CN108919819B - 无人机导航通讯一体化系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无人机导航通讯一体化系统及方法，系统包括卫星导航飞控单元以及数据图像传输单元；所述卫星导航飞控单元和所述数据图像传输单元封装在一个结构中；卫星导航飞控单元包括卫星接收天线、第1射频通道处理电路、模数转换器、第1可编程逻辑芯片、第1处理单元、姿态测量单元以及舵机；数据图像传输单元包括第1无线收发系统、第2无线收发系统、第2射频通道处理电路、第2可编程逻辑芯片、第2处理单元以及图像采集处理单元。优点为：(1)实现了无人机导航通讯一体化，使设计更为紧凑，节省机上设备空间。(2)提高了卫星导航抗干扰算法、高精度差分定位算法和飞行控制算法，提高无人机定位精度。

Description

无人机导航通讯一体化系统及方法
技术领域
本发明属于机载陆地导航通讯接收技术领域，具体涉及一种无人机导航通讯一体化系统及方法。
背景技术
现代军事理论和战争模式的发展方向使无人机在未来战争中扮演越来越重要的角色。无人机以其特有的作战方式和作战效能在战争中发挥了重要作用。在未来的防空战场中，无人机将成为一种重要的空中威胁，给防空作战带来严峻的挑战。
随着卫星导航技术、无线通信技术及成像技术在无人机上的应用，无人机在战争中发挥的作用越来越全面，无人机在目标侦察、战术打击、中继通讯等作战领域的优势越来越明显，传统的无人机卫星导航单元、数传单元、惯性导航单元分别采用独立的模块进行设计，因此，具有各个单元之间通讯复杂的问题。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种无人机导航通讯一体化系统及方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种无人机导航通讯一体化系统，包括卫星导航飞控单元以及数据图像传输单元；所述卫星导航飞控单元和所述数据图像传输单元封装在一个结构中；
所述卫星导航飞控单元包括卫星接收天线、第1射频通道处理电路、模数转换器、第1可编程逻辑芯片、第1处理单元、姿态测量单元以及舵机；其中，所述卫星接收天线的输出端依次通过所述第1射频通道处理电路和所述模数转换器后，连接到所述第1可编程逻辑芯片的输入端；所述第1可编程逻辑芯片与所述第1处理单元双向连接；所述姿态测量单元的输出端连接到所述第1可编程逻辑芯片的输入端；所述第1可编程逻辑芯片的输出端连接到所述舵机的输入端；
所述数据图像传输单元包括第1无线收发系统、第2无线收发系统、第2射频通道处理电路、第2可编程逻辑芯片、第2处理单元以及图像采集处理单元；所述第1无线收发系统和所述第2无线收发系统均与所述第2射频通道处理电路连接；所述第2射频通道处理电路与所述第2可编程逻辑芯片双向连接；所述图像采集处理单元的输出端与所述第2可编程逻辑芯片的输入端连接；所述第2可编程逻辑芯片与所述第2处理单元双向连接；
并且，所述第1可编程逻辑芯片和所述第2可编程逻辑芯片双向连接。
优选的，所述姿态测量单元包括：角速度测量单元、加速度测量单元以及速度测量单元。
优选的，所述第1无线收发系统包括数传发射天线和数传接收天线；所述第2无线收发系统包括图传发射天线和图传接收天线。
优选的，所述第1可编程逻辑芯片包括卫星信号捕获跟踪单元、卫星信号抗干扰处理单元和接口逻辑单元；所述第1处理单元包括卫星定位解算单元、卫星惯导组合解算单元以及飞控计算机。
本发明提供一种基于无人机导航通讯一体化系统的无人机导航通讯一体化方法，包括以下步骤：
