2. 集群任务数据来源
无人机集群任务数据分析的第一步，不是建模，也不是画图，而是把数据从哪里来、以什么形式来、以什么节奏来搞清楚。集群任务的数据来源可以归纳为四条主线：机载传感器、通信链路、地面站日志、外部环境数据。它们分别回答“平台自身发生了什么”“集群之间如何协同”“指挥控制侧如何决策”“任务环境如何变化”这四个问题。四类数据在时间基准、采样频率、坐标参照和字段语义上往往并不一致，因此理解它们的采集方式，是后续做时间对齐、坐标统一和特征融合的前提。
一、机载传感器：平台状态的直接来源
机载传感器是集群数据中体量最大、频率最高的一类。按测量对象可分为三类：飞行状态量、任务载荷量、平台健康量。
飞行状态量来自惯性测量单元（IMU）、GNSS 接收机、气压高度计、磁力计和空速管。IMU 通常以 100～1000 Hz 输出三轴加速度与三轴角速度，用于姿态解算；GNSS 以 1～10 Hz 输出经纬高与地速；气压高度计以 10～50 Hz 输出相对高度。这些数据一般由飞控内部以固定周期采样，通过 MAVLink 的 ATTITUDE、GLOBAL_POSITION_INT、VFR_HUD 等消息对外发布。
任务载荷量取决于任务类型。光电吊舱输出云台姿态、变焦倍率、目标框坐标；激光测距输出斜距；多光谱相机输出波段影像与曝光参数；投放装置输出挂载状态与投放时刻。这类数据的特点是事件驱动而非周期采样，采集时必须在日志中记录触发时间戳。
平台健康量包括电池电压、电流、剩余电量、电机转速、电调温度、链路信号强度。它们通常以 1～5 Hz 低频采集，用于任务后评估续航裕度与故障前兆。
采集方式上，机载数据有两条落地路径：一是飞控与载荷通过串口、CAN 或以太网汇入机载计算机，由机载计算机按统一时间戳写入本地日志（如 .ulg、.bin 或自定义 CSV）；二是通过遥测链路实时下传，但受带宽限制通常只下传降采样后的关键字段。因此任务后分析应优先使用机载原始日志，遥测数据仅作实时监控与交叉校验。
二、通信链路：集群协同的“关系型”数据
通信链路数据描述的是节点之间的连接质量与消息行为，而不是单个平台的状态。它至少包含四类字段：链路层指标（RSSI、SNR、丢包率、重传次数）、网络层指标（邻居表、路由跳数、拓扑变化事件）、应用层指标（消息类型、发送/接收计数、端到端时延）、以及时间同步指标（时钟偏差、同步收敛状态）。
采集方式主要有三种。第一种是在各节点的通信模块或协议栈中埋点，按固定周期记录链路质量，例如每 200 ms 记录一次邻居 RSSI。第二种是抓取消息收发日志，记录每条协同消息的 msg_id、源节点、目的节点、发送时刻与接收时刻，用于计算时延与丢包。第三种是记录拓扑快照，当邻居表发生变化时写入一条事件记录，形成拓扑随时间演化的序列。
这类数据对分析集群行为尤为关键。例如，当某节点频繁重传且邻居数骤降时，往往意味着它正在脱离编队或受到遮挡；当端到端时延在某段时间整体抬升，可能对应协同算法进入高负载阶段。需要注意的是，链路数据的时间戳来自各节点本地时钟，必须先做时间同步校验，否则时延计算会出现系统性偏差。
三、地面站日志：指挥控制与任务流程的“决策轨迹”
地面站日志记录的是人机交互与任务管理过程，包括：任务规划文件（航点、区域、高度、速度约束）、指令下发记录（起飞、编队切换、区域搜索、返航）、操作员操作事件（点击、确认、告警响应）、以及地面站对集群状态的显示快照。
采集方式通常是地面站软件在运行过程中写入结构化日志文件，字段包括时间戳、操作类型、目标节点、参数内容、执行结果。部分地面站还支持导出任务回放文件，可还原当时的态势显示。地面站日志的价值在于它提供了“意图”信息：机载数据告诉你飞机怎么飞，地面站日志告诉你为什么这么飞。做任务复盘时，把指令时刻与集群实际响应时刻对齐，就能量化指令响应延迟与编队收敛时间。
四、外部环境数据：任务背景的“边界条件”
外部环境数据包括气象数据（风速、风向、温度、气压、降水）、地理数据（数字高程、地表覆盖、障碍物）、电磁环境数据（背景噪声、干扰源）以及空域数据（禁飞区、其他航空器动态）。
采集方式分为三类：一是任务前预加载，例如把任务区域的高程栅格与禁飞区矢量提前导入地面站；二是任务中通过机载气象传感器或地面气象站实时采集，按 1 Hz 左右记录；三是从外部服务获取，例如在任务后按时间与位置查询历史气象再分析数据，用于解释飞行偏差。外部环境数据的时间分辨率通常远低于机载数据，因此融合时多采用插值或按时间段匹配的方式。
五、采集方式的关键差异与融合要点
把四类数据放在一起看，最需要警惕的是三个不一致。
第一是时间基准不一致。机载数据以飞控时钟为准，链路数据以各节点本地时钟为准，地面站日志以地面站系统时钟为准，外部环境数据自带时间标签。若不做同步，计算“指令下发到编队响应”的时延可能凭空多出几百毫秒。工程上常用做法是：任务前用 GNSS 秒脉冲或 NTP 对飞控与地面站做一次对时，任务中记录各节点时钟偏差，任务后按偏差修正时间戳。
第二是坐标参照不一致。机载 GNSS 输出 WGS-84 经纬高，地面站规划常用局部 ENU 坐标，外部高程数据可能是 CGCS2000 或栅格行列号。融合前必须明确统一到哪一套参照系，并在全文与图示中保持一致。若中途切换参照系，必须显式说明。
第三是采样节奏不一致。IMU 是 1000 Hz，GNSS 是 5 Hz，链路质量是 5 Hz，气象是 1 Hz，地面站指令是事件驱动。直接拼接会产生大量空值。常见处理是按“分析窗口”聚合，例如以 1 s 为窗口，对高频量取均值或极值，对低频量取最近值或线性插值，对事件量取窗口内首次发生时刻。
六、一份可直接使用的采集字段清单（示例）
下面给出一份面向集群任务复盘的最小字段清单，可作为日志设计或数据交接的参考。字段名与频率为示例，实际应按任务需求调整。
| 数据来源 | 关键字段 | 示例频率 | 时间基准 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 机载传感器 | timestamp, uav_id, lat, lon, alt, vn, ve, vd, roll, pitch, yaw, battery_pct | 5～50 Hz | 飞控时钟 | 轨迹还原、姿态分析、续航评估 |
| 通信链路 | timestamp, src_id, dst_id, rssi, snr, loss_rate, msg_type, latency_ms | 5 Hz / 事件 | 节点本地时钟 | 拓扑演化、时延分析、失联检测 |
| 地面站日志 | timestamp, operator, cmd_type, target_ids, params, result | 事件驱动 | 地面站时钟 | 指令响应、任务流程复盘 |
| 外部环境 | timestamp, wind_speed, wind_dir, temp, pressure, dem_value, nfz_flag | 1 Hz / 预载 | 外部数据自带 | 偏差解释、边界条件校验 |
实际执行时，建议在任务前先确认四类数据是否都能落地、时间戳是否可对齐、坐标参照是否已知。若某一类数据缺失，应在分析报告中明确标注，而不是用其他来源的数据替代后不加说明。数据来源的清晰程度，直接决定了后续集群任务分析结论的可信度。