空中(zhōng)交通管制设备
随着国内(nèi)无人机(jī)产业(yè)的不断发展,为了系统的安全运(yùn)行,无人机空(kōng)中交通(tōng)管制(zhì)的(de)需求越来越强烈。
按(àn)照行业(yè)相关发展(zhǎn)规划(huá),未来在融合(hé)空(kōng)域运行的无人(rén)机系统或所有大型无人机系统必须安装专用的空中交通管制设备。先(xiān)期的无人机(jī)专(zhuān)用空中交通管制设备使用和(hé)有人机相似的空管(guǎn)雷达(dá)信标(biāo)系统。它最初是(shì)在空(kōng)战中为(wéi)了使雷达分辨出敌我(wǒ)双方的飞机而发展的敌我识别系统,当把这个系统的基本原(yuán)理和部件经过发展(zhǎn)后用于民航(háng)的空(kōng)中(zhōng)交通管制(zhì)后(hòu),就成(chéng)了二次雷达系(xì)统,管制员从二次雷达上很容易(yì)知道飞机的编号(hào)、高度、方向等参数。后期可(kě)能研发更加轻量和简化的无人机专用(yòng)空中交通管制(zhì)设备。
未(wèi)来所有在隔离空域运行的小、轻、微型无人(rén)机系(xì)统处于成本和载重原因(yīn)可以不安(ān)装专用的(de)空中(zhōng)交通管制,但是必须安装由行业协(xié)会授权的可(kě)以联网、实时(shí)收到监控的自驾系(xì)统。
控(kòng)制站(zhàn)
定义
指挥控制与任务规划(huá)是(shì)无人机地面站的主要功能。无人机地面站也称控制站、遥控站或任务(wù)规划与控(kòng)制站(zhàn)。在(zài)规模较(jiào)大的无人机系统中,可以有若(ruò)干个控(kòng)制站,这些(xiē)不同功能的控制站通过通信设备(bèi)连接起来,构成无(wú)人(rén)机地面站系(xì)统。
无人机(jī)地面站系统的(de)功(gōng)能(néng)通常(cháng)包括指挥调度、任(rèn)务规划、操作控制、显示(shì)记(jì)录等功能。
指(zhǐ)挥调度(dù)功能主要(yào)包括(kuò)上(shàng)级指令接(jiē)收、系(xì)统之间联(lián)络(luò)、系统(tǒng)内部调度。
任务规划功(gōng)能(néng)主(zhǔ)要包括飞(fēi)行航路规划(huá)与重规划、任务载荷(hé)操作(zuò)、数据链(liàn)控制。
显示记录功能(néng)主要包括飞行状态参数显示与记录、航迹(jì)显示与记录、任务载(zǎi)荷信(xìn)息显示与记录等。
系统组(zǔ)成
标准的无人机地面站通常(cháng)由数据链路控制、飞行控制、载荷控制、载荷数据处理四类硬件设备机柜构成。无人机地面站系统可以(yǐ)由不同(tóng)功能的若干控(kòng)制站(zhàn)模块组成,主要包括以下内(nèi)容(róng):
1.指挥处理中心
指挥处(chù)理中心主要是制定无人机飞行任(rèn)务、完成无人机(jī)载荷数据的处理(lǐ)和应(yīng)用。指挥中心(xīn)/数据处理中(zhōng)心一般都是通(tōng)过无人(rén)机控(kòng)制站等间接地对(duì)无人机的控制和数据接收。
2.无人机控制(zhì)站
无人(rén)机(jī)控制(zhì)站主要(yào)是(shì)由飞行操纵(zòng)、任务载荷控制、数(shù)据链路控(kòng)制(zhì)和通信(xìn)指挥等组成,可完成对无人机(jī)机(jī)载任(rèn)务载荷等(děng)的操(cāo)纵控制。一个无人机控制站可以指挥控制一架无人机,也可以同时控制多架(jià)无人机;一架无人机(jī)可(kě)以由一(yī)个控制站完成全部的指挥控制工作。
3.载荷(hé)控制站
载荷控制站与无(wú)人机控制站的功能类(lèi)似,但(dàn)载(zǎi)荷控制站只(zhī)能控制无人机的机载任(rèn)务设备,不能进行无人机的飞行控制。
显示系统
地面控制站内的飞行控制(zhì)席位、任(rèn)务设备控制席位、数(shù)据链(liàn)管理席位都设有相(xiàng)应分系统的(de)显(xiǎn)示装置,因此(cǐ)需综(zōng)合规划,确(què)定(dìng)所显(xiǎn)示的内容(róng)、方式、范围(wéi)。主要(yào)的显示内容包括以下三个方(fāng)面(miàn)。
