無人機(jī)行業(yè)應(yīng)用典型項(xiàng)目教程課件：無人機(jī)地面站操作實(shí)務(wù)

無人機(jī)地面站操作實(shí)務(wù)任務(wù)一架設(shè)無人機(jī)地面站一、無人機(jī)地面站架設(shè)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(shè)備主要為地面站電腦、數(shù)傳電臺(tái)等用電設(shè)備供電，選擇供電電源需要滿足各類型用電設(shè)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(jī)，上圖為電池包電源、下圖為燃油發(fā)電機(jī)。電源總接口做冗余，滿足應(yīng)急情況下更夠快速更換電源。2.選擇地面站架設(shè)場(chǎng)地架設(shè)地面站的場(chǎng)地主要滿足視野開闊、地勢(shì)平坦、周邊無干擾源，同時(shí)具備一定的陰涼。如自然環(huán)境無法滿足，也可以臨時(shí)使用汽車等設(shè)備搭建臨時(shí)工作場(chǎng)所。3.架設(shè)電臺(tái)數(shù)傳電臺(tái)是無人機(jī)地面站的重要通信設(shè)備，其架設(shè)工作中主要包括電臺(tái)與電腦的連接、天線的連接、電源的連接三部分。電臺(tái)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(jí)線纜。電腦與電臺(tái)兩側(cè)的接口均需穩(wěn)固連接。3.架設(shè)電臺(tái)饋線的連接，需要選用與天線匹配的饋線，不能隨意增減長(zhǎng)度，常見饋線轉(zhuǎn)換口如圖。3.架設(shè)電臺(tái)天線的架設(shè)需要穩(wěn)固，同時(shí)利用三腳架、長(zhǎng)桿、車頂、房頂?shù)仍黾犹炀€的高度，避免遮擋，提升無線電信號(hào)質(zhì)量。3.架設(shè)電臺(tái)數(shù)傳電臺(tái)本體需要做好降溫，可以選擇遮陽或者安裝散熱設(shè)備解決。二、地面站與無人機(jī)進(jìn)行

數(shù)據(jù)通聯(lián)測(cè)試無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路是無人機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，是無人機(jī)與地面站聯(lián)系的紐帶。無人機(jī)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(jī)的遙控指令發(fā)送和接收。下行鏈路主要完成無人機(jī)到地面站的遙測(cè)數(shù)據(jù)(飛行狀態(tài))以及視頻圖像(使用圖傳電臺(tái)實(shí)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(jìn)行測(cè)距。1.數(shù)傳電臺(tái)選型無人機(jī)數(shù)傳電臺(tái)是無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的核心，是無人機(jī)飛控系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分；無人機(jī)數(shù)傳電臺(tái)的正確選型是無人機(jī)項(xiàng)目成功的關(guān)鍵一環(huán)。衡量無人機(jī)數(shù)傳電臺(tái)是否健壯的幾個(gè)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(kuò)頻功能，抗干擾能力強(qiáng)：跳頻組合越高，抗干擾能力越強(qiáng)，一般的設(shè)備能做到幾十、幾百個(gè)跳頻組合，性能優(yōu)異的設(shè)備能做到6萬個(gè)跳頻組合。4）具有存儲(chǔ)轉(zhuǎn)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?，防止?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(jī)數(shù)傳電臺(tái)屬于窄帶遠(yuǎn)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(yuǎn)距離、高速跳頻擴(kuò)頻、時(shí)分雙工\全雙工：由于無人機(jī)采用電池供電，而且傳輸距離又遠(yuǎn)，所以要求設(shè)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(yuǎn))。一般是以多少誤碼率下的接收靈敏度衡量設(shè)備的接收性能，比如：–106dBm@10-6BER。

