关于无人机飞行路线控制系统的研究及应用.docx

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关于无人机飞行路线控制系统的研究及应用

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摘要：目前，无人机在很多领域都得到了广泛的应用，发挥着各种重要的生产力作用。针对传统无人机控制采用目视控制的方式，要求操作人员具有一定的操纵技术，同时技术人员控制端与无人机之间还受到距离限制等问题。本项目致力于打造一款成本低、遥控距离远、智能化、高效化、适用性广的无人机飞行路线控制系统，用于服务军事领域、气象探测、农业保植、新闻采访、遥感测绘等各个领域，并不断地融入新的行业应用。

关键词：无人机、飞行路线控制系统、气象探测、农业保植

1.研究背景

由于无人机是通过无线遥控的方式完成自动飞行和执行各种任务，具有安全零伤亡、低能耗、重复利用率高、控制方便等优点，因此得到了各个国家、各行各业的高度重视和广泛应用。但是飞行控制还主要采用目视控制的传统控制方式，它要求操作人员达到一定的操纵技术标准，同时技术人员控制端与无人机之间还受到距离限制，不能实现在广域环境下对无人机任意距离的无线控制。

针对以上现状，本项目采用GPS技术和BDS技术互补的高精度空间定位技术，创新性地设计并绘制带高层信息的二点三维矢量地图，实现智能化和可视化地控制无人机飞行的控制系统。

2.系统介绍

2.1系统概述

该系统包括两大部分，一部分是操作人员所处的地面监控系统，一部分是无人机端的受控系统，实现的机制主要是无人机不断地将自身的定位信息实时地传送给地面控制系统，地面控制系统将无人机位置信息通过电子地图可视化显示给操作人员，操作人员结合本次飞行任务，采用灵活的鼠标绘制方式在地图上绘制预定的飞行路线，地面控制系统对绘制路线进行自动处理生成可用的路线控制信息帧并发送给无人机受控系统，无人机受控系统接收到位置控制信息帧，不断结合实时的方位信息得到飞行控制信息，从而遥控无人机按照预定路线飞行。空地两端系统的通信连接采用近距离的无线数传电台和远距离的GPRS两种通信技术结合的方式，实现广域环境下低费用的双向通信。

地面监控系统：地面监控系统部分主要是在Windows操作系统上，采用VisualBasic作为系统开发环境并结合MSCom串口通信技术、Mapx二次开发组件技术、Winsock网络接口技术以及Access数据库技术完成软件设计，实现与无人机受控系统的无线通信、GIS系统操作和监控、历史数据存储和重现等，其中实验区域的电子地图采用MapinfoProfessional开发软件绘制完成，并创新性地设计并绘制了画面简洁的带高层信息的二点三维矢量地图，而对于绘制路线的优化和提取处理采用了垂距比值法和最小R值法。

无人机飞行路线控制系统：使用BDS-2/GPS双卫星系统对无人机实时位置进行高精度的定位，采用双串口单片机进行运算控制处理，实时的飞行控制信息采用了几何空间算法得到，另外采用LCD显示输出控制信息。

2.2系统特点

适用性广。由于系统实现的是有关飞行行进的基础化控制，可以根据需要向系统嵌入其它任务控制功能，适用于各类无人机。

监视与控制于一体。监视和控制都具有较强的实时性，操作人员在任何时刻都可获取无人机的位置信息，并对飞行路线迅速做出控制或改动操作。

经济高效。由于操作人员只需呆在远处对无人机的飞行进行遥控，省去了驾驶人员的具体操作，从长远来看更加经济，并且繁琐的驾驶控制由系统高速的完成，提高了准确性和效率性。

安全。不再需要驾驶人员亲自驾驶无人机进行飞行，当需要飞往某些危险区域中执行飞行任务时，操作人员只需要安全地待在远处的地面监控中心便可清楚地监视和可靠地控制无人机飞行前进。

创新型二点三维地图。采用纵向和横向的双向导航，二点三维地图呈现一般二维地图的简洁清晰的平面展示效果。

高精度定位及强抵抗干扰能力。采用全球卫星地位系统（GPS）和北斗导航卫星定位系统（BDS）双星定位系统方式作为空间定位技术。提高接收灵敏度、定位精度以及抵抗外界的干扰能力、覆盖范围广。

3.市场分析

3.1市场背景

随着无人机产业链配套逐渐成熟、硬件成本曲线不断下降和市场价格的降低，消费级无人机的客户群体从小众拓展至大众，客户规模呈现指数级增长，无人机正在应用到涉及国计民生的很多领域，发挥着各种重要的生产力作用。而国内外已研发出各种用于无人机飞行路线控制的导航系统，但这些系统大都具有独特性和必威体育官网网址性，适配于各自研发的传输通信系统并且不提供关键技术源码，所以为了实现对自制研发的无人机进行有效的飞行路线控制导航，保证无人机能够完成相应的飞行任务，很有必要对无人机飞行路线控制系统继续进行研究和设计。

3.2市场痛点

目前，无人机的飞行控制还主要采用目视控制的传统控制方式，即在视距范围内，操作控制人员需不停地观察无人机的飞行位置，同时手动控制手中的操纵杆或