小型共轴双翼直升机的无线通信系统研究(2)
小型无人机受尺寸限制，绝大多数采用旋翼动力，由于起降灵活，回收方便，稳定悬停便于拍摄等契合无人机工作任务的特点。直升机方案是目前最主流的方案。
但在旋翼配置方面，目前业界有单旋翼带尾桨、共轴双旋翼、对称三/四/多旋翼等多种方案。其中，本课题采用的是共轴双旋翼方案，共轴双翼方案与普通单桨方案的最大区别在于用来平衡旋翼旋转给机体带来的反作用转向力的，是另一个旋转方向相反的共轴旋翼，而非独立尾桨。其最大优点是飞行稳定性好，且非常易于遥控操作。
无人机主要由硬件设计、软件控制逻辑和遥控通信控制三大系统，本课题研究的具体方向是其中的通信系统。通信系统主要担负的任务是采集和传送机体端的各种飞行姿态和状态信息，将遥控端的飞行指令传送至机体，以完成远距离飞行控制。除此之外还可以保持地面对机体的持续监控。通信系统是连接无人机本体和地面控制端的唯一桥梁，是飞行控制过程的核心，对无人机的适航范围、操纵性能有着决定性的影响。
1.2 无人机通信系统发展现状
早在上世纪80年代，美国、以色列等国家的军用无人机技术就已经发展到了一个非常高的水平，各种战术和战略型无人侦查机都装备了完整的通信数据链路系统。在世纪初兴起的无人机民用化浪潮中，西方国家的无人机行业都继承了完善、可靠的小型无人机通信数据链。西方的无人机通信系统秉持了军用无人机通信系统到民航无人机通信系统，再到小型民用无人机通信系统的传承轨迹。军用无人机通信系统最为领先，也最为昂贵，民航和小型民用无人机通信系统的技术一级级承接上级成熟技术的扩散。
无人机通信系统的历史最早在西方军用战术无人机上开始。整个通信系统数据链的复杂程度非常之高，集成了军队大部分的空中载具包括有人驾驶的战斗机，海面舰艇和潜艇，陆军各型车辆包括坦克和步兵战车。无人机只是其中一个节点。[1]被纳入进入整个战术通信数据链进行通用管理。代表性的有以美国为首的北约组织的link系列通讯数据链，例如NATOLink1、Link4、Link11、Link14、Link16等等，成体系成家族的数据链通信系统。[2]
民用航空的无人机通信主要被纳入国际民航组织的大通信管理系统中。[3]
在我国国内，无人机技术飞速发展，不仅在军用技术方面发力追赶，且在民用无人机的发展上也掀起了一股热潮，一大批无人机品牌如“大疆创新”，已经成功在全球市场取得了大批份额。展示了我国在无人机技术方面的成果。但目前为止，对于小型民用无人机的通信数据链路。目前在中国国内的民用无人机领域，暂时还没有公认可靠通行的行业标准。本课题针对小型共轴双翼直升机进行研究，力图使用2.4Ghz无线通信技术，开发一套简单可靠、实用有效的通信系统。因此也具有实用的现实意义和研究价值。[4]
1.3 课题研究内容
在无人机通信系统使用的通信技术中，有430MHz、900MHz、2.4GHz、5.8GHz等多个频段可供选择。其中2.4GHz无线技术已经大规模应用在手持蓝牙设备、家庭无线路由器的无线传输上，经过大量产品的历练，2.4GHz无线通信技术已经发展得非常成熟可靠。不仅如此，2.4GHz还是免费的国际通用民用公共频段。2.4GHz无线通信技术也因此受到了世界各地小型无人机技术开发者的喜爱。2.4GHz无线通信技术的另一个优点是体积小、低功耗。这正符合了本次课题的设计要求。
本课题针对小型共轴双翼直升机这个特定的硬件主体，以其小尺寸、结构简单、操纵方式清晰简明的特点为依托，运用完美契合该机型特点的2.4GHz无线通信技术设计一套小巧节能、实用可靠的无人机通信系统。
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