基于GPRS/3G技术的无人机遥感系统飞机监管关键技术与装备研究

王效波　杜志刚　李丹丹

【摘要】 本文主要从无人机飞行监管技术、无人机远程通信技术、飞行诸元信息传输加密解密技术三个方面论述基于GPRS/3G技术的无人机遥感系统飞机监管的关键技术，并从硬件和软件两个方面讨论基于GPRS/3G技术的无人机遥感系统飞机监管装备，以供广大读者参考。

【关键词】 无人机 GPRS/3G技术 遥感系统 飞机监管

一、基于GPRS/3G技术的无人机遥感系统飞机监管关键技术

1.1无人机飞行监管技术

主要是基于GPRS/3G技术的飞行监管技术，实现每次飞行计划需要报无人机遥感网络综合运行管理平台进行批准后方可飞行，然后通过集成在无人机里的GPRS/3G通讯模块与综合运行管理平台进行远程通讯，将加密处理后的飞行诸元相关信息传递到综合运行管理平台。

1.2无人机远程通信技术

主要研究基于GPRS/3G等移动通信和本地数传电台通讯的融合通信模式，然后进行无人机的远程通讯。GPRS/3G信号好时，无人机通过GPRS/3G与综合运行管理平台进行互通：GPRS/3G信号不好时，无人机通过数传电台和地面站进行互通，地面站再和综合运行管理平台通过GPRS/3G进行互通，实现对无人机的远程监控。最终，飞行监管装备和数传电台同时提供的两路飞行诸元信息，可以用红蓝两种颜色进行显示在综合运行管理平台监控屏幕上。

1.3飞行诸元信息传输加密解密技术

这一技术是主要通过研究飞行诸元信息传输加密解密技术，在飞行监管装备电路中加装自动加密模块，实现对飞行诸元数据进行加密发送，由综合运行管理平台接收后再进行解密处理，解决无人机飞行诸元信息连接入公网后安全传输的核心技术。

二、基于GPRS/3G技术的无人机遥感系统飞机监管装备设计

基于GPRS/3G技术的无人机遥感系统飞机监管装备主要包括两个方面，一种是基于GPRS/3G通讯模块与现有飞控集成的兼容性飞行监管装备，另外一种是基于GPRS/3G技术的新型飞控监管装备。这两种飞机监管装备具有重量轻、功耗低、防水防尘防震性能好等优势，同时与飞控的电路连接器为航空级别，比较牢固可靠。每个飞机监管装备都有唯一的电子识别码，飞控通电后可以先访问飞机监管装备，校验该电子识别码，校验完成后方可启动。飞控不接入飞行监管装备或不给飞行监管装备供电将无法使用。启动后，飞行监管装备将自动通过GPRS/3G通讯模块将该无人机相关信息传送到无人机遥感网络综合运行管理平台，开始进行检测。

无人机操作者向综合进行管理平台申请的飞行授权信息，可通过GPRS/3G链路转发到飞控进行更新授权，但是根据不同飞控的技术要求，该授权信息也可以通过无人机数传电台通讯转发到飞控。

基于GPRS/3G技术的无人机遥感系统飞机监管装备硬件模块组成主要包括：第一，与自动驾驶仪铰链的串口。为了能管理自动驾驶仪，需要和自动驾驶仪之间交互，考虑到自动驾驶仪的设备属性，串口是一个比较好的选择。第二，电源模块，主要是为了提供飞行监管装备的供电。第三，内置集成GPRS/3G模块。通过内部串口相连，集成GPRS/3G模块，达到与GPRS/3G模块通讯的目的，同时可以进行统一供电。第四，CPU和储存。由于是应用在无人机上，对耗电很敏感，因此拟选用低功耗主处理器，同时为了能保存电子识别码以及相关电子围栏以及通讯管理信息，需要永久储存单元。第五，内置GPS。完全依赖自动驾驶仪的GPS信息，会不利于系统的监控，所以需要在飞行监管装备内设置GPS，保证在飞机监管装备启动后就有位置信息。

基于GPRS/3G技术的无人机遥感系统飞机监管装备的软件功能主要包括：第一，飞行监管装备和自动驾驶仪协议。定义飞行监管装备和自动驾驶仪的接口标准协议，要求自动驾驶仪报告期当前的經纬度、高度、速度以及飞行状态相关数据。第二，自驾仪授权启动。自驾仪接通电源后将访问飞行监管装备电子识别码，通过后自驾仪方能启动。第三，开机启动报告。飞行监管装备在开机授权自驾仪启动后，立刻报告其电子识别码信息到综合运行管理平台，从而使综合运行管理平台第一时间能了解其状态。当收到GPS信号后，报告其位置和默认电子围栏情况。第四，GPRS/3G网络通讯管理。进行GPRS/3G网络的连接，建立和综合运行管理中心服务器的数据通道，并加密数据。第五，授权管理。接收并储存新的含时限信息的电子围栏数据，通过协议授权电子围栏到自动驾驶仪，从而自动驾驶仪可以在规定的时间内规定区域控制的无人机起飞。