RDU-FH-30D 无人机视频监控系统

1. 飞机平台概述

RDU-FH-30D是我公司研发的双尾撑布局、后推式油电混合发动机、复合翼垂直起降无人机，具有航时长、速度高、距离远的特点和旋翼无人机垂直起降的功能。专门研发的工业级飞控与导航系统能够保证无人机全程自主飞行，人机交互简单、任务规划便捷、自动化程度高、抗风能力强，能在山区、丘陵等复杂地形和建筑物密集的区域顺利作业，极大扩展了无人机应用范围，适合执行例行巡察和应急监视任务，是工业级无人机的理想选择。

2.主要性能特点

起降灵活:采用垂直起降设计，可在舰船等移动平台起降，大大减小对起降条件的限制，作业场地适应性强；

结构简单：采用自锁快装设计，简单工具即可在10分钟内完成组装；

操作简便：一次性航行规划，全自主起飞，无需遥控器，一键起降，安全简便；

定位精准：标配RTK实时差分系统，保证降落精度250px以内；

安全稳定：气动经过严格的风洞实验设计，飞行控制采用总能量自适应算法，两者确保姿态稳定，画面图像稳定清晰；

导航可靠：采用GPS/北斗二代双星四频和双磁罗盘多冗余设计，保障飞行更加安全；

侦察能力强：斜距1500m可识别人员，斜距2500m可识别车辆，斜距800米可识别车牌号，具有目标跟踪锁定功能，对移动目标可自动跟随飞行，目标定位精度可达5m。

3.软硬件介绍

RDU-FH-30D 的四旋翼起降控制利用了L1 自适应控制技术，固定翼平飞控制为基于总能量+神经网络自适应控制技术。同时，RDU-FH-30D 还涉及悬停转平飞控制、平飞转悬停控制、一键起降、全自动飞行等控制技术。除了各种控制算法外，技术人员也要考虑到垂直起降、悬停、过渡飞行时的可靠性、安全性。融鼎岳拥有飞行控制系统的核心技术，采用军工品质的硬件架构，确保控制系统的可靠性和环境适应性，通过大量飞行，试验并优化了多种控制参数，使得飞机具有优良的自主飞行性能。

