无人机简介
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2023年2月27日发(作者：李华兵)民用无人机通信技术简介
[摘要]二十几年来，无人机迎来了它发展的黄金时期，其被广泛地应用于
生产生活中的各个领域，无论是军事方面用于侦察、打击，还是民用方面用于农
业、工业、以及一些特殊任务的执行，无人机都能大显身手。而这一切都离不开
通信技术的迅速发展。所以本文将以此为中心，进行广泛的调查与搜索，讲述民
用无人机通信系统的应用概况。
[关键词]民用、无人机、通信技术、简介
无人驾驶飞机，简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制
装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作，因其更
适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务而被看重和广泛应用。[i]
在过去的几十年里，曾经有许多术语被用来指代无人机，其中一个是“遥控
空中系统”（RemotelyPilotedAerialSystem,RPAS），而“遥控”这两个字
则意味着它总是需要由人亲手指挥操纵。以旋翼类型的无人机为例，这样的飞机
的控制系统大致是由遥控器发出信号，信息内容主要是通过记录人手拨操纵杆的
位置，化为简单的8项数据，处理后以无线电的形式传输给实时传输给遥控接收
机，遥控接收机收到信号后通过电线传输给自动驾驶仪，分析后控制电调，从而
控制电机的旋转速度，以达到调节飞机的油门大小以及俯仰、滚转、偏航角度，
实现飞行任务的目的。当然，这其中也可以加入地面站等部分加强对无人机的控
制、任务规划以及无人机飞行姿态的管理与记录。而具体到实现对无人机控制的
遥控指令，常每隔100ms发送一帧，每帧32B，包括数据头定义、飞行控制指令、
导航数据和效验字等。此外，在每个遥控工作期的开头还有一个引导序列，让无
人机上载波、副载波解调器进入稳定和同步状态。如果需要在一个遥控工作期内
间歇发送多个遥控帧或遥控帧序列，那么就需要在间歇期充分利用空闲序列填充，
以维持必要的同步。[ii]
这样的遥控指令有很多优点，比如需要传输的数据量很小，通常12.8kb/s
的传输速率就可满足要求，这也导致了它实时性好、指令延迟短。同时也加强了
飞机信息传输的可靠性和抗干扰性，避免和减少由漏指令、误指令引起的不必要
的无人机飞行事故。
但是这种方法也存在着许多问题，其中之一就是执行大规模的任务时，需要
有着大量具备较高飞行素质的飞手，能非常精确的控制飞行器飞行；更不用说还
要面临通信相互干扰的巨大问题。面对这些问题，人们开发了一些决策算法，让
无人机能通过输入导航指令（诸如航路点、路径等）直接进行飞行，降低人员的
操作难度，减少对飞手的需求；而通信干扰的问题则是与手机通信一样，利用时
分多址、频分多址、码分多址等方法进行一定程度上的解决，但是这样下来能操
控的无人机数量依然有限，所以人们又通过向生物学习，开发出了一些新的方法，
首先对无人机进行编队处理，然后分配不同的任务，之后每个编队进行单独的感
知、定位、决策、控制，同时，不同编队之间也以群体的形式进行信息间的交流。
在每个编队之中则需要符合集群运动规则（如图一），让它们速度一致、保持聚
集、避免碰撞，利用群体动力学模型、个体动力学模型、通信拓扑和分布式控制
律等技术完成这一切。
还有一个问题来自于大规模信息的传输。因为无人机在执行任务时常常会超
出视距范围或者是需要将一些视距之外的信息传输会接收器，所以如何保证信息
的大量、准确、实时、具体是一件极为重要的事情。如今的民用无人机，以市场
上常见的四旋翼无人机为例，有一大部分是使用属于无人机的专用频率，比如说
现在市场上常见的5.8G，此频段是目前民用航拍领域使用最为广泛的传输频段。
它的优点主要是体积小、重量低、发热少、功率小、距离远、价格清晰、最大可
分为32个频道，在这个频段下画质性能也能得到充分的保证，优秀的5.8G视频
传输器能够完美实现64位模拟色彩度输出，并且经过多方测评发现这个频段在
环境污染、人体辐射、干扰其他无线设施等方面的危害最小。工信部的信号规划
当中，5.8G微波信号被用作消费级开放频段，也就是说使用5.8G信号进行航拍
传图作业不需要经过国家许可。[iii]但是它也有着一些缺点，如微波波长过短导
致信号穿透力极差，易受外界因素干扰，只是大部分航拍时是陆对空的条件，有
着相对空旷的环境，导致这个影响对于民用无人机可以近似忽略不计，也正是因
此工信部首先开放了5.8G的使用权限。2.4G频段则是日常家用电器应用最广泛
的领域，它极为廉价、频点容易把控、散热好、穿透力强、图像稳定、适合长时
间超负荷作业等优点，又有着易被干扰的缺点，主要应用于工业。工信部对2.4G
也有管制，限制了2.4G内的几个频道。1.2G的频段在国内则是主要被用于军事，
极少民用。还有一些面向个人使用的航拍无人机，为了方便用户使用，提供了直
接通过手机上的WiFi或者直接通过5G网络与无人机相连接的方法，到达数据传
输的目的。
现如今，因为现代通信技术的飞速发展，无人机通信也紧随其步伐，达到了
一个比较高的水平，人们大多转而关注算法、控制原理上的进步，让如今的无人
机技术稳步提升，同时也期待着通信技术的进步，为无人机开启一个新的时代。
参考文献：
【1】ICAO'scircular328AN/190:
【2】《无人机遥控指令加密方式的研究》.张兴凯;王喜发;戴紫彬.电子技
术应用，2008
【3】高风险作业移动监控解决方案.朱建忠;王启智;刘保毅.仪器仪表用户，
2018，第12期