一种一站双机式无人机区域测绘系统技术方案

本发明专利技术公开了一种一站双机式无人机区域测绘系统，涉及无人机及测绘技术领域。包括一个地面控制站和两架多旋翼无人机，地面控制站包括地面数据终端、地面天线和地面控制终端，多旋翼无人机上设置有机载数据终端与机载天线；多旋翼无人机与地面控制站之间通过数据链进行遥控遥测数据的传输，数据链由机载数据终端和地面数据终端组成，数据链采用时分多址方式，地面控制站控制两架多旋翼无人机同时工作，两架多旋翼无人机各自执行不同的任务。该系统采用单一地面控制站对两架搭载不同任务载荷的多旋翼无人机平台同时进行监控与控制，以全程程控的方式对特定区域进行测绘，有效提高了区域测绘的工作效率。高了区域测绘的工作效率。高了区域测绘的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种一站双机式无人机区域测绘系统


[0001]本专利技术涉及无人机及测绘
，特别是指一种基于多旋翼无人机平台的区域测绘系统。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，无人机技术也迎来了快速进步，其应用领域也越来越广泛。其中 ，通过无人机平台搭载特定载荷进行区域测绘的无人机航测技术也迎来了大发展，将该技术应用于灾害应急与处理、资源开发、城镇建设等领域已屡见不鲜。较之于传统高分辨率卫星测绘和人工测绘，无人机搭载特定载荷进行区域测绘，具有成本低、快速高效、灵活机动、适用范围广等特点。
[0003]利用无人机平台搭载可搭载可见光、红外、雷达等多种载荷进行 区域测绘。然而，受制于不同载荷的小型化程度及实际应用方式，无人机平台搭载不同载荷进行区域测绘，往往采用单架飞机多个架次搭载不同载荷的方式进行数据采集，也使得所采集数据不具有同时性，偏差较大，参考价值大大下降。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种一站双机式无人机区域测绘系统，其采用单一地面控制站对两架搭载不同任务载荷的多旋翼无人机平台同时进行监控与控制，以全程程控的方式对特定区域进行测绘。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种一站双机式无人机区域测绘系统，包括一个地面控制站和A、B两架多旋翼无人机，所述地面控制站包括地面数据终端、地面天线和地面控制终端，多旋翼无人机上设置有机载数据终端与机载天线，多旋翼无人机A机搭载可见光或红外载荷，多旋翼无人机B机搭载MiniSAR载荷；地面控制终端通过以太网与地面数据终端和地面天线相连接；多旋翼无人机与地面控制站之间通过数据链进行遥控遥测数据的传输，数据链由机载数据终端和地面数据终端组成，数据链采用时分多址方式，地面控制站控制两架多旋翼无人机同时工作，两架多旋翼无人机各自执行不同的任务；
[0007]地面控制站对两架多旋翼无人机的控制方式为：
[0008]步骤1，对于多旋翼无人机A机，根据任务与实际情况进行可见光或红外载荷任务规划，设置飞行方向、飞行速度、飞行高度、拍照重叠率参数，选取目标区域范围，规划多旋翼无人机A机飞行航线与可见光或载荷的工作模式；
[0009]步骤2，对于多旋翼无人机B机，根据任务与实际情况进行MiniSAR载荷任务规划，设置飞行速度、飞行高度、载荷分辨率和擦地角度参数，选取目标区域范围，规划多旋翼无人机B机飞行航线与MiniSAR载荷工作状态；
[0010]步骤3，地面控制站控制多旋翼无人机平台A机与B机起飞，进入程控飞行，执行既定任务；
[0011]步骤4，飞行任务结束后，系统撤收，进行数据后处理。
[0012]进一步地，步骤1的具体方式为：
[0013]步骤101，根据任务需求，选择多旋翼无人机A机的飞行方向、飞行速度、飞行高度、拍照重叠率参数；
[0014]步骤102，获取多旋翼无人机A机的位置，在地图上点选目标矩形区域左上角与右下角的两个点，确定目标区域范围；
[0015]步骤103，根据步骤101和步骤102确定的参数信息，规划多旋翼无人机A机的航线与可见光或红外载荷的工作模式。
[0016]进一步地，步骤2的具体方式为：
[0017]步骤201，根据任务需求，选择多旋翼无人机B机的飞行速度、飞行高度，选择MiniSAR载荷的分辨率和擦地角度；
[0018]步骤202，根据目标特性确定成像区域条带的长度，结合现场环境条件，选择多旋翼无人机B机航线处于距离地面控制站近端或远端的位置；
[0019]步骤203，获取多旋翼无人机B机的位置，在地图上点选条带的起点和终点，确定成像区域；
[0020]步骤204，根据步骤201
‑
步骤203确定的参数信息，规划多旋翼无人机B机的航线与MiniSAR载荷的工作状态。
[0021]进一步地，所述地面数据终端与两个机载数据终端构成一个收发网络，收发采用同一个频点工作，通过上、下行时分双工、时分多址体制，构成一个3个节点的单跳时分网络；
[0022]上行遥控信息的传输方式为：地面控制终端和任务载荷控制设备产生的控制指令在地面数据终端的终端处理单元中进行编码，采用OFDM调制方式完成载波调制并通过收发信机变换至射频，并通过地面天线发射；机载天线经机载数据终端的收发信机将上行信号放大和变频，输出中频信号，经终端处理单元解扩、解调后输出链路遥控、飞控遥控和任务载荷遥控数据帧，通过数据接口单元分别发送给链路模块、飞控单元和任务载荷设备，实现数据链工作状态、飞机姿态和任务载荷姿态控制和变化；
