無人機行業(yè)應用典型項目教程課件：無人機地面站操作實務

無人機地面站操作實務任務一架設無人機地面站一、無人機地面站架設1.供電電源的選型電池包電源大功率發(fā)電式電源供電設備主要為地面站電腦、數(shù)傳電臺等用電設備供電，選擇供電電源需要滿足各類型用電設備的電壓要求、功率要求、接口匹配、備份冗余?？梢赃x用電池包或者便攜式燃油發(fā)電機，上圖為電池包電源、下圖為燃油發(fā)電機。電源總接口做冗余，滿足應急情況下更夠快速更換電源。2.選擇地面站架設場地架設地面站的場地主要滿足視野開闊、地勢平坦、周邊無干擾源，同時具備一定的陰涼。如自然環(huán)境無法滿足，也可以臨時使用汽車等設備搭建臨時工作場所。3.架設電臺數(shù)傳電臺是無人機地面站的重要通信設備，其架設工作中主要包括電臺與電腦的連接、天線的連接、電源的連接三部分。電臺與電腦連接一般都是使用USB或者串口線，線材必須選用帶屏蔽層的工業(yè)級線纜。電腦與電臺兩側的接口均需穩(wěn)固連接。3.架設電臺饋線的連接，需要選用與天線匹配的饋線，不能隨意增減長度，常見饋線轉換口如圖。3.架設電臺天線的架設需要穩(wěn)固，同時利用三腳架、長桿、車頂、房頂?shù)仍黾犹炀€的高度，避免遮擋，提升無線電信號質量。3.架設電臺數(shù)傳電臺本體需要做好降溫，可以選擇遮陽或者安裝散熱設備解決。二、地面站與無人機進行

數(shù)據(jù)通聯(lián)測試無人機數(shù)據(jù)鏈路是無人機系統(tǒng)的重要組成部分，是無人機與地面站聯(lián)系的紐帶。無人機數(shù)據(jù)鏈按照傳輸方向可以分為：上行鏈路和下行鏈路；上行鏈路主要完成地面站到無人機的遙控指令發(fā)送和接收。下行鏈路主要完成無人機到地面站的遙測數(shù)據(jù)(飛行狀態(tài))以及視頻圖像(使用圖傳電臺實現(xiàn))的發(fā)送和接收，并根據(jù)定位信息的傳輸利用上下行鏈路進行測距。1.數(shù)傳電臺選型無人機數(shù)傳電臺是無人機數(shù)據(jù)鏈的核心，是無人機飛控系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分；無人機數(shù)傳電臺的正確選型是無人機項目成功的關鍵一環(huán)。衡量無人機數(shù)傳電臺是否健壯的幾個特征：1）體積小、重量輕、功耗低。2）接線方便，便于使用。3）具有跳頻擴頻功能，抗干擾能力強：跳頻組合越高，抗干擾能力越強，一般的設備能做到幾十、幾百個跳頻組合，性能優(yōu)異的設備能做到6萬個跳頻組合。4）具有存儲轉發(fā)功能。

5）具有數(shù)據(jù)加密功能：使用數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃蕴岣撸乐箶?shù)據(jù)泄密。常見的加密方式有DES、AES等。

6）具有高速率：無人機數(shù)傳電臺屬于窄帶遠距離傳輸?shù)姆懂牐?15200bps的數(shù)據(jù)速率即屬于高速率。

7）具有高靈敏度、低功耗遠距離、高速跳頻擴頻、時分雙工\全雙工：由于無人機采用電池供電，而且傳輸距離又遠，所以要求設備的功耗低(即低發(fā)射功率)，接收靈敏度高(靈敏度越高傳輸距離越遠)。一般是以多少誤碼率下的接收靈敏度衡量設備的接收性能，比如：–106dBm@10-6BER。

8）認證齊全：具有CE、FCC、ETSI等主流認證。2.數(shù)據(jù)鏈路測試在各項線纜連接正常及通電的情況下，在電腦地面站軟件上選擇當前數(shù)傳電臺使用的通訊口，設置地面端與天空端為一致的波特率，待無人機通電后，在地面站軟件上點擊連接，地面站如能正常顯示無人機姿態(tài)變化、電壓、高度、衛(wèi)星數(shù)、經(jīng)緯度、地速、空速等各項飛行數(shù)據(jù)，證明數(shù)據(jù)鏈路連接正常。地面站界面及視頻疊加的OSD界面如圖所示。執(zhí)行起飛電子檢查單執(zhí)行起飛電子檢查單地面站連接無人機后，應根據(jù)地面站配備的無人機起飛電子檢查單流程完成各項功能測試，各飛控廠家的測試流程不盡相同，一般包括姿態(tài)測試、飛控測試、執(zhí)行部件測試、航線測試、載荷設備測試、空速檢查（固定翼）等項目。在測試過程中應嚴格按照廠家的要求進行逐項測試，在測試過程中注意區(qū)分上行鏈路和下行鏈路的數(shù)據(jù)，當全部測試均通過后，數(shù)據(jù)鏈路的測試及無人機起飛驗證即完成。無人機起飛電子檢查單的部分示例界面如圖所示。各種天線各種天線各種天線各種天線一種無人機天線與腳架結合