步骤1，卫星导航飞控单元接收卫星信号，解算出卫星导航定位数据，所述卫星导航定位数据包括无人机当前的位置信息和速度信息，同时，获得当前姿态测量单元测量到的无人机实时姿态数据；然后，卫星导航飞控单元将无人机实时姿态数据与卫星导航定位数据进行组合处理，再调用飞行控制算法，生成无人机飞行姿态调整指令；根据所述无人机飞行姿态调整指令驱动舵机动作，进而控制无人机的飞行方向和姿态；具体步骤包括：
步骤1.1，卫星接收天线接收卫星发射的卫星信号，并将卫星信号发送给第1射频通道处理电路；
步骤1.2，第1射频通道处理电路对接收到的卫星信号进行放大、滤波和下变频处理，将射频信号转换为中频信号后，发送给模数转换器；
步骤1.3，模数转换器将接收到的模拟信号转换为数字信号后，发送给第1可编程逻辑芯片；
步骤1.4，第1可编程逻辑芯片包括卫星信号捕获跟踪单元、卫星信号抗干扰处理单元和接口逻辑单元；卫星信号捕获跟踪单元对接收到的数字信号进行处理，实现对卫星信号的捕获和跟踪；然后，卫星信号抗干扰处理单元对卫星信号捕获跟踪单元捕获和跟踪到的卫星信号进行抗干扰处理，将强干扰信号滤除，然后发送给第1处理单元；
步骤1.5，第1处理单元采用多核处理器，第1处理单元包括卫星定位解算单元、卫星惯导组合解算单元以及飞控计算机三个功能模块，多核处理器中的每个核负责各自独立的功能模块，即：一个核实现卫星定位解算单元的功能；一个核实现卫星惯导组合解算单元的功能，一个核实现飞控计算机的功能；
具体的，卫星定位解算单元对经过抗干扰处理的卫星信号进行定位解算，得到无人机当前位置和速度信息；
卫星惯导组合解算单元接收姿态测量单元输出的无人机当前姿态信息，包括：无人机速度、无人机角速度和无人机加速度；将无人机当前姿态信息和卫星定位解算单元解算到的无人机当前位置和速度信息进行组合，其中，无人机当前姿态信息为惯性导航结果，无人机当前位置和速度信息为卫星导航结果，卫星导航结果抑制了惯性导航的漂移，而惯性导航对卫星导航结果进行了平滑并弥补了其信号中断，结合两种技术的优势，提供连续、长时和短时精度均较高的、完整的导航参数；
步骤2，数据图像传输单元配置两套独立的无线收发系统，分别为第1无线收发系统和第2无线收发系统；其中，第1无线收发系统包括数传发射天线和数传接收天线；所述第2无线收发系统包括图传发射天线和图传接收天线；
第1无线收发系统用于与地面测控站通讯，进行数据和指令传输，接收地面测控站上行的指令信息，使地面操作人员可手动操控无人机进行相关动作，下传无人机自身的位置、速度、状态以及拍摄的图像信息；
第2无线收发系统用于进行多架无人机之间的通讯，广播地面测控站上行的控制指令和数据，转发各个无人机拍摄的图像和视频数据；
图像采集处理单元的摄像头模块将拍摄的图像或者视频按照一定的编码格式进行压缩，然后送给第2无线收发系统，将图像数据发射出去，无人机摄像模块支持可见光和红外摄像头，白天使用可见光进行拍摄，夜晚使用红外摄像头拍摄，实现全天候工作。
优选的，步骤1.4中，卫星信号抗干扰处理单元对卫星信号捕获跟踪单元捕获和跟踪到的卫星信号进行抗干扰处理，将强干扰信号滤除，具体包括：
设卫星信号捕获跟踪单元捕获和跟踪到的卫星信号的信号矢量
X(t)＝[x1(t)，x2(t)，...，xM(t)]，其中，x1(t)，x2(t)，...，xM(t)分别为卫星信号的维度，M为维度总数；当需要形成P个多波束时，根据每个波束的空间指向，计算出各自的一组复加权系数Wim(m＝1,2,...,P)，对应得出各自的一组波束输出Ym：
