小型模塊化無人機(jī)地面站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

 　　隨著航空攝影、公共安全、電力巡查、林業(yè)保護(hù)等領(lǐng)域?qū)π⌒蜔o人機(jī)地面站系統(tǒng)需求的增加，小型模塊化無人機(jī)地面站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)相對滯后。為了克服現(xiàn)有小型地面站系統(tǒng)模塊化程度差、系統(tǒng)復(fù)雜、擴(kuò)展能力弱的問題，迫切需要開發(fā)一個(gè)小型無人機(jī)地面站系統(tǒng)來解決上述問題。本文主要研究小型模塊化無人機(jī)地面站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在分析項(xiàng)目背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和小型模塊化無人機(jī)地面站系統(tǒng)的系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，根據(jù)研究目的和技術(shù)指標(biāo)，對地面站系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案的模塊化設(shè)計(jì)和軟硬件子方案設(shè)計(jì)。根據(jù)要求，設(shè)計(jì)了一個(gè)模塊化的小型地面站系統(tǒng)，并將其硬件分為三個(gè)部分。

　　操作擴(kuò)展底座和平板電腦。在手動(dòng)模式下，通過操作擴(kuò)展底座實(shí)時(shí)控制無人機(jī)；在自動(dòng)模式下，無人機(jī)根據(jù)平板電腦的計(jì)劃軌跡獨(dú)立飛行。然后分為軟件和硬件兩部分，詳細(xì)描述了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。在硬件方面，主要對操作臺(tái)進(jìn)行了詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并利用基于遙桿的無線電臺(tái)和按鍵等人機(jī)交互設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對無人機(jī)的實(shí)時(shí)控制。在軟件方面，基于.Net框架和開源地圖控制，實(shí)現(xiàn)了地面站系統(tǒng)的飛行監(jiān)控、地圖顯示、航路規(guī)劃等功能。該系統(tǒng)基于C語言實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)Cserial口串口通信類。它用于在手動(dòng)模式下通過遙桿發(fā)送和接收遙測和遙控?cái)?shù)據(jù)以及發(fā)送控制命令。同時(shí)，在選擇通信協(xié)議時(shí)，采用了MAVlink小型無人機(jī)通信協(xié)議，降低了系統(tǒng)成本，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。最后，對無人機(jī)地面站系統(tǒng)進(jìn)行了功能驗(yàn)證和遙測數(shù)據(jù)后處理，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和具體實(shí)現(xiàn)過程的有效性。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了小型地面站系統(tǒng)的基本遙測遙控功能。本項(xiàng)目開發(fā)的小型模塊化無人機(jī)地面站系統(tǒng)已通過行業(yè)級(jí)無人機(jī)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試。其模塊化程度高，可重用性強(qiáng)，成本低，對同類設(shè)備的開發(fā)具有一定的借鑒意義。