的設計方案跟蹤天線無人機地面站操作實務任務二一、多旋翼航線任務規(guī)劃1.等邊三角形航線航線規(guī)劃要求：如圖，于起飛點前規(guī)劃一個等邊三角形并循環(huán)執(zhí)行5圈，三角形航線邊長為40m，航點①相對地面高度為

25m，航點②相對地面高度為30m，航點③相對地面高度為

35m，水平速度為3m/s，垂直速度為1m/s，轉彎方式為航點①定點轉彎、航點②協(xié)調轉彎，航點③停留時間5秒，航線①->②為ES方向，起飛點距離航點②10m，與①->②航線夾角為逆時針15度。實際飛行要求：在航點③后合適位置添加航點④，所有航線相對地面高度為30m。2.直角三角形航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點距離航點②15m，與①->②航線夾角為順時針30度。規(guī)劃一個直角三角形并循環(huán)執(zhí)行4圈，①②邊長為30m，③①邊長為40m，∠①為直角，航點①相對地面高度為25m，航點②相對地面高度為30m，航點③相對地面高度為35m，水平速度為3m/s，垂直速度為1m/s，轉彎方式為航點①協(xié)調轉彎，航點②停留時間5秒，航點③定點轉彎，航線②->③為S方向。實際飛行要求：在航點②后合適位置添加1個航點，新航點相對地面高度為35m。循環(huán)圈數(shù)改為無限。3.六邊形航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點距離航點⑥12m，位于⑥航點S方向。規(guī)劃一個正六邊形并循環(huán)執(zhí)行2圈，①②邊長為30m，③①邊長為35m，航點①②③相對地面高度為25m，航點④⑤⑥相對地面高度為30m，水平速度為2m/s，垂直速度為1m/s，轉彎方式為航點①⑤協(xié)調轉彎，航點②④停留時間2秒，航點③⑥定點轉彎，航線②->③為EN方向。實際飛行要求：刪除航點⑤，起飛點位置不變，航線②->③改為E方向。4.掃描航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點距離航點①15m，位于①航點正N方向，經(jīng)緯度：111.847715°、40°53′43.08″。規(guī)劃一個掃描航線并執(zhí)行1圈，航線長度為30m，間隔10m，航點①②③④相對地面高度為25m，航點⑤⑥相對地面高度為30m，其余航點高度35m。水平速度為3m/s，垂直速度為1m/s，轉彎方式為所有航點定點轉彎，航線①->②為WS方向。實際飛行要求：更改為封閉航線，循環(huán)執(zhí)行5圈。5.五邊內(nèi)切航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點距離航點⑤15m，位于⑤航點W偏N30°方向，經(jīng)緯度：111°40′23.44″、40.809174°。規(guī)劃一個五邊內(nèi)切航線并執(zhí)行5圈，①②邊及②③邊的邊長為30m，∠①=∠②為90°，∠④為120°，航點①②③相對地面高度為30m，航點④⑤相對地面高度為35m。水平速度為3m/s，垂直速度為1m/s，轉彎方式為所有航點定點轉彎，航線③->④為正W方向。實際飛行要求：水平速度更改為

2m/s，按照指令立即執(zhí)行航點⑤，到⑤點后返航。6.梯形航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點距離航線①->②中點南15m，經(jīng)緯度：111°48′42.4404"、40°39.01′0.9″。規(guī)劃一個梯形航線并循環(huán)執(zhí)行5圈，①②邊、②③邊邊長為20m，③④邊邊長為30m，∠②=∠③=90°，航線相對地面高度為30m。水平速度為3m/s，垂直速度為1m/s，轉彎方式為所有航點定點轉彎，航點③④停留時間5s，航線③->④為WS方向。實際飛行要求：修改航點④相對地面高度為40m，到航點④環(huán)繞5圈。7.四邊交叉航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點距離航點①南15m，航點①的經(jīng)緯度：111°48.62′42″、40°39′1″。規(guī)劃一個四邊交叉航線并循環(huán)執(zhí)行5圈，各邊邊長不小于20m，∠①=45°，①點相對地面高度為20m，②點相對地面高度為25m，③點相對地面高度為30m，④點相對地面高度為25m。水平速度為2m/s，垂直速度為1m/s，轉彎方式為所有航點協(xié)調轉彎，航線③->④為正N方向。實際飛行要求：修改航點④相對地面高度為40m，航線③->④軌跡為斜坡。8.圓形航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點距離圓形航線中心點南30m，于起飛點前規(guī)劃一個閉合圓形航線并循環(huán)執(zhí)行無限圈，

