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航空知识手册之八:操作(zuò)系(xì)统和通信链路

 

操纵(zòng)系统

无人机操(cāo)纵与控(kòng)制主要包括起(qǐ)降操纵、飞行控制、任务设(shè)备(载荷)控制和数据链管理(lǐ)等。地面控制站内的飞(fēi)行控制席位、任(rèn)务设(shè)备控制席位、数据链路管理席(xí)位都应(yīng)设有(yǒu)相应分系(xì)统(tǒng)的操(cāo)作装置(zhì)。

起降操纵(zòng)

起降阶段是无人机操(cāo)纵中(zhōng)最(zuì)难的(de)控制(zhì)阶(jiē)段,起降控(kòng)制程序应简单、可靠、操纵(zòng)灵活,操纵人员可直接通过操纵杆和(hé)快捷键介入控制通(tōng)道,控制无人机的起降。根据无(wú)人机不同的类别及起飞重量,其(qí)起飞降落的操纵方式也有所不同。

1.发射方式

1)手抛,采用人力手抛起飞,一般用于微型(xíng)无(wú)人机。

2)弹射,采(cǎi)用(yòng)压(yā)缩空(kōng)气或橡皮(pí)筋等(děng)储能发射无(wú)人机,一般用于轻、微型无人机。

3)零长发射,采用火箭助推方式发射(shè)无(wú)人机,一般用于小、轻、微型无人机。

4)投放发(fā)射,采(cǎi)用母机挂载发射方式或投(tóu)抛方(fāng)式发射无人机,一(yī)般用于小(xiǎo)、轻(qīng)型无人机。

5)滑(huá)跑起飞(fēi),采用跑道滑(huá)跑起飞,一般(bān)用(yòng)于大、小型无人(rén)机。

2.回收(shōu)方式(shì)

1)伞将(jiāng)回(huí)收,利用机载降落(luò)伞回收无人机,一般用于小、轻(qīng)、微型无人机。

2)撞网回收(shōu),利用(yòng)地面回收网,引导无人机撞网(wǎng)回收,一般(bān)用于轻(qīng)、微型无人机。

3)气囊回收(shōu),利用机(jī)载(zǎi)气囊装置回收无人机,一般(bān)用于微(wēi)型无人机。

4)滑跑降落(luò),利用地面跑(pǎo)道滑(huá)跑降落,一般用于大、小型无(wú)人机。

当前,国内民用无人机系(xì)统的(de)起降,可采用自主控制、人(rén)工遥控(kòng)或组(zǔ)合控制等模式进行控制。自(zì)主控制是指在起降阶(jiē)段,操作人员不需介入回(huí)路,无人机借助于机载(zǎi)传感器信息,或辅助必要(yào)的引导信息(xī),由机载计算机执行程序控制,可自动完成(chéng)无人(rén)机的起飞和回收控制。人工(gōng)遥控(kòng)是无人机驾驶员通过(guò)无线(xiàn)电数据(jù)链,利(lì)用地面(miàn)站获取的无人机状态信息,发(fā)送无人机控(kòng)制指令,引导无人(rén)机发(fā)射和回收。

飞行控(kòng)制

飞行控(kòng)制(zhì)是(shì)指采用(yòng)遥控方式对无人机(jī)在空中整个飞行过程的控(kòng)制。无人机的种类(lèi)不同、执行任务的方式不同,决定(dìng)了无人(rén)机有多重飞行操纵方(fāng)式(shì)。遥控(kòng)方式(shì)是通过数据链路(lù)对(duì)无人机实(shí)施(shī)的飞行(háng)控制操纵,一般包括舵面遥控、姿态遥控和指令控制三种方式。

1)多面遥控。这种(zhǒng)控制方式是由控制站上的操纵杆直接直接控(kòng)制无人(rén)机的舵面,遥控(kòng)无人机的飞(fēi)行(háng)。

2)姿态是在无人机具(jù)有(yǒu)姿态稳定控制机构的基础上,通过操纵杆控制(zhì)无(wú)人机的俯仰角、滚(gǔn)动角和偏航角(jiǎo),从而改变无人机的运(yùn)动。

