RDU-FH-20D无人机视频监控系统

1.飞机平台概述

RDU-FH-20D是我公司研发的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，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，无需任何工具即可在10分钟内完成拆装；

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/PPK实时差分系统，保证精准降落；

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，支持空中电打火及各种应急返航措施；

导航可靠：采用双GPS和双磁罗盘多冗余设计，保障飞行更加安全；

3.软硬件介绍

RDU-FH-20D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-20D还设计悬停转平飞控制、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。

3.1机体介绍

实物图

3.2.飞控系统

1) 集成差分GPS系统，轻松实现全自主垂直起飞（垂直转平飞）和垂直降落（平飞转垂直）

2) 采用高性能GPS/SINS/AHRS算法，具有200Hz更新频率，GPS信号不好时自动平滑切换为AHRS模式

3) 在AHRS模式下也能进行速度位置推算，10分钟无GPS信号下位置推算误差小于1Km

4) 自驾仪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

5) 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

6) 飞控计算机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

7) 支持事后差分数据解算，提高POS精度，有力减少50%以上外业像控点

8) 具备黑匣子功能，内置32MByte数据存储器，以50Hz的频率可以存储4-8小时的详细飞行数据

9) 内置1W发射功率的900MHz跳频数传电台，确保最远60Km的飞行遥控遥测链路（可外接大功率电台）

10) 传感器在-40度~85度范围内都进行温度补偿

11) 航路点800个

12) POS数据8000张

13) 多种应急保护功能，包括高度超限四旋翼保护降落，GPS和数据链丢失返航，空中停车电打火重启发动机，掉高返航，低电压返航等

3.3地面站控制软件

1) 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) 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

3) 飞行过程中可以实时修改高度，就地盘旋，一键返航

4) 支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

5) 支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

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

7) 支持高度保护功能，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

8) 支持任务区域多格式导入，比如 kml /kmz文件，txt文件

9) 传感器在-40度~85度范围内都进行温度补偿

10) 具备实时显示坐标、高度、方向、速度、爬升率、发动机转速、俯仰角、横滚角、GPS定位状态、剩余油量；实时显示飞控电池，舵机电池，动力电池电压

地面站软件为全中文界面

4.性能指标

5.光电吊舱

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；

9) 能人工操作瞄准线运动，锁定目标并对目标进行自动跟踪；

10) 能按照预定的路径，自动搜索由操作员指定的区域；

11) 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

5.6.1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》。

5.6.2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

5.7.1光电转塔转动范围

方位：360×nº；   俯仰：-120º～+90º；

5.7.2最大瞄准线转动角速度

方位：≥90°/s；

俯仰：≥90°/s；

5.7.3最大瞄准线角加速度

方位：≥90°/s²；

俯仰：≥90°/s²；

5.7.4瞄准线角位置精度

方位：≤0.1°（1σ）；

俯仰：≤0.1°（1σ）；

5.7.5瞄准线稳定精度

方位：≤50urad（1σ）（1º/2Hz、2º/1Hz）；

俯仰：≤50urad（1σ）（1º/2Hz、2º/1Hz）；

5.7.6可见光摄像机指标

可见光传感器：Sony FCB-EV7500，其主要指标如下：

1) 焦距：4.3mm～129mm；

2) 光学变倍：30倍；

3) 水平视场角范围：63.7°～2.3°；

4) 工作波段：0.4～0.9μm；

5) 类型：1/2.8″彩色CCD；

5.7.7非制冷红外传感器指标

5.7.8视频跟踪器指标

1) RS422串口1波特率115200，8为数据位，1位停止位，无校验；

2) 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；

3) 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；

4) 目标到靶心偏差更新速率30Hz；

5) 目标到靶心偏差延迟＜15ms；

6) 跟踪速度12像素/帧；

7) 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

工作温度：-20℃～+60℃(可选-40℃～+60℃)；

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

a) 先进的COFDM调制技术，支持高速移动传输；

b) 高效的H.264编码技术，支持高质量图像应用；

c) 支持复杂环境中多径传输、非视距传输；

d) 输出功率32dBm可调；

e) 系统延时小，近似于实时传输；

f) 工作频段可选UHF、L、S波段；

g) 支持多种传输带宽和图像传输码流；

h) 窄带1.25/2.5MHz带宽下可传输高质量高清图像；

i) 提供HD-SDI/HDMI视频输入接口，模拟音视频、串数据输入；

j) 内置数字加密功能；

k) 支持16频道多用户应用；

l) 结构设计合理，散热效果良好；

m) 重量轻、体积小、携带方便、应用灵活；

n) 电压范围宽，支持DC+10～16V供电 ；

o) 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-20D无人机巡视监控系统（一套）构成

8.1 RDU-FH-20D飞行平台

1) RDU-FH-20D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

8.2 飞控与航电系统

10) 专用自驾仪硬件一套（含差分GPS模块）

11) 专用磁罗盘一套

12) 专用航空连接器一套

13) 机载差分GPS天线一根（含馈线）

14) 机载数传天线一根（含馈线）

15) 专用自驾仪软件一套

8.3 电池组

16) 飞控电池三块

17) 发动机启动电池三块

18) 悬停动力电池六块

8.4 地面站系统

19) 便携式地面站一套（含吊舱控制台）；

20) 数传天线一根

21) 玻璃钢天线一套（含馈线、U型卡）

22) 专用地面站软件一套

23) 图传全向天线一根

24) 图传定向天线（八木天线）一套

25) 图传天线馈线两根

26) 连接座一个

27) 图传天线三脚架一套

28) 图传天线支撑架一套

29) GPS天线磁吸式底座一套

8.5 附属件

30) 燃油配比壶（含加油泵）一套

31) 随机工具一套

32) 专用航空铝箱一套 （飞机专用）

33) 航空铝箱一套（配件专用）

34) 大专用遥控器一套（包括SBUS接收机）；

35) 动力电池充电器一套

30）平飞螺旋桨一支（备用）

31）机油一瓶

32）422转接线、232转接线、DB9头转接线、地面站外接电源线各一根

8.6 任务设备

33）光电吊舱一套

34）图传模块一套