8）認(rèn)證齊全：具有CE、FCC、ETSI等主流認(rèn)證。2.數(shù)據(jù)鏈路測(cè)試在各項(xiàng)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(dāng)前數(shù)傳電臺(tái)使用的通訊口，設(shè)置地面端與天空端為一致的波特率，待無人機(jī)通電后，在地面站軟件上點(diǎn)擊連接，地面站如能正常顯示無人機(jī)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(xiàng)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(jī)后，應(yīng)根據(jù)地面站配備的無人機(jī)起飛電子檢查單流程完成各項(xiàng)功能測(cè)試，各飛控廠家的測(cè)試流程不盡相同，一般包括姿態(tài)測(cè)試、飛控測(cè)試、執(zhí)行部件測(cè)試、航線測(cè)試、載荷設(shè)備測(cè)試、空速檢查（固定翼）等項(xiàng)目。在測(cè)試過程中應(yīng)嚴(yán)格按照廠家的要求進(jìn)行逐項(xiàng)測(cè)試，在測(cè)試過程中注意區(qū)分上行鏈路和下行鏈路的數(shù)據(jù)，當(dāng)全部測(cè)試均通過后，數(shù)據(jù)鏈路的測(cè)試及無人機(jī)起飛驗(yàn)證即完成。無人機(jī)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(jī)天線與腳架結(jié)合

的設(shè)計(jì)方案跟蹤天線無人機(jī)地面站操作實(shí)務(wù)任務(wù)二一、多旋翼航線任務(wù)規(guī)劃1.等邊三角形航線航線規(guī)劃要求：如圖，于起飛點(diǎn)前規(guī)劃一個(gè)等邊三角形并循環(huán)執(zhí)行5圈，三角形航線邊長(zhǎng)為40m，航點(diǎn)①相對(duì)地面高度為