[0023]下行遥测信息的传输方式为：遥测数据由飞行控制单元输入至机载数据终端，与任务载荷提供的图像遥测数据进行复接和纠错编码，然后经OFDM调制和功率放大后发往地面数据终端；地面天线收到信号后，经地面数据终端的收发信机放大和变频，输出中频信号，在终端处理单元完成解调；解调后将图像遥测复合数据送至地面数据终端的网络接口板，网络接口板经过以太网将数据传输至地面控制终端。
[0024]进一步地，所述单跳时分网络的链路网络资源采用动态分配方式，获得网络资源的节点在网内通过时分方式进行组网数据传输；宽带链路网络资源包括2个窄时隙和6个宽时隙；链路通信系统把时间轴划分成传输时帧，每个时帧为一个传输周期；时帧又被划分为多个时隙，每个网络节点占用一个时隙发送自己的信息，并在其它时隙接收其他用户发送的信息；地面控制站作为网络中心占用一个窄时隙发送双机上行遥控信息；多旋翼无人机A机占用第一宽时隙和第二宽时隙发送自身图像数据及遥测信息；多旋翼无人机B机占用第三宽时隙和第四宽时隙发送自身图像数据及遥测信息；此外，预留另一个窄时隙以及第五宽时隙和第六宽时隙作为备用。
[0025]进一步地，多旋翼无人机A机的飞行航线采用蜿蜒路径，相邻的去路与回路之间的距离D为：
[0026][0027]其中，P为重叠率，H为飞行高度，α为可见光或红外载荷的视场角。
[0028]进一步地，多旋翼无人机B机的飞行航线为位于目标区域范围一侧的直线，目标区域范围的条带宽度为W，条带长度为L，多旋翼无人机B机飞行航线到目标区域范围的距离为G：
[0029][0030]其中，H为飞行高度，θ
c
为擦地角度，θ
e
为MiniSAR载荷的雷达天线俯仰波束宽度，θ
i
为雷达天线入射角度。
[0031]本专利技术的有益效果在于：
[0032]1、本专利技术采用单一地面控制站对两架搭载不同任务载荷的多旋翼无人机平台同时进行监控与控制，以全程程控的方式对特定区域进行测绘，最大限度地保证了不同任务载荷对同一区域测绘的同时性，有效提高了区域测绘的工作效率。
[0033]2、本专利技术的数据链采用时分多址方式实现了地面控制站控制两架多旋翼无人机同时工作。
[0034]3、本专利技术将宽带链路网络资源划分为2个窄时隙和6个宽时隙，并把时间轴划分成传输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一站双机式无人机区域测绘系统，其特征在于，包括一个地面控制站和A、B两架多旋翼无人机，所述地面控制站包括地面数据终端、地面天线和地面控制终端，多旋翼无人机上设置有机载数据终端与机载天线，多旋翼无人机A机搭载可见光或红外载荷，多旋翼无人机B机搭载MiniSAR载荷；地面控制终端通过以太网与地面数据终端和地面天线相连接；多旋翼无人机与地面控制站之间通过数据链进行遥控遥测数据的传输，数据链由机载数据终端和地面数据终端组成，数据链采用时分多址方式，地面控制站控制两架多旋翼无人机同时工作，两架多旋翼无人机各自执行不同的任务；地面控制站对两架多旋翼无人机的控制方式为：步骤1，对于多旋翼无人机A机，根据任务与实际情况进行可见光或红外载荷任务规划，设置飞行方向、飞行速度、飞行高度、拍照重叠率参数，选取目标区域范围，规划多旋翼无人机A机飞行航线与可见光或载荷的工作模式；步骤2，对于多旋翼无人机B机，根据任务与实际情况进行MiniSAR载荷任务规划，设置飞行速度、飞行高度、载荷分辨率和擦地角度参数，选取目标区域范围，规划多旋翼无人机B机飞行航线与MiniSAR载荷工作状态；步骤3，地面控制站控制多旋翼无人机平台A机与B机起飞，进入程控飞行，执行既定任务；步骤4，飞行任务结束后，系统撤收，进行数据后处理。2.根据权利要求1所述的一种一站双机式无人机区域测绘系统，其特征在于，步骤1的具体方式为：步骤101，根据任务需求，选择多旋翼无人机A机的飞行方向、飞行速度、飞行高度、拍照重叠率参数；步骤102，获取多旋翼无人机A机的位置，在地图上点选目标矩形区域左上角与右下角的两个点，确定目标区域范围；步骤103，根据步骤101和步骤102确定的参数信息，规划多旋翼无人机A机的航线与可见光或红外载荷的工作模式。3.根据权利要求1所述的一种一站双机式无人机区域测绘系统，其特征在于，步骤2的具体方式为：步骤201，根据任务需求，选择多旋翼无人机B机的飞行速度、飞行高度，选择MiniSAR载荷的分辨率和擦地角度；步骤202，根据目标特性确定成像区域条带的长度，结合现场环境条件，选择多旋翼无人机B机航线处于距离地面控制站近端或远端的位置；步骤203，获取多旋翼无人机B机的位置，在地图上点选条带的起点和终点，确定成像区域；步骤204，根据步骤201
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步骤203确定的参数信息，规划多旋翼无人机B机的航线与MiniSAR载荷的工作状态。4.根据权利要求1所述的一种一站双机式无人机区域测绘系统，其特征在于，所述地面数据终端与两个机载数据终端构成一个收...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘培德，郝亚峰，王慧龙，吴亚鹏，李现亭，张望成，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：