空中(zhōng)交通管制设备
随着国内无人机(jī)产业的不断发展(zhǎn),为了系统的安全运行,无人机空(kōng)中(zhōng)交通管制的需求越来越强(qiáng)烈。
按照行业相(xiàng)关发展规划,未来在融合空域(yù)运(yùn)行的无人机系统(tǒng)或所有大型无人机系统必须安装专(zhuān)用(yòng)的(de)空中(zhōng)交通管制(zhì)设备。先期的无人机专(zhuān)用空中交通(tōng)管制设备使(shǐ)用和有人机相似的(de)空管(guǎn)雷达信标(biāo)系统。它(tā)最初是(shì)在空战(zhàn)中为了使雷达分(fèn)辨出敌我双方的飞机而发展的敌我识(shí)别系统,当把这个(gè)系统的基(jī)本原理和部件经过发展后用于民航的空中交通管制(zhì)后,就成(chéng)了二次雷(léi)达(dá)系统,管制员从二次雷达上很容易知道飞机的编号(hào)、高(gāo)度、方(fāng)向等(děng)参数(shù)。后期可能研发更(gèng)加轻量和简化的无(wú)人机专用空中交通(tōng)管制设备。
未来所(suǒ)有在(zài)隔离空域(yù)运行(háng)的小、轻、微型无人机系(xì)统处于成本(běn)和载重原因(yīn)可以不安装专用的空中交通(tōng)管(guǎn)制(zhì),但是必须安装由行业协会(huì)授权的(de)可以联(lián)网、实时收到监控的自(zì)驾系(xì)统。
控制站
定义(yì)
指挥(huī)控制与(yǔ)任务规划是(shì)无人机地面站的(de)主要功能。无(wú)人机地面(miàn)站也称控制站、遥控站或(huò)任(rèn)务规划(huá)与控制站。在规模较(jiào)大(dà)的无人机(jī)系统中,可(kě)以有若(ruò)干个控制站(zhàn),这些(xiē)不同功(gōng)能的(de)控制站通过通信设备连接起来,构成无人机地面(miàn)站系(xì)统。
无人机地(dì)面站系(xì)统的功能(néng)通(tōng)常(cháng)包括指挥调度、任务规划(huá)、操(cāo)作控制、显示记(jì)录等功能(néng)。
指挥(huī)调度功能主(zhǔ)要(yào)包括上级指(zhǐ)令接收(shōu)、系统之间联络、系(xì)统内部调(diào)度(dù)。
任务规划功能主(zhǔ)要包括(kuò)飞行航(háng)路规划与(yǔ)重规划、任务载(zǎi)荷操作(zuò)、数据链控(kòng)制。
显示记录功能主要包括飞行状态参(cān)数显示与(yǔ)记录、航迹显(xiǎn)示(shì)与记录(lù)、任务载(zǎi)荷信息显示(shì)与记录(lù)等。
系统组(zǔ)成(chéng)
标准的无人机地面站通(tōng)常由数据链路控(kòng)制、飞(fēi)行控制、载(zǎi)荷控制、载荷数据(jù)处理四类硬件设备机柜构成(chéng)。无人机地(dì)面站系统(tǒng)可(kě)以由不同功能的若(ruò)干控(kòng)制站(zhàn)模(mó)块(kuài)组成,主要包括以下(xià)内容:
1.指挥(huī)处理中心
指(zhǐ)挥处理中心主(zhǔ)要是制定无人机(jī)飞行任务、完成无人机载荷数据的处理(lǐ)和应用。指挥中(zhōng)心(xīn)/数(shù)据处理中心一般都是通过无人机控制站等间接地对无(wú)人机的控制和数据(jù)接收。
2.无人机控制(zhì)站
无人机控制站主(zhǔ)要是(shì)由飞(fēi)行操纵(zòng)、任(rèn)务载荷控制、数据链路控制和通信(xìn)指挥等组成,可完成对(duì)无人(rén)机机载(zǎi)任务载荷(hé)等的操纵控制。一个无(wú)人机控制站可以指挥(huī)控制(zhì)一架无(wú)人(rén)机,也可(kě)以同时控制多架无人机;一架无人(rén)机可以由一个控制站完成全部的指挥控制工作。
3.载荷(hé)控(kòng)制(zhì)站
载(zǎi)荷控制站与无人机控制站的(de)功能类(lèi)似,但载荷控制站(zhàn)只能控制无人机的机(jī)载(zǎi)任务设备(bèi),不能进(jìn)行无(wú)人机的飞行控制。
显示系统
地(dì)面控制(zhì)站内的飞(fēi)行控制(zhì)席位、任务设备控制席位、数(shù)据链(liàn)管理(lǐ)席位都设(shè)有相(xiàng)应(yīng)分系统的显示装置,因此需综合规划(huá),确定所显示的(de)内容(róng)、方式、范围。主要(yào)的显示内(nèi)容包括以下三个(gè)方面(miàn)。
