林崇昆

（深圳市艾特航空科技股份有限公司，廣東深圳518000）

1 引言

無人機可對控制質量、地勢環(huán)境、河流中的水資源以及農作物進行全面監(jiān)測，并具備更加快速以及高效性。在四旋無人機的監(jiān)測分析系統(tǒng)中，對于現(xiàn)場電磁環(huán)境以及根據(jù)計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)而言，對其進行數(shù)據(jù)分析，不過，對于地勢較為復雜的山區(qū)以及信號較弱的地區(qū)，其監(jiān)測能力也會有所降低。

2 監(jiān)測控制軟件分析研究

對于電磁環(huán)境監(jiān)測分析系統(tǒng)而言，其主要的功能是對于電磁環(huán)境進行自動化全面的檢測，并在監(jiān)測數(shù)據(jù)的過程中，能夠對檢測數(shù)據(jù)做好相關記錄，在此過程中，其主要的測量手段完全是根據(jù)電磁環(huán)境測量程序而實現(xiàn)的。不過，一般在測量的匯總過程中，測量系統(tǒng)基本暴露在空中，一旦對某較為復雜的地區(qū)進行測量時，工作人員將會無法對檢測系統(tǒng)完全進行控制[1]。

電磁環(huán)境測量程序主要根據(jù)測量系統(tǒng)對其檢測信號進行接收，并控制系統(tǒng)。對于電磁環(huán)境監(jiān)測分析系統(tǒng)而言，需要根據(jù)不同的測試結構要求，在測量前，工作人員會對檢測程序設置相應的參數(shù)，并在檢測的過程中，對檢測內各個部位之間的頻率以及頻率變動的幅值進行監(jiān)測[2]。在對部分地區(qū)進行監(jiān)測后，根據(jù)不同的測試數(shù)據(jù)測試頻率以及頻率之間的變動幅值進行明確記錄，并將相應的時間記錄下來。另外，在接收信號后，系統(tǒng)對該地區(qū)的部位坐標進行接收，將接收的信息添加到系統(tǒng)內部。并利用電磁環(huán)境測量程序，當無人機進行自動飛行監(jiān)測時，一旦自動輸入信號，并且無人機進入監(jiān)測地區(qū)的范圍時，其測量值達到閾值，則無人機中的檢測系統(tǒng)將直接對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行收集，并對相應的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行儲存，工作人員無須對系統(tǒng)進行傳輸指令，并對系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的儲存進行接收。

3 電磁干擾定位算法以及在系統(tǒng)中的運行

對地區(qū)進行測量后，工作人員對所收集的數(shù)據(jù)進行管理，并生成在監(jiān)測文件，對其進行保管。由于在進行監(jiān)測的過程中，所尋取的采樣樣本是有限的，因此，以地區(qū)的任意一點作為i，并以i為中心點，進行畫圓。R為半徑，在R以外的區(qū)域對監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響暫且忽略不計，距離i點的距離為iij，并相應地列出公式，其公式為：

公式中Aj的為監(jiān)測系統(tǒng)的待定參數(shù)。

當測量點數(shù)量較多時，將其作為N，那么對于測量點i具有一定的影響，其公式2為：

對于該測量點i而言，實測的電磁強度為Ei，則其公式為

對于不同的測試點N而言，根據(jù)電磁強度中的公式即可將N的待定參數(shù)計算出來為Aj，此時各個監(jiān)測點的電磁強度計算出來為E，并根據(jù)不同的電磁強度，對測量內部的區(qū)域進行電磁強度變化走勢圖的畫制，工作人員通過觀察，對于電磁的干擾部位進行粗略的定位。

根據(jù)公式2可知，對數(shù)據(jù)的出力結構進行相應的分析后，其數(shù)據(jù)的準確值為R，并且與該地區(qū)的N的測量點具有一定的關系。通常而言，測量點N值越大，那么測量的結果R值的準確度就越大，N的選取值需要根據(jù)不同的實際情況而定。