得到的Y＝[Y1,Y2,...,YP]T是P个波束的输出信号。
优选的，步骤1.5中，卫星定位解算单元对经过抗干扰处理的卫星信号进行定位解算，得到无人机当前位置和速度信息，具体为：
卫星定位解算单元采用载波相位差分技术，实现对卫星信号的解算，具体方法为：
(1)构建完整的卫星信号的组合测量值的观测方程为：
其中：为组合测量值；
λ1为双频接收机中天线A对应的载波波长；
λ2为双频接收机中天线B对应的载波波长；
k1为双频接收机中天线A对应的系数；
k2为双频接收机中天线B对应的系数；
r为双频接收机天线与卫星之间的距离；
g为双差卫星星历误差；
T为双差对流层延时；
I1为双频接收机中天线A对应的双差电离层延时；
为组合测量值对应的周整模糊度；
为组合测量值对应的残余误差；
(2)组合测量值中的周整模糊度/>为：
其中：N1为双频接收机中天线A对应的周整模糊度；N2为双频接收机中天线B对应的周整模糊度；
因此，当系数k1和k2均为整数时，未知的周整模糊度必定也是个整数；
(3)组合测量值的波长/>为
因此，系数k1和k2的不同设置可构筑成不同长短的组合测量值波长因为波长通常定义为一个正数，所以对系数k1和k2进行取值的一个限制条件为
(4)以步骤(3)和步骤(2)条件为约束，采用遍历法迭代求解步骤(1)的观测方程，得到最佳的周整模糊度进而解算得到最佳的组合测量值。
本发明提供的无人机导航通讯一体化系统及方法具有以下优点：
(1)实现了无人机导航通讯一体化，具体的，将无人机机上设备的卫星信号抗干扰处理单元、卫星定位解算单元、卫星惯导组合解算单元、数据图像传输单元等实现一体化设计，使设计更为紧凑，节省机上设备空间。
(2)提高了卫星导航抗干扰算法、高精度差分定位算法和飞行控制算法，提高无人机定位精度。
附图说明
图1为本发明提供的无人机导航通讯一体化系统的整体结构图；
图2为本发明提供的数字波束及空时滤波信号处理结构；
图3为本发明提供的多级维纳滤波结构图；
图4为本发明提供的飞控计算机采用的飞行控制算法的结构图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种无人机导航通讯一体化系统及方法，实现了无人机导航通讯一体化，具体的，将无人机机上设备的卫星信号抗干扰处理单元、卫星定位解算单元、卫星惯导组合解算单元、数据图像传输单元等实现一体化设计，使设计更为紧凑，节省机上设备空间。
参考图1，无人机导航通讯一体化系统，包括卫星导航飞控单元以及数据图像传输单元；所述卫星导航飞控单元和所述数据图像传输单元封装在一个结构中；实现一体化设计。
卫星导航飞控单元和数据图像传输单元的结构分别为：
所述卫星导航飞控单元包括卫星接收天线、第1射频通道处理电路、模数转换器、第1可编程逻辑芯片、第1处理单元、姿态测量单元以及舵机；其中，所述卫星接收天线的输出端依次通过所述第1射频通道处理电路和所述模数转换器后，连接到所述第1可编程逻辑芯片的输入端；所述第1可编程逻辑芯片与所述第1处理单元双向连接；所述姿态测量单元的输出端连接到所述第1可编程逻辑芯片的输入端；所述第1可编程逻辑芯片的输出端连接到所述舵机的输入端；其中，姿态测量单元包括：角速度测量单元、加速度测量单元以及速度测量单元。第1可编程逻辑芯片包括卫星信号捕获跟踪单元、卫星信号抗干扰处理单元和接口逻辑单元；所述第1处理单元包括卫星定位解算单元、卫星惯导组合解算单元以及飞控计算机。