1.飞行参数综合显示
飞行参数综合显示可根据飞行(háng)与任务需(xū)要(yào),选择需要的(de)系(xì)统信息(xī)予以显(xiǎn)示便(biàn)于无人机驾(jià)驶员判读。主要包括以下四个方(fāng)面。
(1)飞行与导航(háng)信(xìn)息。飞行与导航参数是(shì)无人(rén)机驾(jià)驶员(yuán)控制无人机执行任务所必须的信(xìn)息,显示内容一般包括:无人机飞行姿态角(jiǎo)及角速(sù)度信息;无人机飞行(háng)位置、高度(dù)、速度信息(xī);大(dà)气数据信(xìn)息;发动机状态信息;伺服(fú)控制(zhì)及(jí)舵面(miàn)响(xiǎng)应信息。
(2)数(shù)据链状(zhuàng)态信息(xī)。它包括数据链设(shè)备工作状态及信道状态(tài)等,显示(shì)的主要内容应有:链(liàn)路工作(zuò)状(zhuàng)态(tài)的主要工作参数;各种链(liàn)路设备的(de)工作参数(shù);各(gè)路链路设(shè)备的工(gōng)作状态。
(3)设备(bèi)状态信(xìn)息。在飞行过程中,需要提供必要的系统设备(bèi)状(zhuàng)态信息,帮助无人机驾驶员正确进行相关控(kòng)制,显示内容(róng)一般包括(kuò):机载(zǎi)航空(kōng)电子状态(tài)信息;机载任(rèn)务设备状(zhuàng)态信息;地面设备状态(tài)信息;机载供电信息;导(dǎo)航状态信息(xī);时钟信息(xī)等。
(4)指令信息。控制指令是(shì)显示无人机驾(jià)驶员判断操纵指令发送有效性的(de)重要信息。控制指令作为在线(xiàn)监测内容,能够(gòu)明确表(biǎo)达和描述指(zhǐ)令发送是(shì)否有效,同时可以指令通道简单故障定位,显示内(nèi)容应包括指令代(dài)码、发送状(zhuàng)态、接收(shōu)状态。
2.告警
告警(jǐng)信息包括视觉(jiào)告警和听(tīng)觉告警。视觉告警主要包(bāo)括(kuò)灯光(guāng)告警、颜色告(gào)警(jǐng)和文字告警等,听觉告警主要包括语音告警和音(yīn)调告警等。
告警按级别又可分(fèn)为提示(shì)、注意和警告(gào)三个级别。
(1)提示表(biǎo)明需(xū)要提示操纵(zòng)人员重视系统安全(quán)或(huò)工作状态(tài)、性能状态以及(jí)提醒操纵人员(yuán)进(jìn)行(háng)例行(háng)操纵的信息。
(2)注(zhù)意表(biǎo)明即将(jiāng)出现危(wēi)险状况,发展下去将危及(jí)飞行安全,活(huó)某系统、设(shè)备发生故障,将影响飞行任务(wù)完成或(huò)导(dǎo)致系统、设备性能降低,需引起操纵人员注意(yì),但无须立(lì)即(jí)采取措施的信息。
(3)警告表明已出现了危及飞行安全的状况,需立(lì)即(jí)采取措施的信息,它是告警的最高级别。
3.地图航迹显示
地图航(háng)迹显示可为无人机驾驶员提供无人机位置等导航信息。它包括飞机导航信息显示、航迹绘制显示以及(jí)地理信息的显示。
(1)导航信息显(xiǎn)示能(néng)够显示无人机实(shí)时定(dìng)位信息、机载定位传感器设(shè)备状态信息、无人机导(dǎo)航信息、导航控制器相关参数和任务规划信息(xī)。
(2)航迹绘测显示(shì),在(zài)无人机飞行(háng)过程中,往往要动态监视无人机位(wèi)置(zhì)及飞行轨迹(jì),无人机驾(jià)驶员可以据此信(xìn)息进行决策,规划飞行航路。无人机位置和航迹显示应能(néng)直观形象、简洁明快地(dì)显示(shì)无人机图标(biāo)、背景地图、规(guī)划航线和飞行航迹等信息。
(3)地理信息显示,地理(lǐ)信息可视化是(shì)地图航(háng)迹显示软件功能的一个(gè)重要组成部分,应包(bāo)含多层信息(xī)内容(róng),可根据需要,选择若干层(céng)面予以显示。主要有图形(xíng)用户(hù)界面(miàn),开窗缩放(fàng)功能、窗口自动漫游、多种显示方式的(de)运用和比(bǐ)例尺控(kòng)制显示、符号、注记、色彩(cǎi)控制(zhì)等。

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