空中交通管制设备
随(suí)着国内无人机产业的不断发展,为了(le)系统(tǒng)的安全运行,无人机空中交通管制的需求越来越强烈。
按照行业相关发展规划,未来在融合空域(yù)运(yùn)行的无人机系统或所有大型无人机系统(tǒng)必须安装专(zhuān)用的(de)空(kōng)中交通管制设备。先期的无人机专(zhuān)用空中(zhōng)交通管制(zhì)设备使用和有人(rén)机相(xiàng)似(sì)的空(kōng)管(guǎn)雷达信标系统。它最初是(shì)在空(kōng)战中为了使雷达分辨出敌(dí)我(wǒ)双(shuāng)方的飞机而发(fā)展的敌我识(shí)别系统,当把这(zhè)个系统的基本原理和(hé)部件经(jīng)过发展后(hòu)用(yòng)于民航的空中交通管制后,就成了二次雷达系统,管制员从二(èr)次雷达上(shàng)很容易知道飞机的编号、高度(dù)、方向等参数(shù)。后期(qī)可能研(yán)发更加轻量和简化的无人机专用空中交通管制设备(bèi)。
未来所有在隔离空域运行的小(xiǎo)、轻、微型无人机系统处于成本(běn)和载重原因可以不安装(zhuāng)专(zhuān)用的空(kōng)中交通管制,但是(shì)必须安装(zhuāng)由行业协会(huì)授权的(de)可以联(lián)网、实时收到监控的(de)自驾系(xì)统。
控制(zhì)站(zhàn)
定义
指挥控制与任务规划(huá)是无人机(jī)地面站的主要功能。无(wú)人机地面站也称控制站、遥控站或任务规划与控制站。在规(guī)模(mó)较大(dà)的无人机系(xì)统中,可以(yǐ)有(yǒu)若干个控(kòng)制站,这(zhè)些不同功能的控制站通过(guò)通信设备连接起来,构成无人机地面站(zhàn)系统(tǒng)。
无人(rén)机地面站系统的功能通(tōng)常包括指挥调度、任务规划、操(cāo)作(zuò)控(kòng)制、显(xiǎn)示记录(lù)等功能(néng)。
指挥调度功能主要包括上级(jí)指令接收、系统之间联络、系统内部调度(dù)。
任务规划功(gōng)能(néng)主要包括飞行航路规划与重规划、任(rèn)务载荷(hé)操(cāo)作、数据链控制。
显示记录(lù)功(gōng)能主要包括飞行状态(tài)参数(shù)显示与记录(lù)、航迹显示与记录、任务(wù)载荷信息显示与记录(lù)等。
系统(tǒng)组成(chéng)
标准的(de)无(wú)人机地面(miàn)站(zhàn)通常由数(shù)据(jù)链路控制、飞行控制、载(zǎi)荷控制、载(zǎi)荷数据处理四(sì)类硬(yìng)件设备(bèi)机柜构成。无人机地面站系统可以由不同功能(néng)的若(ruò)干控制站模块组(zǔ)成,主要包括以下(xià)内容:
1.指挥处(chù)理中心
指挥处理中心主(zhǔ)要(yào)是制定无人机飞行任务、完成无人机载荷数据的处理和应(yīng)用(yòng)。指挥中(zhōng)心(xīn)/数(shù)据(jù)处理中心(xīn)一般都(dōu)是通过无(wú)人机控制站(zhàn)等间接地对无人(rén)机的控制和数据接收。
2.无人机控(kòng)制站
无(wú)人机控(kòng)制站主要是由(yóu)飞行操纵、任务载(zǎi)荷(hé)控制、数据链路控制和通(tōng)信指挥等组成,可完成(chéng)对(duì)无人(rén)机机载任务载(zǎi)荷等(děng)的操纵控制。一个无人机控制站可以指挥控制一架(jià)无人机,也可以同时(shí)控(kòng)制多架无人机;一架无人机可以(yǐ)由一个控制站完成全部的指挥控制(zhì)工作。
3.载荷(hé)控制站
载荷控(kòng)制站与无人(rén)机控制站的功能(néng)类似,但载(zǎi)荷控制站只能控制无人机的机载任(rèn)务设备,不能进行(háng)无人机的飞(fēi)行控制。
显示系(xì)统
地面控制站内的飞行控(kòng)制席位(wèi)、任(rèn)务设备控制席位、数(shù)据链管理席位都设有相应分系统(tǒng)的显示装置,因(yīn)此需综(zōng)合(hé)规划,确定所(suǒ)显示(shì)的内(nèi)容、方式、范围。主(zhǔ)要的显示(shì)内容包括以下三个(gè)方面。
1.飞行参数综合显示
