【正文】 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 19 （ 3） 慣性穩(wěn)定云臺(tái) （ 4） 電視 跟蹤器 （ 5）機(jī)載存儲(chǔ) （三） 測(cè)控站 1 功能與組成 測(cè)控站 負(fù)責(zé) 飛行器平臺(tái) 遙控指 令、數(shù)據(jù)和圖像信息的上傳下達(dá) ，包括了測(cè)控站和測(cè)控鏈路。 ， 主要性能參數(shù)如 錯(cuò)誤 !未找到引用源。3 級(jí)間以 1/3或 1/2級(jí)為單位調(diào)節(jié) 測(cè)光方式 63區(qū) TTL全開光圈測(cè)光，評(píng)價(jià)測(cè)光（與所有自動(dòng)對(duì)焦點(diǎn)聯(lián)動(dòng)），局部測(cè)光（取景器中央約 %的面積），點(diǎn)測(cè)光（取景器中央約 %的面積），中央重點(diǎn)平均測(cè)光 白平衡 自動(dòng)，預(yù)設(shè)（日光，陰影，陰天，鎢絲燈，白色熒光燈，閃光燈），用戶 自定義，色溫設(shè)置 （約 2500 10000K）白平衡矯正和白平衡包圍曝光 感光度 ISO 10025600可擴(kuò)展至 50102400，拍攝視頻時(shí) ISO 10012800可擴(kuò)展至 10025600 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 18 拍攝性能 降噪能力 可應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)間曝光和高 ISO感光度拍攝 存儲(chǔ)性能 存儲(chǔ)卡類型 SD卡 /CF卡 文件格式 圖片： JPEG（ Exif ）， RAW： RAW， sRAW1， sRAW2 視頻： 接口性能 HDMI接口 支持 視頻接口 AV接口 其它接口 外觀 外形尺寸 152 產(chǎn)品 重量 約 860g（僅機(jī)身） b) 鏡頭選擇 ： 根據(jù)航拍的需要，宜選用定焦鏡頭， 定焦鏡頭對(duì)焦速度快，成像質(zhì)量穩(wěn)定 ， 拍攝的運(yùn)動(dòng)物體圖像清晰而穩(wěn)定，對(duì)焦非常準(zhǔn)確，畫面細(xì)膩，顆粒感非常輕微，測(cè)光也 很 準(zhǔn)確 ，同時(shí) 定焦鏡頭 光圈大， 可獲得更多的通光量，可以在弱光環(huán)境下獲得更快的快門速度保證不受抖 動(dòng) 的影響 ， 具有 暗光環(huán)境下的適應(yīng)能力 ?？捎梅秶S拍攝模式各異） 曝光控制 曝光模式 程序自動(dòng)曝光（ P），快門優(yōu)先曝光（ S），光圈優(yōu)先曝光（ A），手動(dòng)曝光（ M）， B門曝光 曝光補(bǔ)償 手動(dòng)：在 177。 機(jī)型如 圖 8，性能參數(shù)見 表 5。 垂直： 176。 紅外攝像機(jī)： 探測(cè)器分辨率： 320 240 熱靈敏度： 80mk25℃ 幀率： 25Hz 波長(zhǎng)范圍： 8μ m～ 14μ m 電視跟蹤器：最小跟蹤目標(biāo)尺寸： 3 3 個(gè)像素，跟蹤誤差： 1TVL，目標(biāo)截獲跟蹤方式：人工截獲，自動(dòng)跟蹤 /手動(dòng)跟蹤； 3 技術(shù)方案 ? 任務(wù)設(shè)備 裝載方案 本方案設(shè)計(jì) 摒 棄傳統(tǒng)的吊舵裝載模式， 擬 采用先進(jìn)的雙裝載方式，即 將 可見光攝像機(jī)裝載于機(jī)頭，將 照相設(shè)備裝載于機(jī)身中間機(jī)腹位置， 執(zhí)行任務(wù)時(shí)，兩種設(shè)備可以同時(shí)裝載，也可只搭載其中之一 。（ 1177。 *光學(xué)照相機(jī)：分辨率 （ 500m 拔高時(shí)），傳感器尺寸： 3624mm ，最大分辨率： 55003 500，支持 64G存儲(chǔ)卡，具備 4小時(shí)內(nèi)連續(xù)拍攝并存儲(chǔ)的能力。 2 方案指標(biāo) 方案 技術(shù)指標(biāo)見 表 3。 （二） 任務(wù)載荷 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 15 1 功能 與組成 海事無人機(jī) 任務(wù)載荷 用于對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行探查、跟蹤及定位，具有體積小、作用距離遠(yuǎn)、技術(shù)指標(biāo)高的特點(diǎn)；設(shè)備有可見光 /紅外 攝像機(jī)和高清數(shù)碼相機(jī)，可采用換裝方式使用，能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨、手動(dòng) /自動(dòng)搜索和跟蹤目標(biāo)；可以與其他機(jī)載、地面設(shè)備信息配合解算目標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位功能。 （ 7） 回收傘 回收傘采用十字型傘，其優(yōu)點(diǎn)是下降時(shí) 固 有擺動(dòng)角度在所有傘型中是最小的，可 防止 機(jī)體損傷。 （ 6）機(jī)載電氣系統(tǒng) 為使 飛行器 上各系統(tǒng)和設(shè)備正常工作，完成預(yù)定的功能，需要使用電氣系統(tǒng)提供滿足預(yù)定設(shè)計(jì)要求的電能，包括足夠的電容量和可靠的配電，并保證供電質(zhì)量符合要求。 OFDM(正交頻分復(fù)用 )不僅能夠有效地傳輸高速圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)在圖像、數(shù)據(jù)接口方面和系統(tǒng)集成方面都具有較大的優(yōu)勢(shì)和先進(jìn)性，其基本原理是將高速數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換，分解成許多低速率的子數(shù)據(jù)流，分配到傳輸速率較低的若干子信道中進(jìn)行傳輸，各個(gè)子信道的載波互為正交。變頻模塊將調(diào)制后的中頻信號(hào)上變頻至指定的頻段，功放模塊將信號(hào)放大后送天線發(fā)射輸出?；鶐О迮c射頻的中頻接口為高中頻 , 電源由 +12V 供電。圖像編碼模塊完成視頻信號(hào)的壓縮、圖像數(shù)據(jù)與遙測(cè)數(shù)據(jù)的復(fù)接； FPGA完成基帶數(shù)據(jù)的編碼、調(diào)制、輸出及相關(guān)控制； D/A 完成中頻調(diào)制信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。 機(jī)載圖像 /遙測(cè)發(fā)射模塊將 OFDM 調(diào)制模塊的中頻轉(zhuǎn)換到 L波段，并進(jìn)行線性功率放大。 圖 7 飛行控制與導(dǎo)航系統(tǒng)框圖 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 14 （ 5）機(jī)載數(shù)據(jù)終端 由遙控接收模塊和遙測(cè) /圖像發(fā)射模塊及天線組成。飛控導(dǎo)航計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)飛行控制、任務(wù)載荷管理、傳感器的信息處理和多傳感器組合導(dǎo)航解算。飛行控制與導(dǎo)航系統(tǒng)綜合采用 MEMS傳感器、微電子、嵌入式系統(tǒng)、任務(wù)調(diào)度與優(yōu)化等技術(shù)，以 MEMS 傳感器、高性能嵌入式處理器和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建多傳感器組合導(dǎo)航與飛行控制系統(tǒng)，為任務(wù)載荷完成目標(biāo) 探查 定位奠定基礎(chǔ)，達(dá)到以情報(bào)獲取為中心的最終目標(biāo)。 機(jī)體總體尺寸如下： 機(jī)型 HW30 HW04C 備注 機(jī)長(zhǎng)（ m） 翼展（ m） 機(jī)高（ m） （ 3）動(dòng)力裝置 活塞式 雙缸 汽油發(fā)動(dòng)機(jī) ： 3W110， 8kw，并帶發(fā)電裝置。各部分之間采用快速插接方式。 備份方案采用 HW04C 型“大白鯊”無人機(jī)，需進(jìn)行浮筒加裝改進(jìn)設(shè)計(jì)。 表 2 飛行器平臺(tái) 技術(shù)指標(biāo) 名稱 項(xiàng)目 指標(biāo)項(xiàng)目 技術(shù)要求 方案指標(biāo) 飛行器平臺(tái) 無人機(jī)機(jī)體 * 使用高度 實(shí)用升限 * 任務(wù)載荷 * 最大起飛重量 * 續(xù)航時(shí)間 巡航速度 * 發(fā)射方式 * 回收方式 * 控制方式 * 導(dǎo)航方式 300m～ 1000m 3000m ≥ 10kg ≤ 130kg ≥ 6h ≥ 70140km/h 海面 /水面 /滑跑 /彈射 海面 /水面 /滑跑 /傘降 遙控 +程控自主飛行 GPS/INS 300m～ 1000m 3000m 25kg 130kg 8h 70140km/h 海面 /水面 /滑跑 /彈射 