為無人機(jī)部署準(zhǔn)備的COTS技術(shù)

無人機(jī) （UAV） 是收集情報(bào)、監(jiān)視和偵察 （ISR） 數(shù)據(jù)的重要元素。無人機(jī)攜帶有效載荷的光電傳感器以及激光，雷達(dá)或信號情報(bào)。這些傳感器產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過有限容量的數(shù)據(jù)鏈路安全地傳輸?shù)降孛?。地面上需要援助來識(shí)別和分類目標(biāo)，以便無人機(jī)可以引導(dǎo)其傳感器并改變其飛行剖面以跟蹤感興趣的目標(biāo)。無人機(jī)一直在使用并不斷發(fā)展，以檢測和應(yīng)對新的威脅。運(yùn)營商和集成商迫切需要通過 COTS 產(chǎn)品和相關(guān)使能技術(shù)提供更強(qiáng)大、經(jīng)過驗(yàn)證的能力。

無人機(jī)要求

監(jiān)視無人機(jī)本質(zhì)上是一個(gè)無人傳感器平臺(tái)，具有完善的自主飛行控制，允許其起飛，遵循飛行計(jì)劃，避開障礙物和著陸，但任務(wù)自主性有限。尺寸、重量和功率（SWaP）參數(shù)可能非常關(guān)鍵，以至于COTS嵌入式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)可能不是有效載荷/傳感器處理鏈的首選。然而，由于保持戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢所需的快速設(shè)計(jì)周期，注入經(jīng)過驗(yàn)證和可部署的支持技術(shù)（特別是基于COTS的技術(shù)）已成為一項(xiàng)必不可少的開發(fā)實(shí)踐。

傳感器加工鏈

典型的傳感器處理鏈中有許多元素：圖像穩(wěn)定、視頻壓縮、圖像處理、分析、跟蹤、分類和參與。電子穩(wěn)定功能可消除振動(dòng)和大氣擾動(dòng)的影響。通過視頻輸入和輸出連接，現(xiàn)在可以在不大于SD存儲(chǔ)卡的COTS模塊上完成圖像穩(wěn)定，用于最小的傳感器平臺(tái)或相機(jī)安裝本身。

視頻壓縮

空對地帶寬是一個(gè)關(guān)鍵問題。只有最大的無人機(jī)支持高帶寬衛(wèi)星顯示器，因?yàn)榻K端的重量和功率要求。然而，即使是中型無人機(jī)也攜帶多個(gè)傳感器，依靠數(shù)字無線電將視頻傳輸?shù)降孛娌筷?duì)，以便立即進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)評估。為了保留帶寬，視頻流被壓縮，通常使用H.264來允許通過數(shù)據(jù)鏈路傳輸許多常規(guī)的30 Hz電視頻道。GE智能平臺(tái)的daq8580模塊是一個(gè)完整的壓縮子系統(tǒng)，集成在一個(gè)堅(jiān)固的盒子中，支持兩個(gè)頻道的HDTV，或四個(gè)普通電視，以及一個(gè)與無線電設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接。如圖1所示，它已經(jīng)被美國宇航局德萊頓飛行研究中心（DFRC）用于大氣研究。

增強(qiáng)的任務(wù)自主性

處理鏈的某些部分在無人機(jī)上，但許多部分 - 例如圖像處理，分析或分類 - 都是基于地面的，因此受到鏈路帶寬，人力資源，安全和軍事學(xué)說的限制;這可能導(dǎo)致任務(wù)關(guān)鍵型控制回路時(shí)間從幾秒鐘到幾小時(shí)不等。減少這種延遲以在沒有地面輔助的情況下識(shí)別、分類和跟蹤來自多個(gè)傳感器的多個(gè)目標(biāo)，需要大幅提高板載計(jì)算能力，例如新一代眾核處理器提供的計(jì)算能力。使用這些器件的集成式多傳感器視覺系統(tǒng)封裝在 3U VPX （VITA 46） 模塊上，能夠?qū)崟r(shí)分析傳入的視頻流，通過將處理后的目標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送到地面進(jìn)行進(jìn)一步分析和分類來節(jié)省空對地帶寬。下一代眾核處理器將以最少的人在環(huán)干預(yù)，實(shí)現(xiàn)自主任務(wù)和目標(biāo)參與的目標(biāo)，更接近實(shí)現(xiàn)。

提高耐力

另一個(gè)目標(biāo)是通過加油機(jī)或無人機(jī)到無人機(jī)的飛行加油來延長任務(wù)持續(xù)時(shí)間。使用COTS模塊演示了使用一對相機(jī)的獨(dú)特，可部署的3D視覺系統(tǒng)，該系統(tǒng)將自動(dòng)駕駛無人機(jī)并與加油機(jī)器人接合，保持其位置直到加油完成。

定制包裝

堅(jiān)固耐用的開放式系統(tǒng)嵌入式計(jì)算供應(yīng)商正在通過互補(bǔ)的產(chǎn)品線和技術(shù)擴(kuò)展其產(chǎn)品組合，以滿足許多新的應(yīng)用利基市場。這些不一定基于VPX等開放標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檫@并不總是適合小型，輕型，獨(dú)立的無人機(jī)子系統(tǒng)。無人機(jī)ISR市場的快速發(fā)展，廣泛的網(wǎng)絡(luò)連接以及SWaP的需求正在推動(dòng)基于COTS的新技術(shù)的創(chuàng)造，這些技術(shù)具有根據(jù)其預(yù)期部署的平臺(tái)量身定制的各種封裝選項(xiàng)。

審核編輯：郭婷