其中，所述数据图像传输单元包括第1无线收发系统、第2无线收发系统、第2射频通道处理电路、第2可编程逻辑芯片、第2处理单元以及图像采集处理单元；所述第1无线收发系统和所述第2无线收发系统均与所述第2射频通道处理电路连接；所述第2射频通道处理电路与所述第2可编程逻辑芯片双向连接；所述图像采集处理单元的输出端与所述第2可编程逻辑芯片的输入端连接；所述第2可编程逻辑芯片与所述第2处理单元双向连接；其中，第1无线收发系统包括数传发射天线和数传接收天线；所述第2无线收发系统包括图传发射天线和图传接收天线。
并且，所述第1可编程逻辑芯片和所述第2可编程逻辑芯片双向连接。
本发明还提供一种基于无人机导航通讯一体化系统的无人机导航通讯一体化方法，包括以下步骤：
步骤1，卫星导航飞控单元接收卫星信号，解算出卫星导航定位数据，所述卫星导航定位数据包括无人机当前的位置信息和速度信息，同时，获得当前姿态测量单元测量到的无人机实时姿态数据；然后，卫星导航飞控单元将无人机实时姿态数据与卫星导航定位数据进行组合处理，再调用飞行控制算法，生成无人机飞行姿态调整指令；根据所述无人机飞行姿态调整指令驱动舵机动作，进而控制无人机的飞行方向和姿态；
具体步骤包括：
步骤1.1，卫星接收天线接收卫星发射的卫星信号，并将卫星信号发送给第1射频通道处理电路；
步骤1.2，第1射频通道处理电路对接收到的卫星信号进行放大、滤波和下变频处理，将射频信号转换为中频信号后，发送给模数转换器；
步骤1.3，模数转换器将接收到的模拟信号转换为数字信号后，发送给第1可编程逻辑芯片；
步骤1.4，第1可编程逻辑芯片包括卫星信号捕获跟踪单元、卫星信号抗干扰处理单元和接口逻辑单元；卫星信号捕获跟踪单元对接收到的数字信号进行处理，实现对卫星信号的捕获和跟踪；然后，卫星信号抗干扰处理单元对卫星信号捕获跟踪单元捕获和跟踪到的卫星信号进行抗干扰处理，将强干扰信号滤除，然后发送给第1处理单元；
本步骤中，卫星信号抗干扰处理单元对卫星信号捕获跟踪单元捕获和跟踪到的卫星信号进行抗干扰处理，将强干扰信号滤除，具体包括：
卫星导航抗干扰算法采用数字多波束技术，数字波束技术是将惯导辅助技术、天线阵列技术和数字信号处理技术相结合，在惯导辅助下，实现数字波束形成、波束扫描和跟踪、波束控制等功能。数字波束形成及空时滤波器结构如图2所示。
当接收信号中包含多个期望信号时，系统利用同一个阵列，可以实现对多个期望信号的最佳接收。对于P个期望信号，j个干扰的情况，实现方法是通过P路并行处理来完成，在P个目标方向上形成P个波束，得到P组阵列的加权因子，然后将各个目标的信号由相应的加权因子加权后送入后续的信号处理单元，分别进行处理。
设卫星信号捕获跟踪单元捕获和跟踪到的卫星信号的信号矢量X(t)＝[x1(t)，x2(t)，...，xM(t)]，其中，x1(t)，x2(t)，...，xM(t)分别为卫星信号的维度，M为维度总数；当需要形成P个多波束时，根据每个波束的空间指向，计算出各自的一组复加权系数Wim(m＝1,2,...,P)，对应得出各自的一组波束输出Ym：
得到的Y＝[Y1,Y2,...,YP]T是P个波束的输出信号。
为了获得最大的理论输出信噪比(SNR)以获取最优性能，需要依据某种准则来进行最优权值向量的计算。组合导航系统北斗抗干扰采用线性约束最小方差准则(LCMV)。LCMV准则是在保证有用信号的增益为常数的条件下使得输出总功率最小，意味着此时噪声和干扰分量的功率越小，即需满足
minE{|Y(t)2|}＝WHRXXW和WHA＝C(其中RXX为输入矢量的自相关矩阵，A为有用信号矢量，C为常值)。在满足LCMV准则的条件下可以根据需要在感兴趣的方向上形成主波束，在干扰方向上形成零点，从而极大地提高了输出端的信噪比。
