【正文】 摘 要無人機(jī)，在民用和軍事領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。新型武器試驗等應(yīng)用場合對無人機(jī)的性能提出了更高的要求。隨著微處理器、flash存儲器、數(shù)傳電臺等器件和技術(shù)的發(fā)展，研制新一代數(shù)字化無人機(jī)的條件已經(jīng)成熟。具有自主飛行能力的小型無人機(jī)，可用于執(zhí)行航拍、勘測、自主偵察等任務(wù)，具有廣泛的軍事、民用和科學(xué)研究價值，這也使其成為世界各國科研機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。在整個無人機(jī)自主系統(tǒng)中，通信子系統(tǒng)是飛行控制系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著無人機(jī)飛行狀態(tài)信息和任務(wù)載荷數(shù)據(jù)的傳送的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了地面站對小型無人機(jī)實(shí)時監(jiān)控，所以針對無人機(jī)通信系統(tǒng)的專項研究有其重要意義。本論文基于對無人機(jī)測控系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行了研究和探討，設(shè)計了全數(shù)字化的無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。并對無人機(jī)測控地面站、無線通信、飛行控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)母鳝h(huán)節(jié)，在硬件電路、軟件程序、可靠性措施等方面進(jìn)行了大量試驗和定型，最終完成了全數(shù)字化的無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)可完成遙控指令、參數(shù)信息的上傳，遙測信息的實(shí)時顯示、飛行記錄的存儲和回放，滿足了無人機(jī)的測控需求。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)無人機(jī)測控系統(tǒng)相比，降低了設(shè)備復(fù)雜度、減少了整機(jī)重量；采用無線調(diào)參方式，除大大減少了飛行準(zhǔn)備工作量之外，提高了單次飛行效率，減少了新機(jī)型試飛次數(shù)。收發(fā)一體的無線通信方式，使無人機(jī)測控距離提高了50%。與傳統(tǒng)無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)相比，飛行穩(wěn)定性大為增強(qiáng)，在飛行定高、定向、故障處理等指標(biāo)上有了較大提高。關(guān)鍵詞：無人機(jī)、測控系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸IAbstractThe UAV(unmanned aviation vehicle) has been widely used on civil field and military purpose. With the experiment of new weaponry or other needs the capability of UAV has been required more and more highly. Along with the development of microprocessor flash memorizer and digital transmitterreceiver orother apparatuses it is feasible to manufacture UAV of new series.This based on a UAV carrying through the researchand discuss of data transmission in measure and mand system and flight controlsystem design a plete digital transfer system on UAV which based on the practical requirements of clients and bined with the microprocessor digital radio and other ponents. To acplish this system we carry through a mass of experiments and former improvements on hardware circuit software program reliability which is involved in ground equipment to measure and mand UAV wireless munications flight control system and all other parts of data transmission. With the achievements of