25m，航點(diǎn)②相對(duì)地面高度為30m，航點(diǎn)③相對(duì)地面高度為

35m，水平速度為3m/s，垂直速度為1m/s，轉(zhuǎn)彎方式為航點(diǎn)①定點(diǎn)轉(zhuǎn)彎、航點(diǎn)②協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎，航點(diǎn)③停留時(shí)間5秒，航線①->②為ES方向，起飛點(diǎn)距離航點(diǎn)②10m，與①->②航線夾角為逆時(shí)針15度。實(shí)際飛行要求：在航點(diǎn)③后合適位置添加航點(diǎn)④，所有航線相對(duì)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(diǎn)距離航點(diǎn)②15m，與①->②航線夾角為順時(shí)針30度。規(guī)劃一個(gè)直角三角形并循環(huán)執(zhí)行4圈，①②邊長(zhǎng)為30m，③①邊長(zhǎng)為40m，∠①為直角，航點(diǎn)①相對(duì)地面高度為25m，航點(diǎn)②相對(duì)地面高度為30m，航點(diǎn)③相對(duì)地面高度為35m，水平速度為3m/s，垂直速度為1m/s，轉(zhuǎn)彎方式為航點(diǎn)①協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎，航點(diǎn)②停留時(shí)間5秒，航點(diǎn)③定點(diǎn)轉(zhuǎn)彎，航線②->③為S方向。實(shí)際飛行要求：在航點(diǎn)②后合適位置添加1個(gè)航點(diǎn)，新航點(diǎn)相對(duì)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(diǎn)距離航點(diǎn)⑥12m，位于⑥航點(diǎn)S方向。規(guī)劃一個(gè)正六邊形并循環(huán)執(zhí)行2圈，①②邊長(zhǎng)為30m，③①邊長(zhǎng)為35m，航點(diǎn)①②③相對(duì)地面高度為25m，航點(diǎn)④⑤⑥相對(duì)地面高度為30m，水平速度為2m/s，垂直速度為1m/s，轉(zhuǎn)彎方式為航點(diǎn)①⑤協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎，航點(diǎn)②④停留時(shí)間2秒，航點(diǎn)③⑥定點(diǎn)轉(zhuǎn)彎，航線②->③為EN方向。實(shí)際飛行要求：刪除航點(diǎn)⑤，起飛點(diǎn)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(diǎn)距離航點(diǎn)①15m，位于①航點(diǎn)正N方向，經(jīng)緯度：111.847715°、40°53′43.08″。規(guī)劃一個(gè)掃描航線并執(zhí)行1圈，航線長(zhǎng)度為30m，間隔10m，航點(diǎn)①②③④相對(duì)地面高度為25m，航點(diǎn)⑤⑥相對(duì)地面高度為30m，其余航點(diǎn)高度35m。水平速度為3m/s，垂直速度為1m/s，轉(zhuǎn)彎方式為所有航點(diǎn)定點(diǎn)轉(zhuǎn)彎，航線①->②為WS方向。實(shí)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(diǎn)距離航點(diǎn)⑤15m，位于⑤航點(diǎn)W偏N30°方向，經(jīng)緯度：111°40′23.44″、40.809174°。規(guī)劃一個(gè)五邊內(nèi)切航線并執(zhí)行5圈，①②邊及②③邊的邊長(zhǎng)為30m，∠①=∠②為90°，∠④為120°，航點(diǎn)①②③相對(duì)地面高度為30m，航點(diǎn)④⑤相對(duì)地面高度為35m。水平速度為3m/s，垂直速度為1m/s，轉(zhuǎn)彎方式為所有航點(diǎn)定點(diǎn)轉(zhuǎn)彎，航線③->④為正W方向。實(shí)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(diǎn)⑤，到⑤點(diǎn)后返航。6.梯形航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點(diǎn)距離航線①->②中點(diǎn)南15m，經(jīng)緯度：111°48′42.4404"、40°39.01′0.9″。規(guī)劃一個(gè)梯形航線并循環(huán)執(zhí)行5圈，①②邊、②③邊邊長(zhǎng)為20m，③④邊邊長(zhǎng)為30m，∠②=∠③=90°，航線相對(duì)地面高度為30m。水平速度為3m/s，垂直速度為1m/s，轉(zhuǎn)彎方式為所有航點(diǎn)定點(diǎn)轉(zhuǎn)彎，航點(diǎn)③④停留時(shí)間5s，航線③->④為WS方向。實(shí)際飛行要求：修改航點(diǎn)④相對(duì)地面高度為40m，到航點(diǎn)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(diǎn)距離航點(diǎn)①南15m，航點(diǎn)①的經(jīng)緯度：111°48.62′42″、40°39′1″。規(guī)劃一個(gè)四邊交叉航線并循環(huán)執(zhí)行5圈，各邊邊長(zhǎng)不小于20m，∠①=45°，①點(diǎn)相對(duì)地面高度為20m，②點(diǎn)相對(duì)地面高度為25m，③點(diǎn)相對(duì)地面高度為30m，④點(diǎn)相對(duì)地面高度為25m。水平速度為2m/s，垂直速度為1m/s，轉(zhuǎn)彎方式為所有航點(diǎn)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎，航線③->④為正N方向。實(shí)際飛行要求：修改航點(diǎn)④相對(duì)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(diǎn)距離圓形航線中心點(diǎn)南30m，于起飛點(diǎn)前規(guī)劃一個(gè)閉合圓形航線并循環(huán)執(zhí)行無限圈，

