽泛应用的技术， 是指经过人造卫星依据物体的经度，纬度，高度，速度等确立物体的详细地点，当前生界上使用最为宽泛的卫星定位系统是美国的GPS(Global Positioning System)系统和俄罗斯的 GLONASS( Global Navigation Satellite System)系统，而由我国自主研发的北斗卫星导航系统也在逐渐投入使用。精确的定位是无人机履行任务必不行少的条件之一，更多的卫星同时通信，更高的刷新频次都是无人机精确立位的前提。当前“无人机”以其造型独到，小巧轻巧，主要用于军事方面，好多国家军事顾问早在上个世纪就预知在未来的战争中， 无人机将宽泛应用于侦察、攻击等各
14、个电子战环节，而在现代快速电子战争中正被一一实现，成为决定战争输赢的要点，为此各国争相投入更大的力量发展。跟着技术的普及和成本的降低，无人飞机开始在民用领域锋芒毕露。 航拍是无人飞机的一项重要任务，在地震、海啸、泥石流、火灾等危险的环境和状况下，假如使用无人机做航拍工具能大大降低人员以及花费的投入。本文构造本文共分为7 章：第 1 章 绪论，主要内容是：对于课题的概略，国内外研究现状、研究的内容和意义，本文构造。第 2 章 系统的整体设计，主要内容是：系统的整体需求及系统的构成。第 3 章第 2 章 无人机中继系统概括无人机中继系统的整体构造本课题研究的无人机中继系统，是在飞机上搭载的整套控制系统，包含飞机控制系统、动力系统、 远程控制系
