认识无人机
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2.5 无人机如何实现远程操控

如今,遥控器、电脑、全球卫星定位系统、视频传输装置相互配合,产生了各种遥控形式,使得过去的航模技术逐渐被取代。电脑能够在一定程度上保证自动驾驶,无人机可以单独完成一些任务,但是无人机操控人员依然需要在整个飞行过程中保持警惕。

日常生活中看到的消费级无人机,一般都属于视觉直接遥控方式,也就是通过肉眼观察直接遥控。但是对于需要远距离飞行的大型无人机来说,这种操作显然是不现实的,基本上都会采用视频传输,通过视频来控制无人机。

视频遥控比在地面上直接依靠视觉驾驶的难度更大。操控人员必须习惯不断颠簸晃动的图像。另外,在摄像机拍摄天空或地面等情况下,操控人员无法看到地平线,很容易迷失方向。失去地面参照物的话,操控人员不知无人机身在何方,很可能操纵无人机飞出视频传输的有效距离。而让无人机沿直线飞行也是一项巨大挑战。还有一种情况是机载摄像机不足以拍摄到一个整体视野,观察到的范围比较狭窄。反之,如果使用广角摄像机,图像往往会产生变形,很难估算远近距离与高低起伏。

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最基本的视觉直接遥控模式

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消费级无人机的视频遥控器,一些生产商为了节约成本,会采用“遥控器+手机”的形式,也有一些遥控器是自带显示器的

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军用无人机的地面控制中心,操作更加复杂,显示的信息更加全面,操控杆尽可能地模拟了有人战斗机的形式,操控人员只需要按下按钮就能发射导弹

无论哪种方式,都需要通过遥控器或其他控制设备来进行操控,那么,无人机是如何与地面控制设备进行联系并完成操作指令的呢?

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地面设备将无人机传感器得到的信息解调,然后以代码的形式反馈给控制中心

无人机的机载系统与地面控制设施依靠无线电互相连接。机载系统中有着自动导航仪和若干传感器等设备,其中还配备了联络系统。联络系统包括上行联络和下行联络,是无人机圆满完成任务的保障。

联络系统可分为三个部分:无线电接收器、调制解调器以及视频发射器。联络系统存在于无人机的机载系统中,所以在地面控制设施里,也有着与之相对应的设备,相互连接,将指令和信息进行传输。

操控人员要通过地面控制设施来操作无人机,就需要用到无线电发射器,也正是因为有无线电发射器,才能将操控信息发射出去,传输到无人机的无线电接收器上,完成指令的传达。一台发射器与一台接收器搭配控制无人机,并且无人机的接收器只会听从与其配对的发射器的命令,完全不理睬其他可能造成干扰的命令。

而调制解调器则是用来控制无线网络的发射和接收,在机载系统中的调制解调器会将无人机的地理位置以及传感器所接收到的数据一一传送给与电脑连接的另外一个调制解调器。机载调制解调器还能接收地面控制设施发出的命令。

同理,机载的视频发射器也会将无人机拍摄到的画面传送回地面控制设施,也会有与之对应的视频接收器对视频信息进行接收和处理。

遥控器与无人机之间有着相互连接的“通道”,这些“通道”也就相当于两者之间的纽带。有了这些纽带,操作人员便可以较为简单地对无人机进行操控,通过手柄和各种按钮将命令发送出去。手柄和按钮只是具体操作的形式,其操控无人机的实质还是通过无线电完成操作人员指令信息的发射和接收。