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航空知(zhī)识手册之(zhī)七:控制(zhì)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(ān)全运行,无人机空中交通管制(zhì)的(de)需求越来(lái)越强(qiáng)烈。

按照(zhào)行业相关发展规(guī)划,未(wèi)来在融合空(kōng)域运(yùn)行的无人机系统(tǒng)或所有大型无(wú)人机系统必须安装专(zhuān)用的空中(zhōng)交通管(guǎn)制设备。先期的无人机(jī)专用空中交通管制设备使用和有人机相似的空(kōng)管雷(léi)达信标系统。它最(zuì)初是在空(kōng)战(zhàn)中(zhōng)为(wéi)了使雷达分辨出(chū)敌我双方的飞机而发展的敌我(wǒ)识别(bié)系统,当把这个系(xì)统(tǒng)的基本原理和部件经过发(fā)展后用于民航的空(kōng)中交通管制后,就成(chéng)了二(èr)次雷达系统(tǒng),管制员从二次(cì)雷达(dá)上很容易(yì)知道飞机的编号、高度(dù)、方向等参数。后期可(kě)能研发更加轻(qīng)量和简化的(de)无人(rén)机专用空中交通(tōng)管制(zhì)设(shè)备。

未来所有(yǒu)在隔(gé)离空域运行的(de)小、轻、微型无人机系统处于成本(běn)和载重原因可以不安装专用的空中交(jiāo)通管制,但(dàn)是必须安装(zhuāng)由行业协会(huì)授(shòu)权的可以(yǐ)联网、实(shí)时收(shōu)到监控(kòng)的自驾系统(tǒng)。

控制站

定义

指挥控制与任(rèn)务规划是无人机地面(miàn)站的主要功能。无人(rén)机地面站也称控制(zhì)站、遥控站(zhàn)或任务(wù)规划与控制站(zhàn)。在规模较大的无人机(jī)系统中,可以有若干个控制站,这些不同功能的控制(zhì)站通(tōng)过通信设备连(lián)接起来,构成无人机地面站系统。

无人机地面站系(xì)统的功能通常包括指挥(huī)调度、任务规划、操(cāo)作(zuò)控制、显示记(jì)录等功能(néng)。

指(zhǐ)挥调(diào)度功能主要包括上(shàng)级(jí)指令接收、系统之间联络、系(xì)统内部(bù)调度。

任务规划功(gōng)能主要(yào)包括飞行(háng)航路规(guī)划与重(chóng)规(guī)划、任务载荷操作、数据链控制。

显示记录(lù)功能(néng)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(xiǎn)示与记录等。

系统组成

标(biāo)准的(de)无人(rén)机地面站通常由数据链(liàn)路控制、飞行控制、载(zǎi)荷控制、载荷(hé)数据处理四(sì)类硬件设(shè)备机柜构成。无人(rén)机(jī)地(dì)面站系统(tǒng)可以由不(bú)同(tóng)功(gōng)能的若干控制站模块组成,主要包括以下内容(róng):

1.指挥处理中心

指(zhǐ)挥处(chù)理中心主要是制定无人(rén)机飞行(háng)任务、完成无人(rén)机载(zǎi)荷数据(jù)的处理(lǐ)和应(yīng)用。指挥中心(xīn)/数据处(chù)理中心一般都是(shì)通过(guò)无人机控制站(zhàn)等间(jiān)接地对无人机的控制和(hé)数(shù)据接收。

2.无人(rén)机(jī)控制站

无人机控制站(zhàn)主(zhǔ)要是由飞行操纵、任务载荷控(kòng)制、数据链路(lù)控制和通信指挥等组(zǔ)成(chéng),可完成(chéng)对无(wú)人机机载任务载荷(hé)等的操纵控制。一个无人机控制(zhì)站可(kě)以指挥(huī)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(kě)以由一个控制站完成全(quán)部的指挥控制工(gōng)作。

3.载荷(hé)控制站

载荷控制站与无人机控制站的(de)功能类(lèi)似(sì),但载荷控制站只能控制无人机(jī)的(de)机载任务设(shè)备(bèi),不(bú)能进行(háng)无人(rén)机的飞行(háng)控制(zhì)。

显示系(xì)统

地面控制站内的飞行(háng)控制席位、任务设备控制席(xí)位、数据链管(guǎn)理席(xí)位(wèi)都设有相应分系统的显示(shì)装(zhuāng)置,因此需综合规(guī)划,确定所显示的内容、方式(shì)、范围。主(zhǔ)要的显示内(nèi)容包括以下三个方面。