航點數(shù)≥10個，直徑為30m，航線相對地面高度為25m。水平速度為2m/s，垂直速度為1m/s，轉彎方式為所有航點協(xié)調轉彎，航點逆時針排序。實際飛行要求：將航點修改為順時針排序。二、固定翼航線任務規(guī)劃1.等距掃描航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點距離航點①15m，位于①航點N偏E30°方向，經(jīng)緯度：111.8576°、40°52′44.2″。規(guī)劃一個掃描航線并執(zhí)行1圈，航線長度為200m，航線間隔80m，航線相對地面高度為150m，轉彎方式為協(xié)調轉彎，航線①->②為EN方向。實際飛行要求：更改為封閉航線，循環(huán)執(zhí)行5圈。2.八字交叉航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點距離航點①15m，位于①航點N偏E30°方向，航點①經(jīng)緯度：111.8265°、40.8314°。起飛點前規(guī)劃一個閉合水平8字航線并循環(huán)執(zhí)行，①②邊、②③邊、③④邊、④⑤邊、⑤⑥邊、⑥⑦邊、⑦⑧邊邊長均為200m，航線相對地面高度為150m，轉彎方式為協(xié)調轉彎，航線①->②為ES方向。實際飛行要求：航點逆序,飛行高度修改為180m。3.不等邊掃描航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點距離航點①15m，位于①航點N偏E30°方向，經(jīng)緯度：111.8576°、40°52′44.2″。按圖于起飛點前規(guī)劃掃描航線，①②、③④、⑨⑩、??航線長度為200m，⑤⑥、⑦⑧航線長度為120m，航線間隔為80m，航線相對地面高度為150m，轉彎方式為協(xié)調轉彎，航線⑤->⑥為WS方向。際飛行要求：刪除航點④，合適的時機飛往航點⑩。4.四邊缺角航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點距離航點①15m，位于①航點N偏E30°方向，經(jīng)緯度：111.8576°、40°52′44.2″。按圖于起飛點前規(guī)劃一個五邊形并循環(huán)執(zhí)行，①②邊邊長為150m，②③邊邊長為50m，③④邊邊長為90m，④⑤邊邊長為75m，⑤①邊邊長為100m，∠①=∠⑤=90°，航線相對地面高度為120m，轉彎方式為協(xié)調轉彎，航線④->⑤為WS方向。實際飛行要求：在航點③后增加一個航點，合適的時機飛往該航點。附加知識：一、方位東標識為E；南標識為S；西標識為W；北標識為N。如圖所示。點①在點?的北偏東30度（N偏E30°）點②在點?的西南方向（WS方向）點③在點?的南偏東60度（S偏E60°）方向角：指北或指南方向線與目標線所成的小于90°的水平角叫做方向角。航向角：正北0°（N）、東北45°（EN）、正東90°（E）、東南135°（ES）、正南180°（S）、西南225°（WS）、正西270°（W）、西北315°（WN），度數(shù)為順時針增加，旋轉一周360°。附加知識：二、轉彎方式定點轉彎：也稱之為停止轉彎，旋翼在懸停狀態(tài)下轉彎，會精確通過每個GNSS位置點，在每個位置點會減速、懸停，停留，停留的時間可以設置；協(xié)調轉彎：飛行速度、油門基本不變，旋翼會偏離GNSS位置點，可能會在航線拐彎的外側；自適應協(xié)調轉彎：飛行速度、油門會隨航線轉彎而減速，旋翼會偏離GNSS位置點，但不會出現(xiàn)在航線拐彎的外側。固定翼只使用協(xié)調轉彎。附加知識：三、經(jīng)緯度換算1.經(jīng)緯度多種表示方法1）ddd.ddddd，“度.度”的十進制小數(shù)部分（5位）例如：31.12035°。2）ddd.mm.mmm，“度.分.分”的十進制小數(shù)部分（3位）例如

31°10.335′。3）ddd.mm.ss，“度.分.秒”例如

31°12′42″。2.經(jīng)緯度坐標轉換方