（1） 机体图

全机结构图

实物静态图

（2）飞控系统

a) 系统采用飞思卡尔公司的MPC5200B 处理器。基于PowerPC 的架构，具有760MIPS、带浮点运算单元(FPU)、低功耗等特点；

b) 算法：采用基于美国波音公司的总能量控制算法，自适应控制高度，空速平衡；

c) 3 轴加速度计，3 轴角速度计，磁传感器，动静压传感器，采用扩展卡尔曼滤波算法，温飘补偿，确保各数据源精准；

d) 传感器在-40 度~85 度范围内都进行温度补偿；

e) 飞控系统内环姿态控制采用非线性自适应算法，外环导航控制，采用基于总能量的控制算法，保证高精度的航迹控制；

f) 飞控软件架构采用基于VxWorks 操作系统的模块化软件组件，包括导航模块、飞行管理模块、航路规划与制导模块、飞行控制模块以及通信模块等等；

    g) 飞控系统采用差分GPS 导航，姿态解算，实时差分位置修正；

h) 飞控系统内置32MByte 数据存储器，以50Hz 的频率可以存储4 小时的详细飞行数据；

i) 飞控系统内置 1W 发射功率的 900MHz 跳频数传电台，确保 30Km 的飞行遥控遥测链路（可外接大功率电台）；

j) 飞控系统陀螺仪使用进口陀螺仪，量程达到±300°，测量精度误差不超过0.6°，过载达到 18G；

k) 飞控系统航路点达到800 个；

l) 飞控系统POS 数据记录达到8000 张；

m) 飞控系统静压量程达到103.35Kpa；

n) 飞控系统动压量程达到150m/s；

o) 飞控系统内部更新频率达到200-400hz；

p) 飞控系统传感器在-40 度~85 度范围内都进行温度补偿；

q) 相机控制曝光方式:支持定时,定距曝光；

r) 控制精度:风力 3 级时,偏航距≤±0.5m，航高偏差≤±0.5m；

s) 采用 gps   融合 imu， gnss   组合导航，在 gps   失锁情况下，可转换为AHRS 惯性导航，确保飞机姿态安全；

t) 支持全自主垂直起飞和垂直降落；

u) 支持拍照 POS   数据自动存储，地面下载；

v) 可预设飞机极限值保护，限定飞机俯仰角，横滚角，上升下降率，高度，空速；

w) 采用10 层电路板电子元件设计，优化抗干扰性能，电磁兼容性高。

（3）地面站控制软件

1) 持傻瓜式飞行前检查单，自检不通过不能起飞，根据地面站提示，5 分钟内完成飞行检查；

2) 地面站软件为全中文界面；

3) 支持自动化航测航线设计，只需输入航摄范围，选取相机型号，影像分辨率要求，可自动生成航摄航线；

4) 最大控制距离≥30km；

5) 持专业分区航线规划设计，针对高落差地区，可按不同航高，重叠率，进行单架次内分区设计航线，从而满足航测规范要求；

6) 持多种地图进行航线规划（谷歌，BING,等）也可支持自定义Google 地图导入；

7) 持航线预览功能，可直观显示航线高度和地形高度差，确保安全，防止撞ft事故发生；

8) 持高度保护功能，可设置飞行保护高度，如有故障，飞机掉高达到预设值，可自动降落对飞机进行保护；

9) 支持任务区域多格式导入，比如 kml /kmz 文件，txt 文件；

实时显示坐标、高度、方向、速度、爬升率、发动机转速、俯仰角、横滚角等参数,实时显示 GPS 定位状态数据,实时显示航摄影像的数量；实时显示飞控电池，舵机电池，动力电池电压；实时显示油量（油电混合）。

