基于GPRS/3G技術(shù)的無人機遙感系統(tǒng)飛機監(jiān)管關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究

王效波　杜志剛　李丹丹

【摘要】 本文主要從無人機飛行監(jiān)管技術(shù)、無人機遠(yuǎn)程通信技術(shù)、飛行諸元信息傳輸加密解密技術(shù)三個方面論述基于GPRS/3G技術(shù)的無人機遙感系統(tǒng)飛機監(jiān)管的關(guān)鍵技術(shù)，并從硬件和軟件兩個方面討論基于GPRS/3G技術(shù)的無人機遙感系統(tǒng)飛機監(jiān)管裝備，以供廣大讀者參考。

【關(guān)鍵詞】 無人機 GPRS/3G技術(shù) 遙感系統(tǒng) 飛機監(jiān)管

一、基于GPRS/3G技術(shù)的無人機遙感系統(tǒng)飛機監(jiān)管關(guān)鍵技術(shù)

1.1無人機飛行監(jiān)管技術(shù)

主要是基于GPRS/3G技術(shù)的飛行監(jiān)管技術(shù)，實現(xiàn)每次飛行計劃需要報無人機遙感網(wǎng)絡(luò)綜合運行管理平臺進(jìn)行批準(zhǔn)后方可飛行，然后通過集成在無人機里的GPRS/3G通訊模塊與綜合運行管理平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，將加密處理后的飛行諸元相關(guān)信息傳遞到綜合運行管理平臺。

1.2無人機遠(yuǎn)程通信技術(shù)

主要研究基于GPRS/3G等移動通信和本地數(shù)傳電臺通訊的融合通信模式，然后進(jìn)行無人機的遠(yuǎn)程通訊。GPRS/3G信號好時，無人機通過GPRS/3G與綜合運行管理平臺進(jìn)行互通：GPRS/3G信號不好時，無人機通過數(shù)傳電臺和地面站進(jìn)行互通，地面站再和綜合運行管理平臺通過GPRS/3G進(jìn)行互通，實現(xiàn)對無人機的遠(yuǎn)程監(jiān)控。最終，飛行監(jiān)管裝備和數(shù)傳電臺同時提供的兩路飛行諸元信息，可以用紅藍(lán)兩種顏色進(jìn)行顯示在綜合運行管理平臺監(jiān)控屏幕上。

1.3飛行諸元信息傳輸加密解密技術(shù)

這一技術(shù)是主要通過研究飛行諸元信息傳輸加密解密技術(shù)，在飛行監(jiān)管裝備電路中加裝自動加密模塊，實現(xiàn)對飛行諸元數(shù)據(jù)進(jìn)行加密發(fā)送，由綜合運行管理平臺接收后再進(jìn)行解密處理，解決無人機飛行諸元信息連接入公網(wǎng)后安全傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)。

二、基于GPRS/3G技術(shù)的無人機遙感系統(tǒng)飛機監(jiān)管裝備設(shè)計

基于GPRS/3G技術(shù)的無人機遙感系統(tǒng)飛機監(jiān)管裝備主要包括兩個方面，一種是基于GPRS/3G通訊模塊與現(xiàn)有飛控集成的兼容性飛行監(jiān)管裝備，另外一種是基于GPRS/3G技術(shù)的新型飛控監(jiān)管裝備。這兩種飛機監(jiān)管裝備具有重量輕、功耗低、防水防塵防震性能好等優(yōu)勢，同時與飛控的電路連接器為航空級別，比較牢固可靠。每個飛機監(jiān)管裝備都有唯一的電子識別碼，飛控通電后可以先訪問飛機監(jiān)管裝備，校驗該電子識別碼，校驗完成后方可啟動。飛控不接入飛行監(jiān)管裝備或不給飛行監(jiān)管裝備供電將無法使用。啟動后，飛行監(jiān)管裝備將自動通過GPRS/3G通訊模塊將該無人機相關(guān)信息傳送到無人機遙感網(wǎng)絡(luò)綜合運行管理平臺，開始進(jìn)行檢測。

無人機操作者向綜合進(jìn)行管理平臺申請的飛行授權(quán)信息，可通過GPRS/3G鏈路轉(zhuǎn)發(fā)到飛控進(jìn)行更新授權(quán)，但是根據(jù)不同飛控的技術(shù)要求，該授權(quán)信息也可以通過無人機數(shù)傳電臺通訊轉(zhuǎn)發(fā)到飛控。

基于GPRS/3G技術(shù)的無人機遙感系統(tǒng)飛機監(jiān)管裝備硬件模塊組成主要包括：第一，與自動駕駛儀鉸鏈的串口。為了能管理自動駕駛儀，需要和自動駕駛儀之間交互，考慮到自動駕駛儀的設(shè)備屬性，串口是一個比較好的選擇。第二，電源模塊，主要是為了提供飛行監(jiān)管裝備的供電。第三，內(nèi)置集成GPRS/3G模塊。通過內(nèi)部串口相連，集成GPRS/3G模塊，達(dá)到與GPRS/3G模塊通訊的目的，同時可以進(jìn)行統(tǒng)一供電。第四，CPU和儲存。由于是應(yīng)用在無人機上，對耗電很敏感，因此擬選用低功耗主處理器，同時為了能保存電子識別碼以及相關(guān)電子圍欄以及通訊管理信息，需要永久儲存單元。第五，內(nèi)置GPS。完全依賴自動駕駛儀的GPS信息，會不利于系統(tǒng)的監(jiān)控，所以需要在飛行監(jiān)管裝備內(nèi)設(shè)置GPS，保證在飛機監(jiān)管裝備啟動后就有位置信息。

基于GPRS/3G技術(shù)的無人機遙感系統(tǒng)飛機監(jiān)管裝備的軟件功能主要包括：第一，飛行監(jiān)管裝備和自動駕駛儀協(xié)議。定義飛行監(jiān)管裝備和自動駕駛儀的接口標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，要求自動駕駛儀報告期當(dāng)前的經(jīng)緯度、高度、速度以及飛行狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)。第二，自駕儀授權(quán)啟動。自駕儀接通電源后將訪問飛行監(jiān)管裝備電子識別碼，通過后自駕儀方能啟動。第三，開機啟動報告。飛行監(jiān)管裝備在開機授權(quán)自駕儀啟動后，立刻報告其電子識別碼信息到綜合運行管理平臺，從而使綜合運行管理平臺第一時間能了解其狀態(tài)。當(dāng)收到GPS信號后，報告其位置和默認(rèn)電子圍欄情況。第四，GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)通訊管理。進(jìn)行GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)的連接，建立和綜合運行管理中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)通道，并加密數(shù)據(jù)。第五，授權(quán)管理。接收并儲存新的含時限信息的電子圍欄數(shù)據(jù)，通過協(xié)議授權(quán)電子圍欄到自動駕駛儀，從而自動駕駛儀可以在規(guī)定的時間內(nèi)規(guī)定區(qū)域控制的無人機起飛。