飞行参数综合显(xiǎn)示可根据飞行与任(rèn)务需要,选择(zé)需要的系统信息予以(yǐ)显示便于无(wú)人机驾驶员判读。主要包括以(yǐ)下四个方面。
(1)飞(fēi)行与导(dǎo)航(háng)信息。飞行与导航参数是无(wú)人机驾驶员控制无人(rén)机执行任务所(suǒ)必须的信息,显示内容一般包(bāo)括:无人机飞行姿(zī)态角及角速度信息;无人机飞行位置、高度、速度信息;大气数据信息;发动机状态信息(xī);伺服控制及(jí)舵面响应信息。
(2)数据链状态信息。它(tā)包括数(shù)据链设备工作状态及信道状态等,显示的主要内容应有(yǒu):链路(lù)工作(zuò)状态(tài)的主要工作参数;各(gè)种链路设备的工作参数;各路链路设备(bèi)的工作状态。
(3)设备状态信息。在飞(fēi)行过程中,需要提供必要的系统设备状态(tài)信息,帮(bāng)助无人机驾驶员(yuán)正确进行(háng)相关控(kòng)制,显(xiǎn)示(shì)内容一(yī)般包(bāo)括:机载航空电子状态(tài)信息;机(jī)载任务设备(bèi)状态信息;地(dì)面设备状态信(xìn)息;机载(zǎi)供电信息;导航状态信(xìn)息;时钟(zhōng)信息(xī)等。
(4)指令信息(xī)。控制指令是显示无(wú)人(rén)机驾驶员判断操纵指令发送有效性的重要(yào)信息。控制指令作为在线监测内容,能够明(míng)确表达和描述指令发送是否(fǒu)有效,同时可以指(zhǐ)令通道简(jiǎn)单(dān)故障定位,显示内容应包(bāo)括指令代码、发送状态、接(jiē)收状态。
2.告警
告警信息包括视觉告警和听觉(jiào)告警。视(shì)觉告警主要(yào)包括灯(dēng)光告警、颜色告警和文字告警(jǐng)等,听觉(jiào)告警主要(yào)包括语音告警和(hé)音调告(gào)警(jǐng)等。
告警(jǐng)按级(jí)别又(yòu)可分为提示、注意(yì)和警告(gào)三个级(jí)别。
(1)提示表明需要提(tí)示操纵人员重视系统安全或工作状态、性(xìng)能状态以及(jí)提醒操纵人员(yuán)进行例(lì)行操纵的(de)信息。
(2)注意(yì)表明即将(jiāng)出现危险状况,发(fā)展下去将危及飞行安全,活某(mǒu)系统、设备发生故障,将影响飞行任务完成或导致系统、设备(bèi)性(xìng)能降低(dī),需引起操纵(zòng)人员注意,但无(wú)须(xū)立即采取(qǔ)措施的(de)信息。
(3)警告(gào)表明已出(chū)现了危及飞(fēi)行安全的(de)状(zhuàng)况,需立即采取(qǔ)措(cuò)施(shī)的(de)信息,它是告警的最高级别(bié)。
3.地图航迹(jì)显示
地图航迹显(xiǎn)示可为(wéi)无人机驾驶员提(tí)供无人机位置等导航信息。它包括飞机导航信息显(xiǎn)示、航迹(jì)绘(huì)制显示以及地理信息(xī)的显示。
(1)导航信息(xī)显示能够显示无人机(jī)实时定位信息、机载(zǎi)定位传(chuán)感器(qì)设备(bèi)状态信息、无人(rén)机导航(háng)信(xìn)息、导航(háng)控制器相关参数和任务规划信息(xī)。
(2)航迹绘测显示,在无人机飞行过程中,往(wǎng)往要动(dòng)态监(jiān)视(shì)无人机位(wèi)置及飞行轨迹,无人机驾驶(shǐ)员可(kě)以据此信(xìn)息进行决(jué)策,规划飞行航路。无人机位置和航(háng)迹显示应能(néng)直观(guān)形(xíng)象、简洁明快地(dì)显示无(wú)人机(jī)图标、背景地图、规划航线(xiàn)和飞行航迹等(děng)信息。
(3)地理信息显示,地理信息可视化是地图航迹显(xiǎn)示软件(jiàn)功能的一个重要组(zǔ)成部分,应包含多层信息内容(róng),可根据需要,选(xuǎn)择若干(gàn)层面予以显示。主要有图形用户界(jiè)面,开窗缩放功能、窗(chuāng)口(kǒu)自(zì)动漫游、多种显示(shì)方(fāng)式的运用和比例尺(chǐ)控制显(xiǎn)示、符号、注记(jì)、色彩(cǎi)控制(zhì)等。

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