最新版航拍無人機(jī)系統(tǒng)項(xiàng)目解決方案

1、最新版航拍無人機(jī)系統(tǒng)項(xiàng)目解決方案摘要:本系統(tǒng)是一種穩(wěn)定、快速的經(jīng)濟(jì)型航拍無人機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)總體包 括：機(jī)體、攝像機(jī)、OSD莫塊、GPS莫塊、數(shù)據(jù)發(fā)射和接收模塊、電 源模塊、動(dòng)力模塊、遙控設(shè)備和顯示系統(tǒng)。本系統(tǒng)的特征是：選用 了市場(chǎng)上廉價(jià)的KT板做機(jī)身材料，采用合式組合結(jié)構(gòu)和固定上單翼 設(shè)計(jì)；優(yōu)化數(shù)據(jù)發(fā)射和接收模塊、GPS莫塊和遙控接收機(jī)的組合，將 高度集成的微型攝像機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸和 GPS模塊安裝在機(jī)身，顯示系 統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接收機(jī)將航拍信息顯示在顯示屏，操作人員可在地面通 過監(jiān)視屏幕掌握飛機(jī)的飛行狀態(tài)和獲取航拍信息，系統(tǒng)采用手拋式 起飛。本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)身制作簡單，維修方便，價(jià)格低廉，既 輕盈又堅(jiān)

2、固，飛行速度快，并具有一定的載重能力，信號(hào)抗干擾性 強(qiáng)，操作簡單，實(shí)用方便。關(guān)鍵詞：航空模型視頻采集與傳輸前言隨著今年國家的各項(xiàng)政策決議，無人機(jī)航拍、遙感市場(chǎng) 將在未來幾年迎來跨越式發(fā)展的新契機(jī)。低端航拍無人機(jī)的 應(yīng)用，遠(yuǎn)不止航空拍攝、航空攝影、航拍這么一點(diǎn)。隨著用 戶的快速增長，目前航拍的功能要求也逐漸增多，主要有對(duì) 森林防火、地震調(diào)查、核輻射探測(cè)、邊境巡邏、應(yīng)急救災(zāi)、 農(nóng)作物估產(chǎn)、管道巡檢、保護(hù)區(qū)野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)、軍事偵察、 搭載航拍電子設(shè)備進(jìn)行科研試驗(yàn)、海事偵察、保釣活動(dòng)等方 面間接接觸的航拍應(yīng)用需求。止匕外，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、 大氣取樣、增雨、資源勘探、禁毒，反恐、消防航拍偵察等方面，無人 機(jī)航

3、拍將大顯身手。西方發(fā)達(dá)國家主要采用料油缸、渦噴和 渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，玻璃鋼、鋁合金、碳纖維等高新昂貴材料，先 進(jìn)的航電設(shè)備和高精航拍設(shè)備。國內(nèi)工業(yè)部門（包括院所和航空、航天集團(tuán)公司）研制的無人機(jī)技術(shù)高于民營企業(yè)，目前無人機(jī)在我國畢竟首要用 于軍事用途，所以高空、高速、中遠(yuǎn)程、長航時(shí)、大載荷等 類型的無人機(jī)，幾乎全部是由航空集團(tuán)、航天集團(tuán)以及院校 研制與生產(chǎn)，主要是應(yīng)付軍隊(duì)的需求。但隨著國家信息化建 設(shè)，地球信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，民用無人機(jī)市場(chǎng)會(huì)逐漸得到重視，除了國內(nèi)工業(yè)部門以外，更需要民營企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)性價(jià) 比更高的，滿足市場(chǎng)需求的民用無人機(jī)。成本拉下來，應(yīng)用推上去，這是一個(gè)趨勢(shì)。目前民用無人機(jī)航拍的缺點(diǎn)

4、：市場(chǎng)不夠規(guī)范，需要大量 技術(shù)和資金投入。雖然目前民用無人機(jī)的研制生產(chǎn)確實(shí)還沒 有明確的骨干單位，但包括貴航、時(shí)代電子在內(nèi)的一些國有集團(tuán)公司已經(jīng)開始往低端的民用領(lǐng)域進(jìn)軍和擴(kuò)展了。所以無 人機(jī)行業(yè)無人機(jī)行業(yè)前景相當(dāng)廣闊，將是一個(gè)很大市場(chǎng)。據(jù) 中國企業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)的研究報(bào)告預(yù)測(cè)，今后10年內(nèi)民用無人機(jī)市場(chǎng)的銷售額可達(dá)10億美元。無論是軍用還是民用，無人機(jī)都將朝著模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化和系列化的趨勢(shì)發(fā)展， 其應(yīng)用范圍廣泛，前景喜人。設(shè)計(jì)目的及設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)目的1）利用航拍傳感器技術(shù)、GPSII航航拍技術(shù)、通訊航拍服務(wù)技術(shù)、 飛行控制技術(shù)、任務(wù)控制技術(shù)、編程技術(shù)等實(shí)現(xiàn)無人機(jī)航拍任務(wù)2）學(xué)習(xí)并且應(yīng)用，UP1