海面 /水面 /滑跑 /傘降 遙控 +程控自主飛行 GPS/INS 動(dòng)力裝置 燃油發(fā)動(dòng)機(jī)（ 92/93號(hào)汽油） 活塞式雙缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)（ 92/93號(hào)汽油） 雙發(fā)動(dòng)機(jī) 飛行控制 與導(dǎo)航設(shè)備 由飛控導(dǎo)航儀、 GPS/INS等組成 飛控導(dǎo)航儀、 GPS/INS 機(jī)載數(shù)據(jù)終端 由遙控接收模塊和遙測(cè) /圖像發(fā)射模塊及天線組成， MPEG/ ) 遙控接收、遙測(cè) /圖像發(fā)射及天線， MPEG/ 機(jī)載電氣設(shè)備 滿足任務(wù)需求的電容量和可靠的配電 機(jī)載供電，可靠配電設(shè)計(jì) 其它機(jī)載設(shè)備 機(jī)載二次應(yīng)答機(jī)，能與民航聯(lián)絡(luò) 由用戶提供應(yīng)答機(jī) 海事通信衛(wèi)星（暫定） 用于遠(yuǎn)程測(cè)控，試裝 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 11 3 技術(shù)方案 采用公司 現(xiàn)有成熟機(jī)型 ，針對(duì) 海上起降要求 進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)。 飛行器平臺(tái) 主要由無人機(jī)機(jī)體、動(dòng)力裝置、飛行控制與導(dǎo)航設(shè)備、機(jī)載電氣設(shè)備、機(jī)載數(shù)據(jù)終端和回收傘等組成。 圖 5 系統(tǒng) 工作流程圖 到達(dá) 海情 指定起飛場(chǎng)地 起飛前準(zhǔn)備 氣象 /環(huán)境 組裝展開 起飛 起飛前檢查 任務(wù)規(guī)劃 參數(shù) 裝訂 巡航飛行 抵達(dá) 目標(biāo) 空域 進(jìn)行 圖像 采集 回傳 圖像 信息 獲得海情結(jié)果 圖像 分析 處理 圖像產(chǎn)品 返航降 落 產(chǎn)品發(fā)布 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 10 第 三 部分 各子 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 （一） 飛行器平臺(tái) 方案 1 功能與組成 飛行器平臺(tái) 的主要功能是搭載 任務(wù)載荷 到目標(biāo)區(qū)域上空實(shí)施探查或監(jiān)視，可快速高效獲取 事故海域海情 信息，并能對(duì)重要區(qū)域進(jìn)行全方位、多角度重點(diǎn)監(jiān)測(cè) ，為 指揮決策發(fā)揮重要作用。 海事無人機(jī) 及 任務(wù)載荷 在 任務(wù)海域 執(zhí)行信息收集任務(wù)時(shí)，地面控制站布置在發(fā)射地點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)鏈的遙控、遙測(cè)和圖像傳輸信道對(duì) 飛行器 及 任務(wù)載荷 進(jìn)行控制及圖像信息的接收。 9)車載集成運(yùn)輸與保障分系統(tǒng) 的車輛不隨行 時(shí) ，系統(tǒng)應(yīng)能正常執(zhí)行任務(wù)。 8)情報(bào)處理站 由車載 圖像工作站 和 專用圖像處理軟件組成。測(cè)控站可以記錄、存儲(chǔ)和回放視頻和飛行數(shù)據(jù)信息，并設(shè)有網(wǎng)絡(luò)傳輸接口，具備信息實(shí)時(shí)傳輸與發(fā)布功能。 6) 測(cè)控站進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃和管理，完成飛行器及任務(wù)載荷的監(jiān)控，顯示無人機(jī)探察信息和航跡，并能存儲(chǔ)和回放。 4)安全應(yīng)急保護(hù)： 飛行器具備緊急情況處理 功能 ，包含姿態(tài)超限、發(fā)動(dòng)機(jī)熄火、無GPS 信號(hào)、遙控鏈路中斷 、應(yīng)急返航等安全應(yīng)急保護(hù) 。 3)自主飛行： 程序 自主飛行 是主要的飛行控制模式。 2)遙控飛行：遙控飛行是基本的飛行控制模式。 圖 3 海事無人機(jī) 組成圖 海事無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 7 綜合考慮功能劃分和物理劃分， 海事無人機(jī) 的具體組成框圖如 圖 4所示。 飛行器完成