算法设计时，采用多级维纳滤波降维法进行算法简化处理。多级维纳滤波降维算法突破了矩阵求逆、相关矩阵特征分解的思路，不需要计算相关矩阵，具有更优的稳态及瞬态性能，能够在处理器维数远小于信号空间维数时，性能接近最佳。MN维维纳权可以分解为一个标量与一个(MN-1)维维纳的形式，即其中标量/>(MN-1)维矢量/>又恰好为从(MN-1)维矢量X1中估计标量d1的维纳权，如图3所示。
步骤1.5，第1处理单元采用多核处理器，第1处理单元包括卫星定位解算单元、卫星惯导组合解算单元以及飞控计算机三个功能模块，采用大规模可编程逻辑器件实现对卫星信号的捕获、跟踪处理、抗干扰算法和接口逻辑，配置多核处理器，多核处理器中的每个核负责各自独立的功能模块，即：一个核实现卫星定位解算单元的功能，即：实现卫星定位解算和高精度差分定位解算；一个核实现卫星惯导组合解算单元的功能，即：实现将惯导数据与卫星导航数据进行耦合处理，一个核实现飞控计算机的飞行控制算法功能；
具体的，卫星定位解算单元对经过抗干扰处理的卫星信号进行定位解算，得到无人机当前位置和速度信息；
卫星惯导组合解算单元接收姿态测量单元输出的无人机当前姿态信息，包括：无人机速度、无人机角速度和无人机加速度；将无人机当前姿态信息和卫星定位解算单元解算到的无人机当前位置和速度信息进行组合，其中，无人机当前姿态信息为惯性导航结果，无人机当前位置和速度信息为卫星导航结果，卫星导航结果抑制了惯性导航的漂移，而惯性导航对卫星导航结果进行了平滑并弥补了其信号中断，结合两种技术的优势，提供连续、长时和短时精度均较高的、完整的导航参数；
步骤1.5中，卫星定位解算单元对经过抗干扰处理的卫星信号进行定位解算，得到无人机当前位置和速度信息，具体为：
卫星定位解算单元采用载波相位差分技术，实现对卫星信号的解算，具体方法为：
作为差分系统的一种形式，相对定位系统希望通过对来自用户接收机和基准站接收机的载波相位测量值进行线性组合(包括差分组合)来消除测量值中的公共误差部分，同时对测量值中整周模糊度进行求解。一旦整周模糊度值被正确地求解出来，那么载波相位测量值就变成无模糊度的高精度距离测量值，随后的定位问题也就迎刃而解。
完整的双差载波相位测量值可以表示成
其中，为双差卫星星历误差，/>为双差对流层延时，/>为双差电离层延时。λ为载波波长；/>为天线与卫星之间的距离/>代表周整模糊度/>为残余误差。
考虑某个双频接收机，它在某一时刻的双频双差载波相位测量值分别为
根据电离层延时与载波频率的关系方程式，我们可得不同载波频率信号上双差电离层延时之间的关系如下：
对双频双差载波相位测量值φ1和φ2进行线性组合的通用公式可表达成
将各个双差观测值观测方程代入上式，得到下面的观测方程：
(1)构建完整的卫星信号的组合测量值的观测方程为：
其中：为组合测量值；
λ1为双频接收机中天线A对应的载波波长；
λ2为双频接收机中天线B对应的载波波长；
k1为双频接收机中天线A对应的系数；
k2为双频接收机中天线B对应的系数；
r为双频接收机天线与卫星之间的距离；
g为双差卫星星历误差；
T为双差对流层延时；
I1为双频接收机中天线A对应的双差电离层延时；
为组合测量值对应的周整模糊度；
为组合测量值对应的残余误差；
(2)组合测量值中的周整模糊度/>为：
其中：N1为双频接收机中天线A对应的周整模糊度；N2为双频接收机中天线B对应的周整模糊度；
因此，当系数k1和k2均为整数时，未知的周整模糊度必定也是个整数；
(3)组合测量值的波长/>为