航點(diǎn)數(shù)≥10個(gè)，直徑為30m，航線相對(duì)地面高度為25m。水平速度為2m/s，垂直速度為1m/s，轉(zhuǎn)彎方式為所有航點(diǎn)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎，航點(diǎn)逆時(shí)針排序。實(shí)際飛行要求：將航點(diǎn)修改為順時(shí)針排序。二、固定翼航線任務(wù)規(guī)劃1.等距掃描航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點(diǎn)距離航點(diǎn)①15m，位于①航點(diǎn)N偏E30°方向，經(jīng)緯度：111.8576°、40°52′44.2″。規(guī)劃一個(gè)掃描航線并執(zhí)行1圈，航線長(zhǎng)度為200m，航線間隔80m，航線相對(duì)地面高度為150m，轉(zhuǎn)彎方式為協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎，航線①->②為EN方向。實(shí)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(diǎn)距離航點(diǎn)①15m，位于①航點(diǎn)N偏E30°方向，航點(diǎn)①經(jīng)緯度：111.8265°、40.8314°。起飛點(diǎn)前規(guī)劃一個(gè)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(zhǎng)均為200m，航線相對(duì)地面高度為150m，轉(zhuǎn)彎方式為協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎，航線①->②為ES方向。實(shí)際飛行要求：航點(diǎn)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(diǎn)距離航點(diǎn)①15m，位于①航點(diǎn)N偏E30°方向，經(jīng)緯度：111.8576°、40°52′44.2″。按圖于起飛點(diǎn)前規(guī)劃掃描航線，①②、③④、⑨⑩、??航線長(zhǎng)度為200m，⑤⑥、⑦⑧航線長(zhǎng)度為120m，航線間隔為80m，航線相對(duì)地面高度為150m，轉(zhuǎn)彎方式為協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎，航線⑤->⑥為WS方向。際飛行要求：刪除航點(diǎn)④，合適的時(shí)機(jī)飛往航點(diǎn)⑩。4.四邊缺角航線航線規(guī)劃要求：如圖，起飛點(diǎn)距離航點(diǎn)①15m，位于①航點(diǎn)N偏E30°方向，經(jīng)緯度：111.8576°、40°52′44.2″。按圖于起飛點(diǎn)前規(guī)劃一個(gè)五邊形并循環(huán)執(zhí)行，①②邊邊長(zhǎng)為150m，②③邊邊長(zhǎng)為50m，③④邊邊長(zhǎng)為90m，④⑤邊邊長(zhǎng)為75m，⑤①邊邊長(zhǎng)為100m，∠①=∠⑤=90°，航線相對(duì)地面高度為120m，轉(zhuǎn)彎方式為協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎，航線④->⑤為WS方向。實(shí)際飛行要求：在航點(diǎn)③后增加一個(gè)航點(diǎn)，合適的時(shí)機(jī)飛往該航點(diǎn)。附加知識(shí)：一、方位東標(biāo)識(shí)為E；南標(biāo)識(shí)為S；西標(biāo)識(shí)為W；北標(biāo)識(shí)為N。如圖所示。點(diǎn)①在點(diǎn)?的北偏東30度（N偏E30°）點(diǎn)②在點(diǎn)?的西南方向（WS方向）點(diǎn)③在點(diǎn)?的南偏東60度（S偏E60°）方向角：指北或指南方向線與目標(biāo)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(shí)針增加，旋轉(zhuǎn)一周360°。附加知識(shí)：二、轉(zhuǎn)彎方式定點(diǎn)轉(zhuǎn)彎：也稱之為停止轉(zhuǎn)彎，旋翼在懸停狀態(tài)下轉(zhuǎn)彎，會(huì)精確通過每個(gè)GNSS位置點(diǎn)，在每個(gè)位置點(diǎn)會(huì)減速、懸停，停留，停留的時(shí)間可以設(shè)置；協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎：飛行速度、油門基本不變，旋翼會(huì)偏離GNSS位置點(diǎn)，可能會(huì)在航線拐彎的外側(cè)；自適應(yīng)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎：飛行速度、油門會(huì)隨航線轉(zhuǎn)彎而減速，旋翼會(huì)偏離GNSS位置點(diǎn)，但不會(huì)出現(xiàn)在航線拐彎的外側(cè)。固定翼只使用協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎。附加知識(shí)：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(jìn)制小數(shù)部分（5位）例如：31.12035°。2）ddd.mm.mmm，“度.分.分”的十進(jìn)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(biāo)轉(zhuǎn)換方