1.飞(fēi)行参数综合显(xiǎn)示
飞(fēi)行参数综合显示可根据(jù)飞行(háng)与任务需要,选择需要的系统信(xìn)息予以(yǐ)显示(shì)便(biàn)于无人机驾(jià)驶员判(pàn)读。主要包(bāo)括以下四个(gè)方面。
(1)飞行与导航(háng)信息。飞行与导航参数是(shì)无人机驾驶员控制无人机执(zhí)行任务所必须的信(xìn)息,显示内容一般包括:无人机(jī)飞行姿(zī)态角及(jí)角速(sù)度信息;无人机飞行位置、高度、速度信息;大气数(shù)据信息;发动机状态信息;伺服控制及舵面响应信息。
(2)数据(jù)链状态信息。它包括数据链设备工作状态及(jí)信道状态等,显示的主要内容应有(yǒu):链路工作(zuò)状态的主要工作参(cān)数;各种链路设备的工(gōng)作参数(shù);各路链路设备(bèi)的工作状态。
(3)设备状态信息。在飞行过(guò)程中,需要提供必要(yào)的系统(tǒng)设备状态信息,帮助(zhù)无人机(jī)驾驶员正确进(jìn)行相关控制,显示内容一般包括(kuò):机载航空电子状态信息;机载任务设备状态(tài)信息(xī);地面设备状态信息;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(lìng)是显示无人机(jī)驾(jià)驶(shǐ)员判断操纵指(zhǐ)令(lìng)发送有效性的重(chóng)要信息。控制指令作为在线监测内容,能够明确表(biǎo)达和描述指令发送是否有效,同时可以(yǐ)指令通道简单故障定(dìng)位,显示(shì)内容应包括指令代码、发送状(zhuàng)态、接收状态。
2.告警
告警信(xìn)息(xī)包括(kuò)视觉(jiào)告警和(hé)听(tīng)觉告(gào)警。视觉告(gào)警主要包括(kuò)灯光(guāng)告警、颜色告警和文字告警等,听觉告警主要包括语音告警和音调告警等。
告警按级别又可分为提(tí)示、注意和警告三个级别(bié)。
(1)提示表明需要提示操(cāo)纵人(rén)员重视系统安全或工作状态、性(xìng)能状态以及提醒操纵人员进行(háng)例行操纵的信息。
(2)注意表明即将(jiāng)出现危(wēi)险状况(kuàng),发(fā)展下去将危及飞行安全,活某系统(tǒng)、设备发生故障,将影响飞行任务完成或导致系(xì)统、设备性能降低(dī),需引起操纵人员(yuán)注(zhù)意,但无须立即(jí)采(cǎi)取措施的信息。
(3)警告表明已(yǐ)出现了危及飞行安全的状况,需立即采取(qǔ)措施的(de)信息,它是告警的最高级别。
3.地图航迹显示
地图航迹显(xiǎn)示可为无人机(jī)驾驶员提供无(wú)人机位置等导航信息。它(tā)包括飞机导航信(xìn)息显示(shì)、航迹绘(huì)制显(xiǎn)示以及地理信息的(de)显示。
(1)导航信息(xī)显示能够(gòu)显示(shì)无人机实时定位信息、机载定位传感器设备状(zhuàng)态信息(xī)、无(wú)人机导航(háng)信(xìn)息、导航(háng)控制器相关参数和任务规(guī)划信息。
(2)航(háng)迹绘测显示,在无人机飞行过程中,往(wǎng)往要(yào)动态监视(shì)无人(rén)机(jī)位置及飞行(háng)轨迹,无(wú)人机(jī)驾(jià)驶(shǐ)员可以据此信息进行决策,规划飞行航路。无人机(jī)位置和航迹显示(shì)应能直观形象、简洁明快地显示无人机图标、背景地图、规划航线和飞行(háng)航迹等信息(xī)。
(3)地理(lǐ)信息显示(shì),地理信息可视化是地(dì)图航迹显示软件功能的(de)一个(gè)重要组成部分,应包含多层(céng)信息(xī)内容(róng),可(kě)根(gēn)据(jù)需要,选择若(ruò)干层面予(yǔ)以显示。主要有图形用户界面,开(kāi)窗缩放功能、窗(chuāng)口自动漫游、多种显示方式的运用和比例尺控制显示、符号、注记(jì)、色(sè)彩控制等。

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