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航空知识手册之七:控制站和空中交通管制设备

 

空中交通管制设备

随着国内无人机产业的不断发展,为了系统的安全运行,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,未来在融合空域运行的无人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。先期的无人机专用空中交通管制设备使用和有人机相似的空管雷达信标系统。它最初是在空战中为了使雷达分辨出敌我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理和部件经过发展后用于民航的空中交通管制后,就成了二次雷达系统,管制员从二次雷达上很容易知道飞机的编号、高度、方向等参数。后期可能研发更加轻量和简化的无人机专用空中交通管制设备。

未来所有在隔离空域运行的小、轻、微型无人机系统处于成本和载重原因可以不安装专用的空中交通管制,但是必须安装由行业协会授权的可以联网、实时收到监控的自驾系统。

控制站

定义

指挥控制与任务规划是无人机地面站的主要功能。无人机地面站也称控制站、遥控站或任务规划与控制站。在规模较大的无人机系统中,可以有若干个控制站,这些不同功能的控制站通过通信设备连接起来,构成无人机地面站系统。

无人机地面站系统的功能通常包括指挥调度、任务规划、操作控制、显示记录等功能。

指挥调度功能主要包括上级指令接收、系统之间联络、系统内部调度。

任务规划功能主要包括飞行航路规划与重规划、任务载荷操作、数据链控制。

显示记录功能主要包括飞行状态参数显示与记录、航迹显示与记录、任务载荷信息显示与记录等。

系统组成

标准的无人机地面站通常由数据链路控制、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由不同功能的若干控制站模块组成,主要包括以下内容:

1.指挥处理中心

指挥处理中心主要是制定无人机飞行任务、完成无人机载荷数据的处理和应用。指挥中心/数据处理中心一般都是通过无人机控制站等间接地对无人机的控制和数据接收。

2.无人机控制站

无人机控制站主要是由飞行操纵、任务载荷控制、数据链路控制和通信指挥等组成,可完成对无人机机载任务载荷等的操纵控制。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无人机;一架无人机可以由一个控制站完成全部的指挥控制工作。

3.载荷控制站

载荷控制站与无人机控制站的功能类似,但载荷控制站只能控制无人机的机载任务设备,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席位、任务设备控制席位、数据链管理席位都设有相应分系统的显示装置,因此需综合规划,确定所显示的内容、方式、范围。主要的显示内容包括以下三个方面。

1.飞行参数综合显示

飞行参数综合显示可根据飞行与任务需要,选择需要的系统信息予以显示便于无人机驾驶员判读。主要包括以下四个方面。

1)飞行与导航信息。飞行与导航参数是无人机驾驶员控制无人机执行任务所必须的信息,显示内容一般包括:无人机飞行姿态角及角速度信息;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;伺服控制及舵面响应信息。

2)数据链状态信息。它包括数据链设备工作状态及信道状态等,显示的主要内容应有:链路工作状态的主要工作参数;各种链路设备的工作参数;各路链路设备的工作状态。

3)设备状态信息。在飞行过程中,需要提供必要的系统设备状态信息,帮助无人机驾驶员正确进行相关控制,显示内容一般包括:机载航空电子状态信息;机载任务设备状态信息;地面设备状态信息;机载供电信息;导航状态信息;时钟信息等。

4)指令信息。控制指令是显示无人机驾驶员判断操纵指令发送有效性的重要信息。控制指令作为在线监测内容,能够明确表达和描述指令发送是否有效,同时可以指令通道简单故障定位,显示内容应包括指令代码、发送状态、接收状态。

2.告警

告警信息包括视觉告警和听觉告警。视觉告警主要包括灯光告警、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示、注意和警告三个级别。

1)提示表明需要提示操纵人员重视系统安全或工作状态、性能状态以及提醒操纵人员进行例行操纵的信息。

2)注意表明即将出现危险状况,发展下去将危及飞行安全,活某系统、设备发生故障,将影响飞行任务完成或导致系统、设备性能降低,需引起操纵人员注意,但无须立即采取措施的信息。

3)警告表明已出现了危及飞行安全的状况,需立即采取措施的信息,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、航迹绘制显示以及地理信息的显示。

1)导航信息显示能够显示无人机实时定位信息、机载定位传感器设备状态信息、无人机导航信息、导航控制器相关参数和任务规划信息。

2)航迹绘测显示,在无人机飞行过程中,往往要动态监视无人机位置及飞行轨迹,无人机驾驶员可以据此信息进行决策,规划飞行航路。无人机位置和航迹显示应能直观形象、简洁明快地显示无人机图标、背景地图、规划航线和飞行航迹等信息。

3)地理信息显示,地理信息可视化是地图航迹显示软件功能的一个重要组成部分,应包含多层信息内容,可根据需要,选择若干层面予以显示。主要有图形用户界面,开窗缩放功能、窗口自动漫游、多种显示方式的运用和比例尺控制显示、符号、注记、色彩控制等。

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