法国国家空间研究中心(CNES)的 CESARS 中心让卫星通信更便捷
法国国家空间研究中心又称国家空间研究中心,是法国专门从事空间研究的机构。
它们在经济部、国防部和研究部的监督下运作。
其任务之一是为国家政府制定、介绍和执行法国空间计划。法国国家空间研究中心专注于 5 个战略领域:阿丽亚娜(发射装置)、科学、观测、电信和国防。
法国国家空间研究中心(CNES)成立了CESARS中心,以推广和增加卫星通信在各种新型应用中的使用。
CESARS 欢迎公司、实验室和集体自由地向他们提供建议和技术反馈,通过进行测试和提供技术平台本身(包括硬件)的使用权来协助他们。
增强无人机导航实时控制的组合解决方案
CESARS 团队在开展项目之前通常会对设备进行实地测试和验证。这里的目标是确认 Cobham 的 AVIATOR UAV 200 与SBG Systems'Ellipse-D 惯性导航系统之间的兼容性。
Ellipse-D 是一种 微型双天线惯性导航系统,即使在最具挑战性的环境中也能提供高精度的导航和定位数据。
与 SBG 的所有传感器一样,Ellipse-D INS/GNSS经过了广泛的测试和校准,工作温度范围为-40°C 至 85°C,以确保最佳性能。
AVIATOR UAV 200 是一种结构紧凑的一体化卫星通信终端(天线和调制解调器),可安装在小型无人机上。
它允许无人飞行器与卫星连接,卫星则充当无人飞行器与地面控制之间的中介。
Cobham 公司的解决方案以极低的数据传输速率(200kbps)从无人机向地面控制中心传输视频等信息。
AVIATOR UAV 200 可通过 BLOS(视线外)通信使无人机飞得更远、更久。
它们是如何协同工作的?
惯性传感器向 AVIATOR 无人飞行器 200 发送滚动、俯仰、偏航、这顶帽子 和位置输入。
我们利用这些数据将 AVIATOR UAV 200 的天线波束转向一颗通信卫星,并对其进行精确跟踪。
之后,这有助于保持最佳的数据传输。
天线指向越精确,卫星链路就越稳定。
Ellipse-D INS/GNSS的双天线 GNSS 接收器可在启动时提供精确、可靠的这顶帽子 ,这对这些应用至关重要。
INS 传感器 提供运动和位置数据,帮助 AVIATOR 无人飞行器 200 在飞行过程中保持卫星链接。
在出现欺骗的情况下,由于采用了扩展卡尔曼滤波器,INS 将有助于保持稳健的这顶帽子 。
地面配置下的静态和 OTM(移动中)测试
2020 年 10 月,法国国家空间研究中心(CNES)在图卢兹航天中心(CST)内进行了几次测试。
首先,在实验室里对硬件和软件进行测试。然后,将硬件集成到奥斯卡卡车上(奥斯卡卡车是一个 "移动实验室",可在公路上安装和测试 OTM 天线)。
在检查其在静止模式下工作正常后,在 CNES 内部进行了 OTM 测试,以证明惯性传感器与终端之间的兼容性。
设备配置
在实验室进行静态模式测试期间,国家空间研究中心使用Ellipse-D INS/GNSS随附的 sbgcenter 软件对设备进行配置,使其最适合自己的应用。
该软件提供不同的运动曲线,用于调整扩展卡尔曼滤波器参数,并根据使用条件提供最佳性能。
在 SBGcenter 软件上选择的设置:
- 轮廓选择:"通用"。这是最适合奥斯卡卡车性能的配置文件。若要集成到无人驾驶飞行器上,必须选择无人驾驶飞行器配置文件。
- 两根全球导航卫星系统天线的配置:必须距离 Cobham 终端 45 厘米以上,并处于相似的 "环境 "中(足够近,中间没有障碍物,必须经历相同的动态变化)。
- 车辆与输入的控制单元的对齐情况(在我们的案例中,它们沿同一轴线对齐)。
- 如果在载体上安装了其他传感器,也可以输入这些传感器(气压计、加速度计......)。
- Ellipse-D INS/GNSS("主设备")的 A 端口连接到个人电脑,以显示 sbgcenter 接收到的信息。E 端口与 Cobham 终端相连。两个端口的波特率均为 115200。
- 就数据输出而言,AT_ITINS 信息的传输频率最高不得超过 50Hz。
集成和 OTM 测试
在同一赛道上进行了两次 "行驶中 "测试。测试赛道包括直线和交通圈,完成测试的最高速度为 30km/H。
第一次测试表明,有必要对设置进行调整,尤其是传输频率设置过高。
在第二次测试中,即使改变方向,连接也很稳定,这验证了设置的正确性。
ping 正常通过,观察到的最长延迟时间是在建筑物附近通过时(可能掩盖了 LOS)。在 Aviator UAV 200 界面上,一切正常(信号水平大于 50dbHz,GPS 定位)。
通过记录测试过程,可以在 SBGcenter 上通过不同选项重放序列:
- 位置视图:位置视图:显示一个带有动画的图形,您可以在其中跟踪车辆的运行轨迹。
- 驾驶舱视图:可视化航母姿态数据的图形用户界面。
结论
经过所有这些测试,法国国家空间研究中心的 Cesars 中心团队得出结论:SBG Systems'。 Ellipse-D在 "地面 "配置中,惯性导航系统与 Cobham 公司的 AVIATOR UAV 200 终端兼容。
这一结论性测试为无人机用户带来了广泛的机会。