1.飞(fēi)行(háng)参(cān)数综合显示

飞行参数(shù)综合显示(shì)可根(gēn)据飞行与任务需要(yào),选择需(xū)要(yào)的(de)系(xì)统(tǒng)信息予(yǔ)以显示便于无人机(jī)驾驶员判读。主要包(bāo)括(kuò)以下四(sì)个方面。

1)飞行与导航(háng)信息。飞行与导(dǎo)航参数是无(wú)人机驾驶员控制(zhì)无人机执行任务(wù)所必须的信息,显(xiǎn)示(shì)内容一般包括:无人机飞行姿态角及角速度信息;无(wú)人机飞行位置、高度、速(sù)度信息;大(dà)气数据信息;发动机状态信息;伺服控制及(jí)舵(duò)面(miàn)响应信息。

2)数据链状态信息。它包括数据(jù)链(liàn)设备工作状态及信(xìn)道状态等,显示的主要内容应有:链路工作状态的主要工作(zuò)参数;各种链(liàn)路设备的工作(zuò)参数;各路链(liàn)路设备的工作(zuò)状(zhuàng)态。

3)设备状态信息(xī)。在飞行过程中(zhōng),需要提(tí)供必要的(de)系(xì)统设备状态信息,帮助无人机驾(jià)驶员正确进行相(xiàng)关控制(zhì),显(xiǎn)示内容(róng)一般包括:机载航空电子状态信(xìn)息;机载任务设备状态信(xìn)息;地(dì)面设备状态信息(xī);机载供电信息;导航状态信(xìn)息;时钟信息等。

4)指令信息。控制指(zhǐ)令是显示无人机驾驶员(yuán)判断操纵指令发送有效性的重要信息。控制指令作(zuò)为(wéi)在线监测内容(róng),能够明确表达和描述指令发送是(shì)否(fǒu)有效(xiào),同时可(kě)以指令通道简单故障定位,显示内容应包(bāo)括指令(lìng)代码(mǎ)、发送状态、接收状(zhuàng)态。

2.告(gào)警(jǐng)

告警信息(xī)包括视觉告警和听觉告(gào)警。视觉告警主要(yào)包括灯光告警(jǐng)、颜色告(gào)警和(hé)文字告(gào)警等,听(tīng)觉告警主要包(bāo)括语音告警和音(yīn)调告(gào)警等(děng)。

告警按级别又可分为提示(shì)、注(zhù)意和警告三个级别(bié)。

1)提示表明需要提示操(cāo)纵人(rén)员(yuán)重视系统安全或工(gōng)作状(zhuàng)态、性能状态以及提醒(xǐng)操纵人员进行例行操纵的信息。

2)注意(yì)表明即将出现危险状况(kuàng),发展下去(qù)将危(wēi)及飞(fēi)行安(ān)全,活某系统、设备发(fā)生故障,将影响飞行任务完成或导致系统、设备(bèi)性(xìng)能降低,需引起操(cāo)纵人员注(zhù)意(yì),但(dàn)无须立即采取(qǔ)措施的信息。

3)警(jǐng)告表明已(yǐ)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(shì)

地图(tú)航(háng)迹显(xiǎn)示可为无人机驾驶员提(tí)供无(wú)人机位置等(děng)导航信息。它包括飞机导(dǎo)航信息显示(shì)、航迹绘制显(xiǎn)示以及地理信息的显(xiǎn)示。

1)导航信息显示能(néng)够显(xiǎn)示(shì)无人机实时(shí)定位(wèi)信息、机载定位传感(gǎn)器设备状态信息、无人机导航信(xìn)息、导航控(kòng)制器相关参数和任务规划信息(xī)。

2)航迹绘测显示,在无人机飞行过(guò)程中,往往要动态(tài)监视无人机位置(zhì)及(jí)飞行轨迹,无人机驾(jià)驶(shǐ)员(yuán)可以(yǐ)据此信(xìn)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(kuài)地显示无人机图标、背景地(dì)图、规划航线和飞行航迹等信(xìn)息。

3)地(dì)理信(xìn)息显示,地(dì)理(lǐ)信息可(kě)视化(huà)是地图航迹显示软件功能(néng)的(de)一个重要组成部分,应包含多(duō)层信息内容,可根(gēn)据需要,选择若干层面(miàn)予(yǔ)以显示。主要有图形用户界(jiè)面,开窗缩(suō)放功能、窗口(kǒu)自动漫游、多种(zhǒng)显示方(fāng)式的运用和(hé)比例尺(chǐ)控制显示、符号、注记(jì)、色彩控制等。

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