无人机飞行表演编队的数据链方案介绍

无人机编队一直是无人机开发领域的一个难点，本质上是一个路径规划问题；各无人机要实现一致的队列变换，必须要有实时畅通的通讯方式、精确稳定的控制方法、精准正确的位置估计；需要根据无人机数量配置多基站通讯、基站间的通讯、基站与多无人机的通讯，保证尽量同步，同时互相不干扰。在控制方法上，要保证无人机之间严格的避碰，还要保持队形变换的优美，其中会涉及到空气动力学、自稳控制、集群协作等技术难点。 

无人机编队要实现一个地面站控制成百上千台无人机实现集群表演，首先要解决的就是通讯的问题。先看无人机编队上的数据类型：

1、飞控数据，包括上行控制指令和下行飞控数据；

2、RTK数据：移动端的RTK只需要接收RTK修正数据即可，无需发送数据给基站。主流的有2种处理方式：

（1）基站直接通过无线数传广播的形式发送给移动端，这个方案也是目前采用的最多的方式。（2）通过将RTK修正数据通过地面站软件发送给飞控，飞控发送给移动端。这种方式总的来说是比较冗余的，好处来说是可以节约一个数传的成本。

据悉，当前市面上无人机编队的数据链，主要有下面三种方案：

1、采用4G模块方案

4G模块一般只有一个可供数据传输的串口，因此需要加个MCU芯片，一般加STM32芯片。

使用4G模块的优势在于通信简单，4G模块可以有效的解决无人机编队表演组网的问题，因为这个网络已经通过运营商解决了，同时也降低了通信受干扰的问题，通信距离也是有保障的。4G网络有什么缺陷呢？（1）每台4G模块需要配一张SIM卡，SIM卡不方便管理是否正常。（2）经济性太差，单个4G模块的价格在150元左右，还需要考虑4G流量的费用。（3）4G信号的高度太差，一般正常的4G信号高度在离地300米左右就会没有信号。这个高度确实是一个问题，但对于编队表演来说基本是足够使用的。（4）4G模块还有一个问题就是对于基站依赖性特别大，如果某地同时容纳的人数太多（现场手机太多）的话，会导致基站处理不过来，这样会导致4G无法工作。

2、采用P900代替4G模块方案

P900模块只有一个可供数据传输的串口，因此需要加个MCU芯片，一般加STM32芯片。

地面站上需要加一个P900模块。

基站直接通过无线数传广播的形式发送给移动端，需要将P900模块设置成点对多点的模式，根据需要传输的数据量和P900的空中速率，可以大致估算出能同时控制多少架无人机。

该方案比较简洁，单个P900模块的价格在550元左右。

相比第一种方案，缺点就是成本增加很多了。

3、采用Wifi+900HP或SX Pro模块方案

 使用WIFI模块的优势在于不用接入互联网，整个飞机都在局域网中，使用大功率基站WIFI的传输距离半径也可达到400米左右，满足编队的应用场景。但是缺点在于2.4G的通信容易受干扰，尤其是近距离情况下容易被遥控器和2.4G的图传设备干扰，不过拉开距离后这个问题得以解决。此外，WIFI通信的距离有限；不过可以通过增加AP数量来解决。总之，采用WIFI模块方案，便携性与经济性都是十分的可观。

900HP或SX Pro模块只有一个可供数据传输的串口，因此需要加个MCU芯片，一般加STM32芯片。

地面站上需要加一个WIFI模块，加一个900HP或SX Pro模块。

基站直接通过无线数传广播的形式发送给移动端，需要将900HP或SX Pro模块设置成点对多点的模式（可以地面端采用SX Pro，机载端采用SX），根据需要传输的数据量和900HP或SX Pro的空中速率，可以大致估算出能同时控制多少架无人机。900HP或SX Pro模块，和P900模块相比，无论传输距离、空中速率等指标，都不占优势，但是成本上很有优势，且对于不是超大型的无人机编队场合，采用900HP或SX Pro模块已经够用了，毕竟相比WIFI模块的传输距离，这二者都是占优势的。

市面上已有公司采用双路数传设计的方式，通过无线和WIFI同时发送RTK修正数据给飞控，飞控解析RTK修正数据后发送给RTK移动站。这样，在任意一路RTK修正数据发送失败的情况下，另外一路的冗余可以保证RTK修正数据能及时的发送给RTK移动站，保障了定位的准确性。