telecontrol instructions parameter up load telecontrol information realtime display storage and release of flight enregister this system can fulfil the requirements to UAV on measure and mand.Compared with traditional UAV measure and mand system the system reduced equipment plication and plane weight. With application of wireless adjust parameter in the system we can not only reduce the work on flight preparation but also improve flight efficiency and reduce trial times. Due to transmit and receiver signals on one radio the system increase UAV measure and mand distance one and a half times. Compared with traditional UAV measure and mand system it improved the capability of flight stability altitude and direction confirmation and fault management. Key words: UAV(unmanned aviation vehicle) measure and mand system flight control system data transmission.目 錄1. 緒論 1 我國無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 3 國外無人機(jī)的發(fā)展 4 國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 5 無人機(jī)通信系統(tǒng)的研究及發(fā)展現(xiàn)狀 5 研究背景 62. 無人機(jī)的測控系統(tǒng) 7 無人機(jī)的測控系統(tǒng)現(xiàn)狀及其存在問題 7 發(fā)展思路 7 關(guān)鍵技術(shù) 8 無人機(jī)測控系統(tǒng)存在問題 10 新型無人機(jī)測控系統(tǒng)性能指標(biāo) 10 無人機(jī)測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 113. 無人機(jī)的飛行控制與測控數(shù)據(jù)傳輸 13 無人直升機(jī)飛行控制的特點(diǎn)及問題 13 雙無線通道與單無線通道的比較 13 無人機(jī)飛行的無線通道 14 無人機(jī)飛行控制器 14 無人機(jī)的飛行控制 16 遙控飛行 16 自控飛行 17 遙控與自控結(jié)合 184. 無人機(jī)任務(wù)載荷與數(shù)據(jù)鏈路 19 無人機(jī)的任務(wù)載荷 19 偵察監(jiān)視類載荷 19 通信類載荷 21 武器彈藥類載荷 22 任務(wù)載荷的應(yīng)用與發(fā)展 24 無人機(jī)任務(wù)載荷的應(yīng)用情況 24 無人機(jī)任務(wù)載荷的發(fā)展趨勢 27 無人機(jī)的數(shù)據(jù)鏈路 29 概述 29 數(shù)據(jù)鏈路的結(jié)構(gòu)與原理 30 對數(shù)據(jù)鏈路的特別要求 31 抗干擾能力分析 32 無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路的發(fā)展趨勢 335. 無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng) 35 無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)概述 35 無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的基本組成 35 無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的基本組成 35 無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈特征 36 無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng) 37 無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 38 系統(tǒng)設(shè)計框圖 38 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計 40 系統(tǒng)功能模塊劃分 40 模塊功能 40 空地數(shù)據(jù)鏈路的流程設(shè)計 41結(jié) 論 43致 謝 44參考文獻(xiàn) 45471. 