电网巡检无人机中继数据链系统的工作模式

林朝辉

【摘 要】文章主要研究了电网巡检无人机中继数据链系统的工作模式。本文从直通模式、地面中继模式、地面接入模式、地面中继接入模式、飞机中继模式五方面出发对中继数据链系统的工作状况进行分析，全面研究了无人飞行器中继数据链系统设计的核心问题。文章对无人机的实用化应用具有一定的贡献性作用。

【关键词】无人飞行器；中继数据链；工作模式；分析

随着国家电网公司无人机巡检技术的逐步深化应用，对无人机远程测控技术提出了更高的要求。架空输电线路每条馈线动辄20km以上，巡检无人机在山区崇山峻岭中穿行，数据链被山体遮挡无法通视的情况难以避免，这就要求建立一套性能可靠的无人机中继数据链系统。本文针对福建省电网巡检无人机的实际应用经验，提出了几种无人机中继数据链系统的工作模式。

1 中继数据链系统的直通模式

针对执行巡线任务的任务机距离地面测控车比较近，且没有障碍物遮挡的情况，任务机可以通过无线链路直接与地面车载设备进行数据通信。直通模式工作状态示意图如图1所示。任务机和吊舱拍摄到的两路视频信号、任务机遥测数据和吊舱状态信号经过任务机终端压缩和调制等处理后，传输到地面车载终端。地面车载终端的遥控数据也直接发送到任务机终端，控制任务机的工作状态。

2 中继数据链系统的地面中继模式

针对执行巡线任务的任务机距离地面测控车距离超过直视范围，或任务机与地面测控车之间有障碍物阻隔，任务机无法直接与地面测控车进行数据通信的情况，可以通过地面无线终端进行中继，辅助完成通信链路的数据传输功能。地面中继模式工作状态示意图如图2所示。任务机和吊舱设备采集到的两路视频信号、任务机遥测信号和吊舱状态信号首先通过无线链路发送给地面中继终端，通过地面中继终端转发给地面测控车载终端；相反，地面测控车的控制指令也通过地面中继终端转发给任务机终端，控制任务机的工作状态。

地面中继模式适用于任务机刚飞离地面测控车通视距离的情况，可以通过一次地面中继完成数据通信。

3 中继数据链系统的地面接入模式

针对采取一次地面中继方案无法完成数据通信的情况，可以采取地面接入模式实现任务机与地面测控车载终端的数据通信。地面接入模式工作状态示意图如图3所示。任务机和吊舱设备采集到的两路视频信号、任务机遥测信号和吊舱状态信号首先通过无线链路发送给地面接入终端，通过接入终端转变为光纤信号传输给地面转发终端，地面转发终端最后将信号通过无线链路传送给地面测控车载终端，相反，地面测控车的控制指令也通过地面转发终端和地面接入终端转发给任务机终端，控制任务机的工作状态。主干网络布点主要依托于输电线路上配置的光纤电缆，在设有光纤接入装置地面为主干网布点的支撑平台。主干网布点主要依据条件有如下三点：地面地面接入终端作用距离；具备光纤接入装置地面之间的距离；实际地理环境条件。

4 中继数据链系统的地面中继接入模式

由于山区地形的不确定性，有时需要采用地面中继接入工作模式。该模式的工作状态示意图如图4所示。任务机和吊舱设备采集到的两路视频信号、任务机遥测信号和吊舱状态信号首先通过地面无线终端中继、再通过地面接入设备传输到地面发射终端，最后通过无线链路发送给地面测控车载终端。相反，地面测控车的控制指令也通过地面转发终端、地面接入终端和地面中继终端转发给任务机终端，控制任务机的工作状态。

5 中继数据链系统的飞机中继模式

针对仅采用地面中继或接入的模式无法满足通信需求的情况，需要在数据传输链路上增加一台中继无人飞机。任务机和吊舱设备采集到的两路视频信号、任务机遥测信号和吊舱状态信号首先通过无线链路发送给中继机，通过中继机转发给地面测控车载终端，相反，地面测控车的控制指令也通过中继机转发到任务机终端，控制任务机的工作状态。由于任务机为可移动终端，该通信模式的优点是可以适用于幾乎所有的工作环境，弥补地面中继无法满足数据通信的情况。

6 总结

为解决无线通讯由于山峰阻挡、多径效应、频率选择性衰落和输电线路强电磁干扰等影响，本文设计了一套通讯中继数据链及几种成熟的应用模式，通过建设地面中继站，基于空中中继和光纤相混合的通讯中继组网方式，能够有效拓宽无人机巡线的测控距离，满足超视距复杂环境下无人机电力巡线需求。

参考文献：

[1] 徐柳华. 无人飞行器影像处理研究及其实现[D].长沙：中南大学信息物理工程学院，2009.

[2] 王建军，刘波. 适合于硬件实现的无损图像压缩[J].光学精密工程，2011，（04）：922-928

[3] 丁明跃，郑昌文，周成平. 无人飞行器航迹规划[M].北京：科学出版社，2009.