所有无人机都从地面起飞,最终回到地面。拥有完善的地面保障系统才能让无人机保持良好的状态,按时完成飞行任务。
地面保障系统是无人机重要的组成部分,主要由发射回收系统、计算机硬件、各种软件、充电维护设备、电源系统、配套工具和资料等等组成,往小了说保障着飞行前后的可靠性,往大了说保障着公司的形象。地面系统集成商也如雨后春笋开始来往于各大航展或行业会议。
关于地面保障系统的发展情况和前景,宇辰网采访了北航无人驾驶飞行器设计研究所工程师杨炯,他认为,具有三防功能的地面保障系统是未来的发展方向。
在谈到这个问题之前,还先要解决无人机系统划分的问题。
无人机系统的划分在行业内有不同的表达方法,有的简单的将天地分家,分为飞行器分系统和地面站分系统;有的分成三大部分,飞机平台系统、有效载荷系统(信息采集系统)和地面控制系统。
为了找到普遍适用的无人机系统划分方法,首先应该了解组成无人机系统的那些设备,以及他们的相互关联和作用。按照他们的功能,把关联较多,合力完成相同功能的设备划分到一起,把功能相互独立的设备划分开。这样,我们得到了一种折中的系统划分方法:将无人机系统划分为“天、地、通、载”四个系统,即飞行器系统、地面保障系统、通信链路系统、载荷系统。
针对主题,我们主要谈一下地面保障系统。
杨炯介绍说,计算机是无人机系统的信息处理终端,可以进行任务信息的接收和储存,飞机的控制和监视等等工作,在无人机系统中是不可缺少的设备。
地面保障系统的计算机硬件有各种形式,普通电脑、加固笔记本、工控机柜,甚至使用专用车辆。目前绝大部分无人机企业用的都是带“三防“的计算机设备。
目前民用无人机地面站硬件依然以x86为核心的PC架构为主,平板电脑,笔记本,加固笔记本,便携控制站等等是最常见的配制,由于Windows操作系统具有优良的可扩展性,目前还是主流配置。由于民用无人机地面站软件大多以电子地图和遥控遥测信息收发为主要功能,部分带有图像处理能力,所以对CPU性能要求较低,当前绝大部分计算机系统都能够满足要求,所以追求性能不是地面站硬件的主要目标。
无人机地面站硬件的发展方向是三防能力,阳光下可视,操控设备集成等等。三防特性一般分为三个种类:普通电脑,半加固电脑和加固电脑。普通电脑一般只适用于室内,其优点是成本低廉,使用方便。但是低温、振动和水溅等恶劣环境都会导致计算机故障,所以逐渐会淡出无人机领域。半加固电脑,一般能够适应车载的使用环境,对震动、沙尘和水溅有一定的防护能力,很多型号还配有半反半透屏幕,可以在阳光下正常使用,是性价比优良的地面站设备。全加固电脑则拥有独立在野外使用的能力,可以跌落,泡水而不影响使用,阳光下可视是标准配置。但是全加固电脑体积庞大,价格昂贵,一般在比较极端的环境下使用。
而集成了操控设备的便携式操控站,则属于另一种发展方向,一般使用嵌入式x86工控机为核心,扩展操纵杆,屏幕,视频设备,电池和按钮等等,再使用密封的设备箱作为机箱,使整系统具备无人机的操控能力的同时具备一定的防护能力。
如果需要在地面站当中集成更多功能,比如情报处理,倾斜摄影,视频处理,训练模拟器,高精度电子地图等等,一个操作界面是不够用的。这就出现了使用标准工控机柜的标准化地面站系统。
这种系统一般在越野车底盘上搭建,由方舱、发电机、计算机机柜、视频存储设备、通信设备及其他保障设施构成。方舱是在车辆底盘上搭建的带有屏蔽功能的金属舱体,保护舱内人员和计算机的正常工作,能够防止信息泄露。发电机则用于给全系统供电。多个标准工业控制计算机和相关存储、视频处理、系统控制设备则分别集成在一个或者多个机柜当中,每个机柜包含一套操纵显示设备,能够容纳一个操作人员。一般每个机柜进行一类工作,比如无人机操控台用于控制无人机飞行,信息处理机柜则用于控制机载照相机旋转和侦察,并对信息进行记录,而情报处理机柜则专门用来对视频和地理信息进行处理生成报告上交信息使用部门。