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航空知识手册之八:操作系统和通信链路

 

操纵系(xì)统

无人机操纵与控制主要包括(kuò)起(qǐ)降操纵、飞行控(kòng)制、任务设备(载荷)控制和数据链(liàn)管理等。地面控(kòng)制站(zhàn)内的飞行控制(zhì)席位(wèi)、任务设备(bèi)控制席位(wèi)、数据链路管理席(xí)位(wèi)都应设有相应分系(xì)统的操作装置。

起降操纵

起降阶段是(shì)无人机操纵中最难的控制阶段,起降(jiàng)控制程序应简单、可靠、操(cāo)纵灵(líng)活,操纵人员可直接通过操纵杆和快捷键介入控制(zhì)通道(dào),控制(zhì)无(wú)人机(jī)的起降。根(gēn)据无人机不同的类别及起飞(fēi)重量,其(qí)起飞降落的操纵方(fāng)式也有(yǒu)所不同。

1.发(fā)射(shè)方式

1)手(shǒu)抛,采用人力手抛起(qǐ)飞,一般用于(yú)微型无人(rén)机(jī)。

2)弹射,采用压(yā)缩空气或橡皮(pí)筋等储能发(fā)射无人机,一般(bān)用于轻(qīng)、微型(xíng)无(wú)人机(jī)。

3)零长发射,采用(yòng)火箭(jiàn)助推方式(shì)发(fā)射无人机,一般用于小、轻、微型无人机。

4)投放(fàng)发射,采用(yòng)母机挂载发射方(fāng)式或投抛方式(shì)发射无人(rén)机,一般用于小、轻型无人机。

5)滑(huá)跑起飞,采用跑道(dào)滑跑(pǎo)起飞,一(yī)般用于大、小型无人机(jī)。

2.回(huí)收方(fāng)式

1)伞将回收,利(lì)用(yòng)机载降落伞回收无人机,一般用(yòng)于小、轻、微型(xíng)无人机。

2)撞网回收,利用地(dì)面回收网,引(yǐn)导无人机撞(zhuàng)网回(huí)收,一般用于轻、微型(xíng)无人机(jī)。

3)气囊回收,利用机载气囊装置(zhì)回(huí)收无人(rén)机,一般用于微型无(wú)人机。

4)滑跑降落(luò),利用地(dì)面跑道滑(huá)跑降落,一(yī)般用(yòng)于大、小型无人机。

当前,国内民用(yòng)无人机系统的起降,可采用自主控制、人工遥(yáo)控或组合控制等(děng)模式进行控制。自主控制是指在起降阶段(duàn),操作人(rén)员不需介入回路,无(wú)人机(jī)借助于(yú)机载传感器信息(xī),或辅(fǔ)助必要(yào)的引导信息,由机载计算机执行程序控制,可自动完成无人机(jī)的(de)起飞和回收(shōu)控制。人工遥控是无人(rén)机驾驶员通过无线电数据链,利用地面站获取的无人机状态信息,发送无人机(jī)控制指令,引导无人机(jī)发射和(hé)回收。

飞行(háng)控制

飞(fēi)行控(kòng)制(zhì)是(shì)指采用遥控方式对无人机在(zài)空(kōng)中整个飞行(háng)过程(chéng)的控制。无人机的种类不(bú)同、执(zhí)行任(rèn)务(wù)的方式不同(tóng),决(jué)定了(le)无人机有(yǒu)多重飞行操纵方式。遥控方式是通过数据链路对无人机实施的飞行(háng)控制操(cāo)纵,一般包括舵面遥(yáo)控、姿态遥控和指令(lìng)控(kòng)制三种方式。

1)多面遥控。这种控制方式是由(yóu)控制(zhì)站(zhàn)上的(de)操纵杆直(zhí)接直(zhí)接控(kòng)制无人机的舵面,遥控无人(rén)机的飞行。

2)姿态(tài)是在无(wú)人(rén)机(jī)具有姿态稳定控制机构的基(jī)础(chǔ)上,通过操纵(zòng)杆控制无人机的俯仰(yǎng)角、滚动角(jiǎo)和偏(piān)航角,从(cóng)而改变无(wú)人机的运动。

3)指令(lìng)控制。这种方(fāng)式(shì)是通过上行链路发送(sòng)指令,机载计算机(jī)接收到(dào)指(zhǐ)令后按预定(dìng)的控制模(mó)式执行。这(zhè)种方式必须在机载(zǎi)自(zì)动(dòng)驾(jià)驶仪或机(jī)载飞行管理与控制系统自动控制的基础上实施。指(zhǐ)令方(fāng)式一般包括(kuò):俯仰角选择与控制、高度(dù)选择与保持。飞行(háng)速度控(kòng)制(zhì)、滚动选择与控制、航向(xiàng)选择与保持、航(háng)迹(jì)控制。