因此，系数k1和k2的不同设置可构筑成不同长短的组合测量值波长
因为波长通常定义为一个正数，所以对系数k1和k2进行取值的一个限制条件为
(4)以步骤(3)和步骤(2)条件为约束，采用遍历法迭代求解步骤(1)的观测方程，得到最佳的周整模糊度进而解算得到最佳的组合测量值。
通过步骤1.1-步骤1.5，卫星定位解算模块通过卫星接收天线接收卫星发射的信号，对其进行放大、滤波、下变频处理，将射频信号转换为中频信号后，送给模数转换器，转换后的数字信号在大规模可编程逻辑芯片里完成对卫星信号的捕获、跟踪，对需要做抗干扰处理的频点调用抗干扰算法模块，将强干扰信号滤除，然后送给多核处理器中的卫星定位解算核进行处理，输出当前的位置、速度等信息；无人机在飞行过程中启用抗干扰算法，保证在外部有强干扰信号时，依然可以有效地进行导航定位，无人机在着陆降落时启用高精度差分定位解算算法，利用自身接收到的卫星信号和地面测控站上传的信息，进行实时高精度差分定位，保证无人机准备可靠的降落。
卫星惯导组合解算模块接收MEMS器件输出的飞机当前角速度和加速度信息与卫星接收机组合构成轻巧的捷联惯性卫星组合导航系统，GNSS测量抑制了惯性导航的漂移，而INS对GNSS导航结果进行了平滑并弥补了其信号中断，结合两种技术的优势，提供连续、长时和短时精度均较高的、完整的导航参数。
飞控计算机利用组合导航输出的结果，调用飞行控制算法，最后通过驱动舵机，调整飞机的飞行方向和姿态。
飞行控制算法为：参考图4，飞行控制算法依据外部姿态、位置、温度等传感器的输入信息，生成相应的控制指令给制动部件，从而控制飞机按照预定轨迹稳定飞行。
步骤2，数据图像传输单元配置两套独立的无线收发系统，分别为第1无线收发系统和第2无线收发系统；其中，第1无线收发系统包括数传发射天线和数传接收天线；所述第2无线收发系统包括图传发射天线和图传接收天线；
第1无线收发系统用于与地面测控站通讯，进行数据和指令传输，接收地面测控站上行的指令信息，使地面操作人员可手动操控无人机进行相关动作，下传无人机自身的位置、速度、状态以及拍摄的图像信息；第2无线收发系统用于进行多架无人机之间的通讯，广播地面测控站上行的控制指令和数据，转发各个无人机拍摄的图像和视频数据；两套无线收发系统通讯码速率均采用(2M+10K)bps。
图像采集处理单元的摄像头模块将拍摄的图像或者视频按照一定的编码格式进行压缩，然后送给第2无线收发系统，将图像数据发射出去，无人机摄像模块支持可见光和红外摄像头，白天使用可见光进行拍摄，夜晚使用红外摄像头拍摄，实现全天候工作。
本发明提供的无人机导航通讯一体化系统及方法具有以下优点：
(1)实现了无人机导航通讯一体化，具体的，将无人机机上设备的卫星信号抗干扰处理单元、卫星定位解算单元、卫星惯导组合解算单元、数据图像传输单元等实现一体化设计，使设计更为紧凑，节省机上设备空间。
(2)提高了卫星导航抗干扰算法、高精度差分定位算法和飞行控制算法，提高无人机定位精度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于无人机导航通讯一体化系统的无人机导航通讯一体化方法，其特征在于，无人机导航通讯一体化系统包括卫星导航飞控单元以及数据图像传输单元；所述卫星导航飞控单元和所述数据图像传输单元封装在一个结构中；
所述卫星导航飞控单元包括卫星接收天线、第1射频通道处理电路、模数转换器、第1可编程逻辑芯片、第1处理单元、姿态测量单元以及舵机；其中，所述卫星接收天线的输出端依次通过所述第1射频通道处理电路和所述模数转换器后，连接到所述第1可编程逻辑芯片的输入端；所述第1可编程逻辑芯片与所述第1处理单元双向连接；所述姿态测量单元的输出端连接到所述第1可编程逻辑芯片的输入端；所述第1可编程逻辑芯片的输出端连接到所述舵机的输入端；