5、浣成了傳感器數(shù)據(jù)采集，GPS言息獲取，接 收機(jī)信號(hào)獲取，舵機(jī)控制，與地面站通訊，飛行控制率計(jì)算，導(dǎo)航 控制，任務(wù)控制等所有功能。3）養(yǎng)成根據(jù)需要選學(xué)參考書籍，查閱相關(guān)手冊(cè)、圖表和文獻(xiàn)資料的 自學(xué)能力。設(shè)計(jì)內(nèi)容1）設(shè)計(jì)一個(gè)包含GPS動(dòng)態(tài)圖像采集、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接 收、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出的電路。2）完成電路的功能測(cè)試，保證各獨(dú)立功能的正常工作。航拍系統(tǒng)基本元件OSD莫塊在CRT/LCD顯示器上，在顯示器的熒幕中產(chǎn)生一些特殊的字形或圖形，讓使用者得到一些訊息。常見于家用電視機(jī)或個(gè)人PC電腦之顯示熒幕上，當(dāng)使用者操作電視機(jī)換臺(tái)或調(diào)整音量、畫質(zhì)等，電視熒幕就會(huì)顯示目前狀態(tài)讓使用者知道，此控制I

6、C可在熒幕上的任何位置顯示一些特殊字形與圖形，成為人機(jī)界面上重要的訊息 產(chǎn)生裝置。在此系統(tǒng)中，OSLffi于將GPS言息疊加于圖傳系統(tǒng)傳回的圖像上GPS莫塊*電4率3目LGX雷與叫GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收 機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位 置。用戶到衛(wèi)星的距離則通過記錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶所經(jīng)歷的時(shí) 間，再將其乘以光速得到。由于大氣層電離層的干擾，這一距離并 不是用戶與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距（PR）:當(dāng)GPSE星正常 工作時(shí)，會(huì)不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡稱偽碼） 發(fā)射導(dǎo)航電文。GP繇統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種，分別是民用

7、的 C/A 碼和軍用的P（Y）碼。C/A碼頻率1.023MHz;重復(fù)周期一毫秒，碼間 距1微秒，相當(dāng)于300m P碼頻率10.23MHz重復(fù)周期266.4天， 碼間距0.1微秒，相當(dāng)于30m而Y碼是在P碼的基礎(chǔ)上形成的，保 密性能更佳。導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時(shí)鐘改正、電離 層時(shí)延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號(hào)中解調(diào)制出來， 以50b/s調(diào)制在載頻上發(fā)射的。導(dǎo)航電文每個(gè)主幀中包含5個(gè)子幀每幀長6s。前三幀各10個(gè)字碼；每三十秒重復(fù)一次，每小時(shí)更新一 次。后兩幀共15000b。導(dǎo)航電文中的內(nèi)容主要有遙測(cè)碼、轉(zhuǎn)換碼、 第1、2、3數(shù)據(jù)塊，其中最重要的則為星歷數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶接受到導(dǎo)

8、航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將其與自己的時(shí)鐘做對(duì)比便可得知衛(wèi) 星與用戶的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā) 射電文時(shí)所處位置，用戶在WGS-8伏地坐標(biāo)系中的位置速度等信息 便可得知。GPS 接收機(jī)可接收到可用于授時(shí)的準(zhǔn)確至納秒級(jí)的時(shí)間信息； 用于預(yù)報(bào)未來幾個(gè)月內(nèi)衛(wèi)星所處概略位置的預(yù)報(bào)星歷；用于計(jì)算定 位時(shí)所需衛(wèi)星坐標(biāo)的廣播星歷，精度為幾米至幾十米（各個(gè)衛(wèi)星不 同，隨時(shí)變化）。GPS接收機(jī)對(duì)碼的量測(cè)就可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，由于含有 接收機(jī)衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱為偽距。對(duì) 0A碼測(cè)得的 偽距稱為UA碼偽距，精度約為20米左右，對(duì)P碼測(cè)得的偽距稱為P 碼偽距，精度約為2米左

