小型工業(yè)無人機(jī)地面站系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、無人機(jī)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用近年來日益廣泛，如航拍、電力巡線、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，其應(yīng)用的多樣化也對無人機(jī)各方面性能提出更高的要求，如遠(yuǎn)距離作業(yè)飛行、任務(wù)載重、高清圖像傳輸?shù)取恼麄€無人機(jī)系統(tǒng)來看，地面站對于無人機(jī)穩(wěn)定飛行及正常完成飛行任務(wù)作用突出。因此，本文重點(diǎn)研究工業(yè)無人機(jī)地面站系統(tǒng)通信控制、功能模塊、任務(wù)規(guī)化，狀態(tài)監(jiān)控及相關(guān)技術(shù)。
　　論文以實際科研項目為支撐，完成一套工業(yè)級地面站系統(tǒng)的設(shè)計，并按照各功能模塊的劃分給出實現(xiàn)過程，主要根據(jù)具

2、體的工業(yè)需求從地面站系統(tǒng)硬件電路，圖像的獲取、發(fā)送、接收，到地面站的控制軟件進(jìn)行了研究、設(shè)計并實現(xiàn)。其中無人機(jī)控制系統(tǒng)與地面站系統(tǒng)的通信鏈路為無線通信鏈路，地面站與電臺采用串口連接，數(shù)據(jù)的封裝、發(fā)送、解析基于MAVLink通信協(xié)議，監(jiān)控模塊包括電子地圖的加載及FFmpeg解碼庫的調(diào)用等。
　　地面站控制板主控模塊采用了STM32處理器，采集到控制板上狀態(tài)信息通過串口發(fā)送至地面站軟件，控制板上主要完成功能設(shè)置包括電臺連接狀態(tài)，電量狀

3、態(tài)的顯示，功能按鍵的設(shè)置，鍵盤的設(shè)置完成飛控參數(shù)的寫入，搖桿的設(shè)置用來調(diào)整無人機(jī)及云臺的姿態(tài)等；圖像傳輸方面主要對圖像的獲取、編碼、發(fā)送與接收進(jìn)行了研究，實現(xiàn)了對 HDMI信號的接收，對不同的視頻編碼進(jìn)行比較選擇了H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)，完成TS視頻流的傳輸，通過網(wǎng)口連接圖傳電臺至地面站，由地面站軟件解碼實時播放視頻；地面站控制軟件根據(jù)功能模塊從軟件界面、狀態(tài)監(jiān)控、指令控制、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)存儲等幾個方面進(jìn)行設(shè)計，基于.Net平臺Visual

4、 Studio2013編譯環(huán)境采用C＃語言編程實現(xiàn)。
　　該地面站系統(tǒng)的設(shè)計立足于工業(yè)應(yīng)用高壓電纜的巡檢，經(jīng)過測試能夠保證不低于2KM通信距離，圖像傳輸時延低于350ms，地面站箱的重量在20KG以內(nèi)方便攜帶，無人機(jī)能根據(jù)地面站發(fā)送的控制指令實時調(diào)整姿態(tài)，實時傳回視頻影像，地面站軟件可以實時顯示飛行器飛行姿態(tài)，電子地圖支持航點(diǎn)的編輯，支持航跡任務(wù)的寫入。地面控制板上指示燈能顯示電量正常與否，OLCD屏顯示電臺連接狀態(tài)。經(jīng)過飛行任務(wù)