所述数据图像传输单元包括第1无线收发系统、第2无线收发系统、第2射频通道处理电路、第2可编程逻辑芯片、第2处理单元以及图像采集处理单元；所述第1无线收发系统和所述第2无线收发系统均与所述第2射频通道处理电路连接；所述第2射频通道处理电路与所述第2可编程逻辑芯片双向连接；所述图像采集处理单元的输出端与所述第2可编程逻辑芯片的输入端连接；所述第2可编程逻辑芯片与所述第2处理单元双向连接；
并且，所述第1可编程逻辑芯片和所述第2可编程逻辑芯片双向连接；
一种基于无人机导航通讯一体化系统的无人机导航通讯一体化方法包括以下步骤：
步骤1，卫星导航飞控单元接收卫星信号，解算出卫星导航定位数据，所述卫星导航定位数据包括无人机当前的位置信息和速度信息，同时，获得当前姿态测量单元测量到的无人机实时姿态数据；然后，卫星导航飞控单元将无人机实时姿态数据与卫星导航定位数据进行组合处理，再调用飞行控制算法，生成无人机飞行姿态调整指令；根据所述无人机飞行姿态调整指令驱动舵机动作，进而控制无人机的飞行方向和姿态；具体步骤包括：
步骤1.1，卫星接收天线接收卫星发射的卫星信号，并将卫星信号发送给第1射频通道处理电路；
步骤1.2，第1射频通道处理电路对接收到的卫星信号进行放大、滤波和下变频处理，将射频信号转换为中频信号后，发送给模数转换器；
步骤1.3，模数转换器将接收到的模拟信号转换为数字信号后，发送给第1可编程逻辑芯片；
步骤1.4，第1可编程逻辑芯片包括卫星信号捕获跟踪单元、卫星信号抗干扰处理单元和接口逻辑单元；卫星信号捕获跟踪单元对接收到的数字信号进行处理，实现对卫星信号的捕获和跟踪；然后，卫星信号抗干扰处理单元对卫星信号捕获跟踪单元捕获和跟踪到的卫星信号进行抗干扰处理，将强干扰信号滤除，然后发送给第1处理单元；
步骤1.5，第1处理单元采用多核处理器，第1处理单元包括卫星定位解算单元、卫星惯导组合解算单元以及飞控计算机三个功能模块，多核处理器中的每个核负责各自独立的功能模块，即：一个核实现卫星定位解算单元的功能；一个核实现卫星惯导组合解算单元的功能，一个核实现飞控计算机的功能；
具体的，卫星定位解算单元对经过抗干扰处理的卫星信号进行定位解算，得到无人机当前位置和速度信息；
卫星惯导组合解算单元接收姿态测量单元输出的无人机当前姿态信息，包括：无人机速度、无人机角速度和无人机加速度；将无人机当前姿态信息和卫星定位解算单元解算到的无人机当前位置和速度信息进行组合，其中，无人机当前姿态信息为惯性导航结果，无人机当前位置和速度信息为卫星导航结果，卫星导航结果抑制了惯性导航的漂移，而惯性导航对卫星导航结果进行了平滑并弥补了其信号中断，结合两种技术的优势，提供连续、长时和短时精度均较高的、完整的导航参数；
步骤2，数据图像传输单元配置两套独立的无线收发系统，分别为第1无线收发系统和第2无线收发系统；其中，第1无线收发系统包括数传发射天线和数传接收天线；所述第2无线收发系统包括图传发射天线和图传接收天线；
第1无线收发系统用于与地面测控站通讯，进行数据和指令传输，接收地面测控站上行的指令信息，使地面操作人员可手动操控无人机进行相关动作，下传无人机自身的位置、速度、状态以及拍摄的图像信息；
第2无线收发系统用于进行多架无人机之间的通讯，广播地面测控站上行的控制指令和数据，转发各个无人机拍摄的图像和视频数据；