9、右。GPS 接收機(jī)對(duì)收到的衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行解碼或采用其它技術(shù)，將 調(diào)制在載波上的信息去掉后，就可以恢復(fù)載波。嚴(yán)格而言，載波相 位應(yīng)被稱為載波拍頻相位，它是收到的受多普勒頻移影響的衛(wèi)星信 號(hào)載波相位與接收機(jī)本機(jī)振蕩產(chǎn)生信號(hào)相位之差。一般在接收機(jī)鐘 確定的歷元時(shí)刻量測(cè)，保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤，就可記錄下相位的 變化值，但開始觀測(cè)時(shí)的接收機(jī)和衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道 的，起始?xì)v元的相位整數(shù)也是不知道的，即整周模糊度，只能在數(shù) 據(jù)處理中作為參數(shù)解算。相位觀測(cè)值的精度高至毫米，但前提是解 出整周模糊度，因此只有在相對(duì)定位、并有一段連續(xù)觀測(cè)值時(shí)才能使用相位觀測(cè)值，而要達(dá)到優(yōu)于米級(jí)的定位精度也只能采用相位觀

10、 測(cè)值。按定位方式，GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對(duì)定位（差分定位）。 單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺(tái)接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來確定接收機(jī)位置的方式， 它只能采用偽距觀測(cè)量，可用于車船等的概略導(dǎo)航定位。相對(duì)定位（差分定位）是根據(jù)兩臺(tái)以上接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來確定觀測(cè)點(diǎn)之間 的相對(duì)位置的方法，它既可采用偽距觀測(cè)量也可采用相位觀測(cè)量， 大地測(cè)量或工程測(cè)量均應(yīng)采用相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位。GPS 定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知 的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會(huì)的方法，確定待測(cè)點(diǎn)的位置。 如圖所示，假設(shè)t時(shí)刻在地面待測(cè)點(diǎn)上安置 GPS收機(jī)，可以測(cè)定 GPS言號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間 t,再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星

11、歷 等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個(gè)方程式。n 星 2n33-K+1一3+團(tuán)-z)叩斗或吟-逃片電(雙學(xué)下十(yz-y)2十工廠三汽1%K匹-鵬)= fe -宣尸十日,丫)2+(Z3-Z)21”久 儂一吸尸出 (X4 -x)2+(y4-y+ (Z4-Z)2Wc(哈-吸AE數(shù)據(jù)收發(fā)模塊FPV 5,8G 200mW 400MWE線圖傳收發(fā)系統(tǒng)是一款專門為航模開 發(fā)的8通道視頻發(fā)射機(jī)，功率強(qiáng)勁，傳輸距離超群，具有很強(qiáng)的適 應(yīng)性，可支持3s鋰電池動(dòng)力電輸入，同時(shí)可以給攝像頭供電?？梢?采用動(dòng)力電的平衡端口供電。發(fā)射機(jī)應(yīng)用了大規(guī)模鋰電容濾波電路， 比傳統(tǒng)的電解電容濾波有著不可比擬的精度和性能，經(jīng)在普通飛機(jī) 到

12、電直上的安裝實(shí)驗(yàn)。圖像100%還原，絕不會(huì)有電流波紋。同時(shí)發(fā) 射機(jī)內(nèi)置了微型mic,做到了音頻視頻的同步傳輸，是航模用無線發(fā) 射機(jī)領(lǐng)域的佼佼者。發(fā)射機(jī)主要特點(diǎn)：5.8GHz視頻/音頻同步傳輸緊湊結(jié)構(gòu)，體積小，發(fā)射功率大-采用大規(guī)模集成電路，可靠性 高id8個(gè)工作通道，DIP開關(guān)選擇設(shè)置高可靠性、穩(wěn)定性使用數(shù)字鎖相環(huán)電路，無溫飄現(xiàn)象 400mW勺參數(shù)如下:MOOR： TS3535.HG 4M)mW H ( lianncl W Transmitter ModuleModulateWiceband FM ModulateVideo FormatCharacteristicsNTSC.PALValuv

13、UnitvNltn.Typ.Max.1Output lmpdnnc50Ohm2Output Power24,525.526,5dBm3Channel FrequencyCHI 5705MHZCH25685MH工CH35665MHzCH45645MHlCHSsagMHzCH65905一 一MHzCH75975一一一MH7CH85M5MHz4Operating Voltage7.01215V5Supply current&5DmA6VOUT VoltageVOUT = DC INV數(shù)據(jù)采集模塊11數(shù)據(jù)采集模塊USB2.0帶音頻的視頻采集棒，它能夠直接通過 USB口不需要 聲卡來采集高質(zhì)量的視頻和音頻。安裝非常簡單，不需要外接電源， 可以用于電腦或者手提。我們有附帶專業(yè)的視頻采集軟件：繪聲繪 影10.0版本，能夠?yàn)槟闾峁┳詈玫木庉嫻δ??？梢苑窒硗瓿傻亩唐?在DVD磁帶，網(wǎng)頁，移動(dòng)電話等裝置?？?/p>