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小型无人机遥测遥控系统的方法研究

摘要：根据无人机的不断发展，介绍了小型无人机遥测遥控系统

的概念、组成以及相关的工作原理结构，分析了遥测信息采集、传输、

数据处理的方法以及遥控系统数据保护的工作内容，并着重阐述了调

制体制、信道编码、差错控制几种关键技术。

关键词：遥测遥控调制差错控制

1前言

作战无人机的关键技术包括高速、高机动性能和武器挂载，以及

与有人机一同执行任务时的控制和指挥能力。无人机在执行飞行任务

时，由地面站人员发出遥控指令加以控制，使之完成相应的任务，实

现预期的目的，将一定距离以外被测对象的参数，经过采集，通过传

输介质送到地面接收站并进行解调、记录、处理的过程，就是通过遥

测遥控系统来实现的，可以说，遥测遥控系统是无人机的决策部分。

2无人机遥测系统

无人机遥测系统是以现代信息技术为基础的应用系统，是无人机

系统中的重要组成部分。

2.1遥测系统的工作原理

在发送端，待测参数通过传感器转换成电信号，通过信号解调器
转换成适合采集的信号，通过多路复用装置按一定体制集合在一起，

再由发射机的载波，经功率放大后通过天线发向信号接收端。

在接收端，当天线接收到信号后发送到接收机，经过多路复用解

调器恢复出原始信号，经过记录分系统、数据处理分系统和显示分系

统的处理后，对全部遥测信号进行记录，以便以后使用.

2.2遥测系统的信息采集

信息采集是将被测对象信息进行采集、记录，先转化为数字量，

再进一步进行变换、存储、处理、记录和显示的过程。其中心部件是

帧格式形成器（ROM和CPU），一方面向各部件按时序发出采集命

令和地址码，另一方面收集各类数据并加上同步码和其他信息码，形

成传送的数据格式。如图2所示：

2.3遥测信息传输

遥测信息的传输过程中会受到严重的干扰，以至于造成错码现象,

使所收到的数据的准确性和稳定性受到影响,为了降低误码率,便于作

实时处理。从工程设计和应用的方出发，介绍遥测信号传输的调制体

制、多路复用体制和信道编码。
2.3.1基本调制体制

调频（FM）和调相（PM）通称为调角，是遥测信息传输中最常

用的体制。

2.4遥测信息数据处理

遥测信息数据处理是将地面控制站接收到的原始信息，经过挑

选、拼接和运算，完成缓变参数的时间指令处理、变速参数的时域和

频域等项处理工作。遥测参数分为缓变和速变参数，相应的方法也是

不同的。缓变参数在处理之前要对记录数据的质量进行检查，检查内

容是记录介质所记内容是否完整、清楚，信号是否正常，查清跳点和

信号散乱段的时间。质量检查后需进行预处理，再进行计算。速变参

数在处理的时候也需要对记录数据进行检查、加工，然后进行处理。

但相应的内容与缓变参数的处理不一样，相比之下，速变的方法更为

复杂，工作量更大。

3无人机遥控系统

遥控系统是在控制端发出指令，利用有线或无线电信道将其发送

到执行端，使无人机完成预定的工作。遥控站监测系统是地面站的管

理和监控中心，有监控台、检测接收机、检测解调器等组成，对地面

站系统各分机进行监控、检测，地面站PC机通过远程监控系统完成

指令数据的发送以及对重要工作和参数进行记录。飞行回放数据,航

点和航线数据采用文本格式存储,数据格式简单、冗余量小,可以直接

用记事本编辑。

3.1遥控系统工作原理

地面遥控系统包括监控台、指令编码器、副载波调制器、载波调

制器、发射天线、地面检测接收机等基本设备和辅助设备。地面遥控

系统在监控台、PC机、引导设备和外部接口设备等的支持下，完成

对无人机的目标跟踪和遥控指令的产生与控制。

遥控指令和数据的形成在实施控制前一般要制定好，遥控计划在

无人机经过地面站上空前送往相应的监控站，当无人机进入地面站的

覆盖区时，必须由地面人员发出遥控指令加以控制，使之做出各种动

作，完成既定任务，实现预期目的。

3.2遥控系统差错控制技术

由于外部干扰和系统内部的不稳定，任何传输手段都存在一定的
错误概率。遥控传输信道本身能达到的码元误码率一般为，而无人机

遥控指令的误码率要求在以下[8]，这样除了采用较好的调制解调方

法外，也要降低相应的错误概率。差错控制是根据待传数据序列，以

一定规律产生一些多余码元，使原来不相关的数据序列变为相关编

码，并把多余码和信息一起传送，接收端根据信息元和多余码之间的

规则进行检验，从而发现错误进行更正。差错控制有两种形式，一种

是发现消息有错误后自动纠正；另一种是发现错误后，通过反馈，要

求重发，从而进行纠错。如图4所示：

4差错控制的基本方式

检错重发体制随着指令码距的增加，使错误指令概率下降，由于