3)指令(lìng)控制。这种(zhǒng)方式是通过上行(háng)链(liàn)路发送指令,机载计(jì)算机(jī)接(jiē)收(shōu)到指令后按预定的(de)控制模(mó)式执行(háng)。这种方(fāng)式必须在机载自动驾驶仪或机载飞行管(guǎn)理(lǐ)与控制系统自动控制的基础(chǔ)上(shàng)实施。指令方式一般包括:俯仰(yǎng)角选择与控制、高(gāo)度选择与保(bǎo)持。飞(fēi)行速度控(kòng)制、滚动选择与控制、航向(xiàng)选择与保持(chí)、航(háng)迹(jì)控制。

任务设(shè)备控制

任务设备控制是地面(miàn)站任务操纵(zòng)人员通过任务控制单元(任务控制(zhì)柜(guì)),发(fā)送(sòng)任务控制指令,控制机载任务设备工作。同时,地面(miàn)站控制单元处(chù)理(lǐ)并显(xiǎn)示机载任务(wù)设备工作状态,供任务操纵人员判读和使用。

数据链管理

数(shù)据(jù)管理主要是(shì)对数据(jù)链设备进行监控,使其完成对人(rén)际(jì)的测控与信息传输(shū)任务。机(jī)载数据链主要有:V/UHF视距数据链、L视距数据(jù)链、C视距数(shù)据链、UHF卫星(xīng)中继(jì)数(shù)据链(liàn)、Ku卫星中继数据链。

通(tōng)信链路

无人机通(tōng)信链路,主要指用于无人(rén)机系(xì)统传(chuán)输控制、无载荷通信、在和通信三部分信息(xī)的无线电链路。

无人机系统通信链路是指控制和无载荷(hé)链路,主(zhǔ)要包括指挥与控制、空中交通管制、感知和规避三(sān)种链路。

通信网络中(zhōng)两个结点之间的物理通(tōng)道称为(wéi)通信链路。

根据通(tōng)信(xìn)链(liàn)路的(de)连(lián)接方法,可把通信链路分为:

1)点对点链(liàn)接通(tōng)信链路,这时的链路只连接(jiē)两个结点(diǎn);

2)多点连接链路(lù),指(zhǐ)用一条链路连(lián)接多少个(gè)(n>2)结点。

根据通信(xìn)方式不同,可把链路分为:

1)单向(xiàng)通信链(liàn)路;

2)双向通(tōng)信链路。

控制站与无人机之间进(jìn)行的实时信息交换便需要通过通信链路来(lái)实(shí)现。地面控制站(zhàn)需要(yào)将指挥(huī)、控制以及任务指令及时地传输到无(wú)人(rén)机(jī)上,无人机也(yě)需(xū)要将(jiāng)自身(shēn)状态(速度(dù)、高度、位(wèi)置(zhì)、设备状态等)以及相关任务数据发回地面控制站。无人机系(xì)统中的通信链路也常(cháng)被称为数据链。民用无人机系统(tǒng)一(yī)般使用点对点的双向通信链路,也有部分无(wú)人机(jī)系统使用单向下传链(liàn)路。

我国对民(mín)用无人机射频指(zhǐ)标的规(guī)定

无人机通信链路(lù)需(xū)要使用无线电(diàn)资源,目前世界上无人机的频谱使用(yòng)主(zhǔ)要(yào)集中(zhōng)在UHFLC波段,其他频段也有零散分布。目前我国工信部(bù)无线电管理局初步制(zhì)定了《无人机(jī)系统频(pín)率使用事宜》,其中规定:

1840.5~845MHz频(pín)段可用于无人机系统的上(shàng)行(háng)遥控链路,其中,841~845MHz也可采用时分方(fāng)式(shì)用于无人(rén)机系统的(de)上(shàng)行遥控和(hé)下(xià)行遥测信息传输链路(lù)。

21430~1446MHz频段可用于无人(rén)机系统下行(háng)遥测与信息(xī)传(chuán)输链路,其中(zhōng)1460~1434MHz频段应优(yōu)先(xiān)保(bǎo)证警用无人机(jī)和直升机(jī)射(shè)频传输使用,必(bì)要时1434~1442MHz也可以(yǐ)用于警用直(zhí)升机视频传输。无人机在(zài)市区部署时,应使用1442MHz以下频段(duàn)。

32408~2440MHz频段可用于无人机系统下(xià)行(háng)链路(lù),该无线电台工作时(shí)不得对其他(tā)合(hé)法无(wú)线电业务(wù)造成影响(xiǎng),也不能寻求无线电干扰保护。

可见,目前民用(yòng)无人机大量使用(yòng)的9XTend数传电(diàn)台(工作在ISM902~928MHz)并不符合标准(zhǔn),必须寻找代用品。

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