图像采集处理单元的摄像头模块将拍摄的图像或者视频按照一定的编码格式进行压缩，然后送给第2无线收发系统，将图像数据发射出去，无人机摄像模块支持可见光和红外摄像头，白天使用可见光进行拍摄，夜晚使用红外摄像头拍摄，实现全天候工作。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机导航通讯一体化系统的无人机导航通讯一体化方法，其特征在于，步骤1.4中，卫星信号抗干扰处理单元对卫星信号捕获跟踪单元捕获和跟踪到的卫星信号进行抗干扰处理，将强干扰信号滤除，具体包括：
设卫星信号捕获跟踪单元捕获和跟踪到的卫星信号的信号矢量X(t)＝[x1(t)，x2(t)，...，xM(t)]，其中，x1(t),x2(t),...,xM(t)分别为卫星信号的维度，M为维度总数；当需要形成P个多波束时，根据每个波束的空间指向，计算出各自的一组复加权系数Wim，m＝1,2,...,P，对应得出各自的一组波束输出Ym：
得到的Y＝[Y1,Y2,...,YP]T是P个波束的输出信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机导航通讯一体化系统的无人机导航通讯一体化方法，其特征在于，步骤1.5中，卫星定位解算单元对经过抗干扰处理的卫星信号进行定位解算，得到无人机当前位置和速度信息，具体为：
卫星定位解算单元采用载波相位差分技术，实现对卫星信号的解算，具体方法为：
(1)构建完整的卫星信号的组合测量值的观测方程为：
其中：为组合测量值；
λ1为双频接收机中天线A对应的载波波长；
λ2为双频接收机中天线B对应的载波波长；
k1为双频接收机中天线A对应的系数；
k2为双频接收机中天线B对应的系数；
r为双频接收机天线与卫星之间的距离；
g为双差卫星星历误差；
T为双差对流层延时；
I1为双频接收机中天线A对应的双差电离层延时；
为组合测量值对应的周整模糊度；
为组合测量值对应的残余误差；
(2)组合测量值中的周整模糊度/>为：
其中：N1为双频接收机中天线A对应的周整模糊度；N2为双频接收机中天线B对应的周整模糊度；
因此，当系数k1和k2均为整数时，未知的周整模糊度必定也是个整数；
(3)组合测量值的波长/>为
因此，系数k1和k2的不同设置可构筑成不同长短的组合测量值波长因为波长通常定义为一个正数，所以对系数k1和k2进行取值的一个限制条件为
(4)以步骤(3)和步骤(2)条件为约束，采用遍历法迭代求解步骤(1)的观测方程，得到最佳的周整模糊度进而解算得到最佳的组合测量值。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机导航通讯一体化系统的无人
机导航通讯一体化方法，其特征在于，所述姿态测量单元包括：角速度测量单元、加速度测量单元以及速度测量单元。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人机导航通讯一体化系统的无人
机导航通讯一体化方法，其特征在于，所述第1无线收发系统包括数传发射天线和数传接收天线；所述第2无线收发系统包括图传发射天线和图传接收天线。
6.根据权利要求1所述的一种基于无人机导航通讯一体化系统的无人
机导航通讯一体化方法，其特征在于，所述第1可编程逻辑芯片包括卫星信号捕获跟踪单元、卫星信号抗干扰处理单元和接口逻辑单元；所述第1处理单元包括卫星定位解算单元、卫星惯导组合解算单元以及飞控计算机。
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