4 電磁環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)組成軟件分析

對于所研發(fā)的監(jiān)測系統(tǒng)而言，其主要的組成部分分別為四旋翼無人機、可控制電腦主板、數(shù)據(jù)接收信息天線、數(shù)據(jù)收集接收卡。四旋翼無人機利用新型技術無線電纜與網(wǎng)絡計算機中的軟件或者計算機中的主板進行連接，通過相應的數(shù)據(jù)收集接收卡與無人機中含有的導線相互連接，數(shù)據(jù)接收信息天線電纜之間相互連接，形成頻譜模塊；并定位系統(tǒng)的GPS模塊、數(shù)據(jù)收集接收卡、依據(jù)數(shù)據(jù)變化模塊全部與計算機中的USB接口相互連接，數(shù)具傳輸電線則需要與USB的接口根據(jù)電腦的主板以及計算機相互連接。

四旋翼無人機在飛行的過程中，需要對其飛行主板進行供電，當飛入工作人員設置的測量點后，無人機將會在該點的范圍內，應用數(shù)據(jù)收集接收卡將監(jiān)測信號進行收集，并且數(shù)據(jù)接收信息天線將所接收的無線電波信號進行轉化，通過數(shù)據(jù)信息的轉化，將會直接形成電壓信號輸送到頻率的模塊當中，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理。數(shù)據(jù)的分析處理系統(tǒng)主要包含數(shù)據(jù)傳輸模塊以及計算機，工作人員利用相關的數(shù)據(jù)傳輸模塊實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸，并且，在此過程中，相關工作人員使用計算機時，可對電磁環(huán)境中所使用的軟件進行數(shù)據(jù)分析處理。在實際對復雜的地區(qū)監(jiān)測前，工作人員必須控制好四旋翼無人機，并利用相關的工作軟件設置好無人機的飛行路線，將測量的參數(shù)值確定好，并根據(jù)具體的要求設置好測量點。當對監(jiān)測的任務設置完畢后，監(jiān)測系統(tǒng)則需要按照工作熱人員所設定的路線，對測量點外的范圍，可關閉所有的檢測系統(tǒng)，當?shù)竭_測量點的范圍內，四旋翼無人機將會自動對測量系統(tǒng)發(fā)出信號，開啟數(shù)據(jù)接收信號卡以及天線，對數(shù)據(jù)進行收集，并促使污染及自動自我飛行，并自我進行接受信息，將監(jiān)測的數(shù)據(jù)存儲在無人機中的電腦主板中，并對地面人工控制的計算機進行數(shù)據(jù)信息傳輸，在電磁環(huán)境下，可利用系統(tǒng)內部含有的可視化軟件對數(shù)據(jù)進行相應處理，工作人員可在地面對無人機所到達的方位進行觀察，根據(jù)不同時間所收集的數(shù)據(jù)信息制作出數(shù)據(jù)走向圖，并在測量點的范圍內，對電磁的輻射源頭進行相應的判定，并粗略地找出源頭的方位以及地區(qū)。

5 實驗驗證

為了能夠準確地對四旋翼無人機的電磁環(huán)境進行監(jiān)測、，相關工作人員在北京市的密云區(qū)北航科技園進行了實驗驗證。在無人機進行飛行監(jiān)測的過程中，工作人員可通過電磁環(huán)境下的可視化軟件對數(shù)據(jù)的信息進行處理，并繪制出相應的電磁態(tài)勢圖，如圖1所示。

圖1 電磁環(huán)境分布態(tài)勢圖

據(jù)圖示，相關技術軟件對于電磁的干擾環(huán)境的源頭定位結構與實際地區(qū)的源頭地理位置相差無幾，并且能夠對相應的數(shù)據(jù)進行收集而且能夠傳輸。由此可見，形影的繪制測量，能夠找出電磁干擾的源頭位置。

6 結論

綜上所述，對基于四旋翼無人機的電磁環(huán)境監(jiān)測分析系統(tǒng)，在經(jīng)過相應的對監(jiān)測控制軟件分析研究后，電磁干擾定位算法以及在系統(tǒng)中的運行，電磁環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)組成軟件分析以及實驗驗證，實現(xiàn)了對電磁環(huán)境的自動定點測量。