緒論無人機(jī)，即無人駕駛的飛機(jī)。是指在飛機(jī)上沒有駕駛員，只是由程序控制自動飛行或者由人在地面或母機(jī)上進(jìn)行遙控的飛機(jī)。它裝有自動駕駛儀、程序控制系統(tǒng)、遙控與遙測系統(tǒng)、自動導(dǎo)航系統(tǒng)、自動著陸系統(tǒng)等，通過這些系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離飛行并得以控制。無人機(jī)與有人駕駛的飛機(jī)相比而言，重量輕、體積小、造價低、隱蔽性好，特別宜于執(zhí)行危險性大的任務(wù)，因此被廣泛應(yīng)用。自30年代國外首次采用無線電操縱的模型飛機(jī)作為靶機(jī)以后，無人機(jī)的發(fā)展十分迅速。40年代，低空低速的小型活塞式靶機(jī)投入實(shí)用。50年代出現(xiàn)了高亞音速和超音速高性能的靶機(jī)。60年代以后，隨著微電子技術(shù)、導(dǎo)航與控制技術(shù)的發(fā)展，一些國家研制了無人駕駛偵察機(jī)。無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大：在軍事上用于偵察、通信、反潛、電子對抗和對地攻擊；在民用上用于大地測量、資源勘探、氣象觀測、森林防火和人工降雨；在科研上用于大氣取樣、新技術(shù)研究驗證等。中國無人機(jī)的研究始于50年代后期，1959年已基本摸索出安2和伊爾28兩種飛機(jī)的自動起降規(guī)律。60年代中后期投入無人機(jī)研制，形成了“長空”1靶機(jī)、無偵5高空照相偵察機(jī)和D4小型遙控飛機(jī)等系列，并以高等學(xué)校為依托建立了無人機(jī)設(shè)計研究機(jī)構(gòu)，具有自行設(shè)計與小批生產(chǎn)能力。中國生產(chǎn)的各種型別的無人機(jī)，基本上滿足了國內(nèi)軍需民用，并且逐步走向國際市場。無人機(jī)作為空中機(jī)器人，在軍事上可用與偵查、監(jiān)視等，在民用上可用于大地測量、搖感等，主要希望能獲得高分辨率、能描述物體集合形態(tài)的二位或三維圖像，但是高分辨率圖像數(shù)據(jù)量相當(dāng)大，而且隨著地面分辨率提高，需要傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)量呈幾何級數(shù)增長，數(shù)據(jù)碼數(shù)率也迅速增長，因此，圖像的高速傳輸已經(jīng)成為制約無人機(jī)應(yīng)用的重要問題。自70年代以來，無人機(jī)在局部戰(zhàn)爭中的使用日趨廣泛。目前，無人機(jī)的研制和發(fā)展在世界范圍內(nèi)呈現(xiàn)高潮，究其原因是現(xiàn)代作戰(zhàn)需求、技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)等諸因素促成。首先，結(jié)構(gòu)簡一單、成本低的無人機(jī)比有人駕駛貶機(jī)節(jié)省成倍的費(fèi)用，并且操縱簡單，使用方便；再者，現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展，如電子技術(shù)、信息技術(shù)和技術(shù)融合，使無人機(jī)性能和功能有了突破性的提高，能完成有人駕駛飛機(jī)一些無法實(shí)現(xiàn)的飛行任務(wù)?，F(xiàn)在軍用無人機(jī)的任務(wù)范圍已由傳統(tǒng)的空中偵察、戰(zhàn)場觀察和戰(zhàn)情評估等擴(kuò)大到戰(zhàn)場抑制、對地攻擊、攔截巡航導(dǎo)彈，甚至空中格斗等領(lǐng)域。無人機(jī)不僅對有人戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行支援，而且在許多情況一F起到替代有人駕駛飛機(jī)的作用。面對高效能、高強(qiáng)度、高消耗的現(xiàn)代戰(zhàn)爭，無人機(jī)越來越受歡迎。二、無人機(jī)的特點(diǎn)及技術(shù)要求無人機(jī)沒有飛行員，其飛行任務(wù)的完成是由無人飛行器、地面控制站和發(fā)射器組成的無人機(jī)系統(tǒng)在地面指揮小組的控制一下實(shí)現(xiàn)的。據(jù)此，無人機(jī)具有以下特點(diǎn):（1）結(jié)構(gòu)簡單。沒有常規(guī)駕駛艙，無人機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸比有人駕駛飛機(jī)小得多。有一種無尾無人機(jī)在結(jié)構(gòu)上比常規(guī)飛機(jī)縮小40%以上。重量減輕，體積變小，有利于提高飛行性能和降低研制難度。（2）安全性強(qiáng)。無人機(jī)在操縱人員培訓(xùn)和執(zhí)行任務(wù)時對人員具有高度的安全性，保護(hù)有生力量和稀缺的人力資源?？梢杂脕韴?zhí)行危險性大的任務(wù)。（3）性能提高。無人機(jī)在設(shè)計時不用考慮飛行員的因素。許多受到人生理和心理所限的技術(shù)都可在無人機(jī)上使用，從而突破了有人在機(jī)的危險，保證了飛行的安全性。（4）一機(jī)多用，稍作改進(jìn)后發(fā)展為輕型近距離對地攻擊機(jī)。