随着无人机技术的蓬勃发展,其在科技领域的应用前景愈发广阔。本学期之初,通信与信息工程系主任刘刚精心布局、统筹组织了一支科研团队,启动了无人机轨迹追踪项目,本项目属于“移动通信网络与低轨卫星融合的无人机管控平台”项目的一部分。借助前沿低轨卫星通信和移动通信网络融合技术,实现对无人机飞行轨迹的精准追踪与实时显示,从而实现对无人机的无缝监控,为无人机的管控提供实时准确的信息支持。
本学期即将结束,项目在软硬件研发方面均取得了阶段性成果。为了全面回顾本学期的项目工作,通信系科研团队于1月15日下午14:30至16:00召开了总结经验与复盘规划会议。通信系副主任任国芳、吕望数字安全研究院院长楼培德教授,教师邱祝礼、陆佳鋆、孙桂庆参加本次会议。会议由通信系主任助理李雷远主持。
会议在楼培德教授的精彩总结发言中拉开帷幕,指出以低轨物联网卫星与移动网络相结合作为通信手段,对低空无人机实施监管,这一创新思路已受到业界的广泛关注与重视。楼教授不仅对无人机相关标准的建设、专利申请工作的推进、示范性工程的打造等三个关键领域的前期工作进行了全面总结,还为后续发展精心规划了蓝图,为项目团队指明了前行方向。同时还谈到了正在推进的三个前瞻性技术,一是外援雷达,二是低轨卫星通信,三是无人机管控。
随后邱祝礼、陆佳鋆、孙桂庆、任国芳、李雷远分别就自己的工作进展和下一阶段工作目标进行了总结复盘。主要内容包括:把控项目整体进度,及时调整策略,项目团队协作共进,项目的稳步推进等。
目前,硬件上已经实现卫星移动终端与无人机之间的串口通信实验;采用移动4G/5G网络热点作为接入网,能够获取终端GPS数据,并对获取的数据进行解析和转换格式后上传到阿里物联网云服务器,通过云端流转,位置信息传输到PC端,在PC端地图上进行无人机轨迹追踪与复现。下阶段的工作内容是:将低轨卫星通信与4G/5G结合,获取无人机位置数据以及数据解析和格式转换,最终目标是实现无人机的轨迹规划与全面管控。
软件上,现阶段完成的工作有:web前端持续抓取云服务器推送的无人机状态数据,并自动解析和分类;使用Cesium加载无人机的3D模型和全球地图,并将无人机模型的地理位置调整为实时数据中的坐标值,显示无人机的具体位置和运动轨迹;搭建并配置ftp服务器,能够获取国电高科服务器推送的数据。下阶段的工作内容是解决web前端抓取数据间隔过长导致时延较大的问题;与国电高科配合实现ftp服务器接收由低轨卫星传递的数据,并加载到web前端页面显示无人机运动轨迹。
地图优化与美化工作,主要是web前端页面的建设和画面美化,在前端界面的侧边栏设计状态展示区域,实时显示无人机的经度、纬度等状态信息;在前端提供管理员设置界面,系统根据管理员设置的权限,对前端界面元素进行控制。下阶段的工作内容是进一步完善前端页面内容和无人机动画显示效果;搭建和配置阿里云服务器环境。
项目基础服务和专利申请,现阶段完成的工作有:调研各类云服务器,与项目组内各位老师协商云服务器配置需求并购买;调研与本项目相关的文献和专利,梳理汇总本项目工作要点和创新点,撰写专利交底书,修改专利交底书。
在会议进程中,任国芳副主任全程关注,对无人机轨迹追踪项目所取得的阶段性成果给予了高度评价与充分肯定。这些成果不仅充分彰显了团队成员的专业素养与卓越能力,更为通信系在无人机通信技术这一前沿领域的深入研究提供了强有力的支撑与保障。任老师满怀期待地鼓励项目团队继续保持创新精神,勇攀技术高峰,全力推动无人机轨迹追踪与管控技术迈向更高层次,为通信系的专业建设与发展添砖加瓦。
会议尾声,项目负责人李雷远对团队表达了致谢。本学期无人机轨迹追踪项目取得了阶段性成果,但是还有很长的路要走,后续的科研工作将会是一个常态化工作。愿意和大家携手并进,并肩作战,共同奋斗。 (通信系 孙桂庆 供稿)
低轨卫星通信原理
低轨卫星分布(左)与地面站分布(右)
卫星终端实验
过顶北邮世纪学院的低轨卫星预测
基于4G/5G网络热点的GPS位置传输设备
终端设备自动上传数据
从阿里物联网云流转到PC端的数据
北邮世纪学院端数据系统
北邮世纪学院过顶卫星示意图
在地图上绘制无人机运行轨迹(目前通过汽车模拟无人机)
在地图上绘制无人机运行轨迹(目前通过汽车模拟无人机)
测试无人机运行轨迹(从学院到小区,用汽车模拟无人机)