地面站软件为全中文界面

4.性能指标

5.双光吊舱

5.1概述

轻小型高清光电吊舱在稳定云台平台上集成了红外摄像机、视觉摄像机，广泛用于搜索与救援、反走私、安全监测、环境监测、森林防火，还可以用于侦察、监视和防御等领域。

5.2产品功能

1) 承载高清可见光电视摄像机；

2) 承载红外摄像机；

3) 具有在运动载体上对视轴进行稳定的功能（二轴稳定）；

4) 从外部系统中接收目标位置信号，使瞄准线随动该位置；

5) 准确实时地报告瞄准线位置；

6) 准确实时地报告瞄准线移动角速度；

7) 能进行在线零位校准、零漂修正等维护操作；

8) 可实现搭载光电设备的调焦、变倍、视场切换功能；能人工操作瞄准线运动，锁定目标并对目标进行自动跟踪；

9) 能按照预定的路径，自动搜索由操作员指定的区域；

10) 能通过通讯接口将分系统的状态信息对外输出；能通过通讯接口接收系统外设备发出的指令信息。

5.3产品配置清单

1) EOT-140 光电转塔：1 台；

2) 视频跟踪盒：1 个；

3) 测试电缆：1 套；

4) 放置工装：1 套；

5) 光盘：1 张。外形尺寸、安装尺寸、安装要求及重量

5.4外形尺寸及机械安装接口

图 1 EOT-140 光电转塔外形尺寸及安装接口图

图 2 视频跟踪盒外形及安装尺寸图（暂定）

5.5产品重量

光电转塔：≤1.8kg；

视频跟踪器：≤0.45kg。

5.6电气接口

1) 系统电气对外接口

1) 1 路RS422，异步串行接口，8 位数据位，1 位停止位，无校验，波特率19200bps

（接手柄或数传电台）；

2) 电源接口：直流+12.8V～+25.2V；

3) 一路高清HD-SDI 输出接口；可切换红外视频或者可见光视频。通讯协议详见《EOT-140 光电转塔通讯协议》。

2) 对外接口定义

XD2：高清 HD-SDI 输出；

XD1：电源与通讯，定义如下：

RS422 的 T、R 均为伺服端的定义。

5.7主要技术参数

1）光电转塔转动范围

方位：360×nº；   俯仰：-120º～+90º；

2）最大瞄准线转动角速度

方位：≥90°/s； 俯仰：90°/s；

3）最大瞄准线角加速度

方位：≥90°/s2；俯仰：≥90°/s2；

4）瞄准线角位置精度

方位：≤0.1°（1σ）； 俯仰：≤0.1°（1σ）；

5）瞄准线稳定精度

方位：≤50urad（1σ）（1º/2Hz、2º/1Hz）；

俯仰：≤50urad（1σ）（1º/2Hz、2º/1Hz）；

6）可见光摄像机指标

可见光传感器：Sony FCB-EV7500，其主要指标如下：

7）焦距：4.3mm～129mm；

8）光学变倍：30 倍；

9）水平视场角范围：63.7°～2.3°；

10）工作波段：0.4～0.9μm；

11）类型：1/2.8″彩色 CCD；

12）非制冷红外传感器指标

13）视频跟踪器指标

⚫ RS422 串口1 波特率115200，8 为数据位，1 位停止位，无校验；

⚫ 内置积相关目标跟踪算法，结合智能目标短暂丢失重捕算法，实现目标稳定跟踪；

⚫ 丰富的OSD 功能，支持用户显示自定义字符，波门十字及跟踪信息显示；

⚫ 目标到靶心偏差更新速率30Hz；

⚫ 目标到靶心偏差延迟＜15ms；

⚫ 跟踪速度12 像素/帧；

⚫ 最小目标对比度5%

5.8电源

直流： +12.8V～+25.2 V 输入；纹波：≤100mV。

5.9功率

常值：≤100W，峰值：≤150W。

5.10环境适应性要求

1) 工作温度：-20℃～+60℃(可选-40℃～+60℃)；

2) 存储温度：-55℃～+70℃。

6.图传系统

6.1概述

采用先进的COFDM数字调制和H.264压缩编码技术，提高系统传输距离和图像质量；能同时传输图像、语音和数据信号；适合非视距和高速移动中传输；设备采用紧凑便携结构设计，便于单兵、广电级摄像机、UAV等应用。

设备主要应用于大型实时转播、应急救援、现场监控等场合无线高清图像传输。

6.2主要特点

• 先进的COFDM调制技术，支持高速移动传输；

• 高效的H.264编码技术，支持高质量图像应用；

• 支持复杂环境中多径传输、非视距传输；

• 输出功率32dBm可调；

• 系统延时小，近似于实时传输；

• 工作频段可选UHF、L、S波段；

• 支持多种传输带宽和图像传输码流；

• 窄带1.25/2.5MHz带宽下可传输高质量高清图像；

• 提供HD-SDI/HDMI视频输入接口，模拟音视频、串数据输入；

• 内置数字加密功能；

• 支持16频道多用户应用；

• 结构设计合理，散热效果良好；

• 重量轻、体积小、携带方便、应用灵活；

• 电压范围宽，支持DC+10～16V供电 ；

• 设备功耗低，可支持电池长时间工作应用

6.3技术参数

7.GCS-302 便携式地面站  

       7.1概述

GCS-302 便携式地面站是融鼎岳（北京）科技有限公司推出的地面控制和高清图传接收设备一体化便携式地面站。地面站指挥控制系统，内置N920 电台，实现通讯协议的编解码、加解密，是APCommander 软件与飞控系统交互的枢纽。具备可便携、处理能力强、外设接口丰富、可靠性高等特点。高端数字无线图像传输设备；采用先进的COFDM数字解调和h.264解码技术， 提高系统传输距离和图像质量。设备具有视频告警、频道切换、信号接收指示、数字解密等功能，方便故障诊断和操作使用；输出带有数字视频接口；设备能够支持SDI、IP输出、ASI输出、复合视频、音频和数据信号输出。

    7.2技术指标

8.RDU-FH-30D 无人机巡视监控系统（一套）构成

8.1 RDU-FH-30D 飞行平台

1) RDU-FH-30D 机体一架

2) 汽油发动机一台（含电启动）

3) 平飞螺旋桨一支

4) 燃油箱一个

5) 舵机七个

6) 悬停机臂一对

7) 悬停螺旋桨四支

8) 悬停电机四台

9) 悬停电调四个

10) 手动控制用遥控器一套

8.2 任务设备

11）光电吊舱设备一套

12）高清图传设备一套

8.3 RDU-FH-30D 飞控与航电系统

13) 专用自驾仪硬件一套（含差分GPS 模块）

14) 专用磁罗盘一套

15) 专用航空连接器一套

16) 机载差分GPS 天线一根（含馈线）

17) 机载数传天线一根（含馈线）

18) 专用自驾仪软件一套

8.4 电池组

19) 飞控电池1 组

20) 发动机启动电池1 组

21) 悬停动力电池1 套（共2 颗）

22) 载荷供电电池1 组

8.5 地面站系统

23) GCS-302 地面外置基站一套；

24) GCS-302 控制终端一套

25) 数传天线一根（含三脚架）

26) 图传天线一组（2 根，定向+全向天线）（含三脚架）

27) GPS 天线一组（含磁吸底座）

28) 基站、终端供电电池2 颗（含电源缆线）

29) 通信光缆2 套（主、备用光缆各一根）

8.6 附属件

30) 3L 燃油配比壶（含加油泵）一套

31) 随机工具一套

32) 无人机运输航空箱一套

33) 地面站附件组运输航空箱一套  

34) 动力电池充电器一套

35) 平飞螺旋桨一支（备用）

36) 机油一瓶

37) 调试用缆线一套（USB-232 串口线、USB-422 缆线）

38) 合格证一份