任(rèn)务(wù)设备(bèi)控制

任务设(shè)备控(kòng)制(zhì)是地(dì)面站任务操(cāo)纵(zòng)人员通过任务控制单元(任务控制柜(guì)),发送(sòng)任务控制指令,控制(zhì)机载(zǎi)任务设备工作。同(tóng)时,地面站控制单元处理并显示机载任务设备工(gōng)作状态,供任(rèn)务操纵人(rén)员判读和使用。

数(shù)据链管理(lǐ)

数(shù)据管(guǎn)理主(zhǔ)要是(shì)对数据链设备(bèi)进行监控(kòng),使其(qí)完成(chéng)对人(rén)际的测控与(yǔ)信(xìn)息传输任务。机载数据(jù)链主要(yào)有:V/UHF视距(jù)数据链、L视距数(shù)据(jù)链、C视距数(shù)据链、UHF卫(wèi)星中继数据(jù)链、Ku卫星中继数据链。

通信链路

无人(rén)机通信链路,主(zhǔ)要指用于无人(rén)机系统传输控(kòng)制、无载荷通信、在和通信三(sān)部分信息的无线电链路。

无人机(jī)系统通信链路是指控制和(hé)无载荷链路,主要包(bāo)括指(zhǐ)挥与控(kòng)制、空中交(jiāo)通管制、感知和规避(bì)三种链路。

通信网络(luò)中两个结点之间的(de)物(wù)理通道称为(wéi)通信链(liàn)路。

根据(jù)通信链路(lù)的(de)连(lián)接方(fāng)法,可(kě)把通信链路分(fèn)为:

1)点(diǎn)对点链接通信链路,这时的链路只(zhī)连(lián)接两个结(jié)点;

2)多点连接链路,指用一条(tiáo)链路连接多(duō)少个(n>2)结点。

根据(jù)通(tōng)信方式不同,可把链路分(fèn)为:

1)单(dān)向通信链路;

2)双向通信链路。

控制站与无人机之间进行的实时信息交换(huàn)便需要通(tōng)过通(tōng)信链路(lù)来实现(xiàn)。地面控制(zhì)站需要将指(zhǐ)挥、控制(zhì)以及任务指令(lìng)及时地传输到无人(rén)机上,无(wú)人机也需要将自(zì)身状态(tài)(速(sù)度、高度、位置、设备状态(tài)等)以及相关任务数据发(fā)回地面控制站。无人机系统中(zhōng)的(de)通信链路(lù)也常被称(chēng)为数(shù)据链。民用无人(rén)机系统一般使用点对点的双向(xiàng)通信链路,也有部分(fèn)无人机(jī)系统使用(yòng)单向下传链路。

我国对(duì)民用无人机射频指标的规定(dìng)

无人机通信链路需要使用(yòng)无(wú)线电资源(yuán),目(mù)前世界(jiè)上无人机(jī)的频谱使用主要集中在(zài)UHFLC波(bō)段,其他频段(duàn)也有零散分(fèn)布。目前我(wǒ)国工信部无(wú)线电(diàn)管理(lǐ)局(jú)初(chū)步制定(dìng)了《无(wú)人机系统频率使用(yòng)事宜》,其中规定:

1840.5~845MHz频段可用于(yú)无(wú)人机系统的上(shàng)行遥控链路,其中(zhōng),841~845MHz也可采用时(shí)分方(fāng)式用(yòng)于无(wú)人机(jī)系(xì)统(tǒng)的上行遥控(kòng)和(hé)下(xià)行遥测信息(xī)传输链路。

21430~1446MHz频段可用于无(wú)人(rén)机系统下行遥测(cè)与(yǔ)信息传输链(liàn)路,其中1460~1434MHz频段应优(yōu)先保证警用无(wú)人机和直升(shēng)机射频传(chuán)输使(shǐ)用,必要时1434~1442MHz也可以用于警用直升机视频传(chuán)输。无(wú)人机(jī)在市区部署时,应使(shǐ)用(yòng)1442MHz以下频段。

32408~2440MHz频段可用于无人机系统下行链(liàn)路,该(gāi)无(wú)线电台(tái)工作时(shí)不得对(duì)其他合法无(wú)线电业务造(zào)成影响(xiǎng),也(yě)不能寻求无线电干扰保护。

可见(jiàn),目(mù)前民用无人机大量使用的9XTend数传电(diàn)台(工(gōng)作在ISM902~928MHz)并(bìng)不符合标准,必须寻(xún)找(zhǎo)代用品(pǐn)。

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