操纵系统
无人机操纵与控制主要包括起降操纵、飞行控制、任务设备(载荷)控制和数据链管理等。地面控制站内的飞行控制席位、任务设备控制席位、数据链路管理席位都应设有相应分系统的操作装置。
起降操纵
起降阶段是无人机操纵中最难的控制阶段,起降控制程序应简单、可靠、操纵灵活,操纵人员可直接通过操纵杆和快捷键介入控制通道,控制无人机的起降。根据无人机不同的类别及起飞重量,其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,一般用于微型无人机。
(2)弹射,采用压缩空气或橡皮筋等储能发射无人机,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无人机,一般用于小、轻、微型无人机。
(4)投放发射,采用母机挂载发射方式或投抛方式发射无人机,一般用于小、轻型无人机。
(5)滑跑起飞,采用跑道滑跑起飞,一般用于大、小型无人机。
2.回收方式
(1)伞将回收,利用机载降落伞回收无人机,一般用于小、轻、微型无人机。
(2)撞网回收,利用地面回收网,引导无人机撞网回收,一般用于轻、微型无人机。
(3)气囊回收,利用机载气囊装置回收无人机,一般用于微型无人机。
(4)滑跑降落,利用地面跑道滑跑降落,一般用于大、小型无人机。
当前,国内民用无人机系统的起降,可采用自主控制、人工遥控或组合控制等模式进行控制。自主控制是指在起降阶段,操作人员不需介入回路,无人机借助于机载传感器信息,或辅助必要的引导信息,由机载计算机执行程序控制,可自动完成无人机的起飞和回收控制。人工遥控是无人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,发送无人机控制指令,引导无人机发射和回收。
飞行控制
飞行控制是指采用遥控方式对无人机在空中整个飞行过程的控制。无人机的种类不同、执行任务的方式不同,决定了无人机有多重飞行操纵方式。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。这种控制方式是由控制站上的操纵杆直接直接控制无人机的舵面,遥控无人机的飞行。
(2)姿态是在无人机具有姿态稳定控制机构的基础上,通过操纵杆控制无人机的俯仰角、滚动角和偏航角,从而改变无人机的运动。
(3)指令控制。这种方式是通过上行链路发送指令,机载计算机接收到指令后按预定的控制模式执行。这种方式必须在机载自动驾驶仪或机载飞行管理与控制系统自动控制的基础上实施。指令方式一般包括:俯仰角选择与控制、高度选择与保持。飞行速度控制、滚动选择与控制、航向选择与保持、航迹控制。
任务设备控制
任务设备控制是地面站任务操纵人员通过任务控制单元(任务控制柜),发送任务控制指令,控制机载任务设备工作。同时,地面站控制单元处理并显示机载任务设备工作状态,供任务操纵人员判读和使用。
数据链管理
数据管理主要是对数据链设备进行监控,使其完成对人际的测控与信息传输任务。机载数据链主要有:V/UHF视距数据链、L视距数据链、C视距数据链、UHF卫星中继数据链、Ku卫星中继数据链。
通信链路
无人机通信链路,主要指用于无人机系统传输控制、无载荷通信、在和通信三部分信息的无线电链路。
无人机系统通信链路是指控制和无载荷链路,主要包括指挥与控制、空中交通管制、感知和规避三种链路。
通信网络中两个结点之间的物理通道称为通信链路。
根据通信链路的连接方法,可把通信链路分为:
(1)点对点链接通信链路,这时的链路只连接两个结点;
(2)多点连接链路,指用一条链路连接多少个(n>2)结点。
根据通信方式不同,可把链路分为:
(1)单向通信链路;
(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便需要通过通信链路来实现。地面控制站需要将指挥、控制以及任务指令及时地传输到无人机上,无人机也需要将自身状态(速度、高度、位置、设备状态等)以及相关任务数据发回地面控制站。无人机系统中的通信链路也常被称为数据链。民用无人机系统一般使用点对点的双向通信链路,也有部分无人机系统使用单向下传链路。
我国对民用无人机射频指标的规定
无人机通信链路需要使用无线电资源,目前世界上无人机的频谱使用主要集中在UHF、L和C波段,其他频段也有零散分布。目前我国工信部无线电管理局初步制定了《无人机系统频率使用事宜》,其中规定:
(1)840.5~845MHz频段可用于无人机系统的上行遥控链路,其中,841~845MHz也可采用时分方式用于无人机系统的上行遥控和下行遥测信息传输链路。
(2)1430~1446MHz频段可用于无人机系统下行遥测与信息传输链路,其中1460~1434MHz频段应优先保证警用无人机和直升机射频传输使用,必要时1434~1442MHz也可以用于警用直升机视频传输。无人机在市区部署时,应使用1442MHz以下频段。
(3)2408~2440MHz频段可用于无人机系统下行链路,该无线电台工作时不得对其他合法无线电业务造成影响,也不能寻求无线电干扰保护。
可见,目前民用无人机大量使用的9XTend数传电台(工作在ISM902~928MHz)并不符合标准,必须寻找代用品。
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