（5）采用成熟的發(fā)動機(jī)和主要機(jī)載設(shè)備，以減少研制風(fēng)險與經(jīng)費(fèi)投入，加快研制進(jìn)度。聯(lián)合研制以減小投資風(fēng)險、解決經(jīng)費(fèi)不足有利于擴(kuò)大出口及揚(yáng)長技術(shù)與設(shè)備優(yōu)勢。（6）研制綜合訓(xùn)練系統(tǒng)。提高飛行員訓(xùn)練效率和降低訓(xùn)練成本，必須在研制教練機(jī)的同時，研制輔助地面飛行模擬系統(tǒng)和飛行動作訓(xùn)練器等設(shè)備，并有機(jī)地結(jié)合成飛機(jī)員訓(xùn)練的綜合訓(xùn)練系統(tǒng)。美、英、俄、意等國都在實(shí)施這種綜合訓(xùn)練系統(tǒng)，美國海軍的綜合訓(xùn)練系統(tǒng)中包括300架教練機(jī)、咒臺地面模擬器、49套計算機(jī)輔助訓(xùn)練裝置和1個以計算機(jī)為基礎(chǔ)的訓(xùn)練中心，采用這套綜合訓(xùn)練系統(tǒng)，使飛行員訓(xùn)練費(fèi)用降低50%。美國空海軍JPATS計劃中，雷神飛機(jī)公司在MK一2教練機(jī)研制競標(biāo)的同時就提出選擇承包商研制地面訓(xùn)練配套系統(tǒng)，要求這套模擬系統(tǒng)保證與MK—2教練機(jī)能力相匹配，使訓(xùn)練費(fèi)用降低50%一6o%?？梢姡瑢︼w行員進(jìn)行綜合訓(xùn)練是未來軍用飛機(jī)飛行訓(xùn)練的必由之路。我國目前也在積極發(fā)展地面飛行訓(xùn)練模擬器，但其發(fā)展還遠(yuǎn)不能滿足對飛行員的訓(xùn)練要求。隨著航空科技的發(fā)展，今后，地面飛行模擬器能夠完成各類飛行駕駛技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)任務(wù)和心理素質(zhì)的訓(xùn)練。.駕駛飛機(jī)的飛行速度、高度、航程和機(jī)動性等邊界控制要求。如無人機(jī)過載達(dá)到159以上，巡航可以倒飛，從而機(jī)動性和隱身性得到提高。無人機(jī)在軍事上有廣泛的用途，其中包括靶機(jī)、無人偵察機(jī)、無人電子戰(zhàn)飛機(jī)、無人研究機(jī)等。為實(shí)現(xiàn)偵察、干擾、支援以及攻擊等功能，技術(shù)要求有:（1）信息技術(shù)包括信息的收集和融合，信息的評估和表達(dá)，防御性的信息戰(zhàn)、自動目標(biāo)確定和識別等；（2）設(shè)備組成包括低成本結(jié)構(gòu)、小型化及模塊化電子設(shè)備、低可見性天線、小型精確武器、可儲存的高性能發(fā)動機(jī)及電動作動器等；（3）性能實(shí)現(xiàn)包括先進(jìn)的低可見性和維護(hù)性技術(shù)、任務(wù)管理和規(guī)劃、組合模擬和訓(xùn)練環(huán)境等。三、無人機(jī)系統(tǒng)按照功能劃分，主要包括四部分:（1）飛行器系統(tǒng)包括空中和地面兩大部分。空中部分包括：無人機(jī)、機(jī)載電子設(shè)備和輔助設(shè)備等，主要完成飛行任務(wù)。地面部分包括：飛行器定位系統(tǒng)、飛行器控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)以及發(fā)射回收系統(tǒng)，主要完成對飛行器的遙控、遙測和導(dǎo)航任務(wù)，空中與地面系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)鏈路建立起緊密聯(lián)系。（2）數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)包括：遙控、遙測、跟蹤測量設(shè)備、信息傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)中繼設(shè)備等用以指揮操縱飛機(jī)飛行，并將飛機(jī)的狀態(tài)參數(shù)及偵察信息數(shù)據(jù)傳到控制站。（3）任務(wù)設(shè)備系統(tǒng)包括：為完成各種任務(wù)而需要在飛機(jī)上裝載的任務(wù)設(shè)備。（4）后勤保障系統(tǒng)如檢測設(shè)備，維修設(shè)備，運(yùn)輸設(shè)備，后勤設(shè)備等。 我國無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀在我國無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快目前已經(jīng)擁有大、中、小、超小、高空高速無人機(jī)5類非靶機(jī)類固定翼無人機(jī)。無人機(jī)上也裝載了多種電子、光學(xué)設(shè)備。裝載電子對抗設(shè)備完成對抗任務(wù)的電子戰(zhàn)無人機(jī)在國內(nèi)目前只有RKL165假目標(biāo)無人機(jī)和RKT164通信對抗無人機(jī)。在研的型號有RKZl67中程電子對抗無人機(jī)系統(tǒng)、JWS01反輻射無人機(jī)。小型無人機(jī)控制半徑一般為50千米目前已經(jīng)有BZK002高原型偵察無人機(jī)、JWS01反輻射無人機(jī)、RKLl65假目標(biāo)無人機(jī)、RKTl64通信對抗無人機(jī)等多個型號。中型無人