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航空知识手册(cè)之八:操作系统和(hé)通信(xìn)链(liàn)路

 

操纵系(xì)统(tǒng)

无人机操纵与控制主要包括起降操纵、飞(fēi)行控制、任务设备(载荷)控制和数据链管理等。地面控制(zhì)站内(nèi)的(de)飞行(háng)控制席位、任(rèn)务设备控制席位、数(shù)据链路(lù)管理席位都应(yīng)设(shè)有相应分系统的操作装置。

起(qǐ)降操(cāo)纵

起降阶段(duàn)是无人机操纵中最难的控制阶段,起(qǐ)降控制(zhì)程序(xù)应简单(dān)、可(kě)靠(kào)、操纵(zòng)灵活(huó),操(cāo)纵人员可直接通(tōng)过操纵(zòng)杆(gǎn)和快捷(jié)键介入控制通道,控制无人(rén)机的起降。根据无人机不同的类(lèi)别及起飞重量,其(qí)起飞降落的(de)操纵方式(shì)也有所不同。

1.发射方式

1)手抛,采用人力(lì)手抛起飞(fēi),一般用于微型无人(rén)机。

2)弹(dàn)射,采用压缩(suō)空(kōng)气(qì)或(huò)橡皮筋等储能发射无人机,一般(bān)用于轻、微型(xíng)无人机。

3)零(líng)长发射(shè),采用火箭助推方式发射无人机,一般用于小(xiǎo)、轻(qīng)、微(wēi)型(xíng)无人机(jī)。

4)投放发射,采用母机挂载(zǎi)发射方(fāng)式或投抛方式发(fā)射无人机,一般用于小、轻型无人机(jī)。

5)滑(huá)跑起飞,采(cǎi)用(yòng)跑道(dào)滑跑起飞,一(yī)般用于大、小型无人机。

2.回收方式

1)伞将回收,利(lì)用机(jī)载降(jiàng)落(luò)伞回收无(wú)人机,一般用于小、轻(qīng)、微型(xíng)无人机。

2)撞网回(huí)收,利用地面回收网,引导(dǎo)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(huí)收无人机,一(yī)般用(yòng)于微型无(wú)人机。

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

当前,国内民用无人机系统(tǒng)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(zhì)。自主控(kòng)制是(shì)指在起降阶段,操作人员不(bú)需介入回路,无人机借助于机载传感(gǎn)器(qì)信息(xī),或(huò)辅助必要的引导信息,由机载计算机执行程序(xù)控制,可(kě)自动完成无人(rén)机的起飞和回收控制。人(rén)工遥控是无(wú)人机驾驶员通过无线电数据链,利用地面站(zhàn)获取的无人机状态信(xìn)息,发送无人机控制指令,引导(dǎo)无人(rén)机发射(shè)和(hé)回收。

飞(fēi)行控制

飞行控制是指采(cǎi)用(yòng)遥控方式对无(wú)人(rén)机在空中整个飞行过程的控制。无人机的种(zhǒng)类不同、执行任务的方式不(bú)同,决(jué)定了(le)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(jī)实施(shī)的飞(fēi)行控制操(cāo)纵(zòng),一般包括舵(duò)面遥控、姿态遥控和指令(lìng)控(kòng)制三种方式。

1)多面遥(yáo)控(kòng)。这(zhè)种控(kòng)制(zhì)方式是由控制站上的操(cāo)纵(zòng)杆直(zhí)接直接控制无人机的舵面,遥控(kòng)无人机的飞行。

2)姿态是在无人机具有姿态稳定控制机构(gòu)的基础(chǔ)上(shàng),通过操纵杆控制无人机的(de)俯仰角、滚(gǔn)动(dòng)角和偏航(háng)角,从而改(gǎi)变(biàn)无人(rén)机的运动。

3)指令控制。这(zhè)种(zhǒng)方式是通过上行链路发(fā)送指令,机载计算机接收到(dào)指令后按预定的控制模式执(zhí)行。这种方式必(bì)须在机载自动驾驶仪或机载飞行管理(lǐ)与控制系统自动控制的基础上实(shí)施。指令(lìng)方式一般包括:俯(fǔ)仰角(jiǎo)选(xuǎn)择与控制、高度选(xuǎn)择与保持(chí)。飞(fēi)行速(sù)度控制、滚动选(xuǎn)择与控制、航(háng)向(xiàng)选(xuǎn)择与保(bǎo)持、航迹控制(zhì)。

任(rèn)务设备控制

任务设备(bèi)控制是地面站任务(wù)操纵人(rén)员(yuán)通过任(rèn)务(wù)控制单元(任务控制柜),发送任务控制指令,控(kòng)制机(jī)载任务设备工作。同时,地面站控制单(dān)元(yuán)处理并显示机(jī)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(jù)管理主要是(shì)对数据(jù)链(liàn)设(shè)备进行监控(kòng),使其完成对人际的测控与信息传输任务(wù)。机(jī)载数(shù)据(jù)链主要有:V/UHF视距数据链、L视距数(shù)据链、C视距数据链(liàn)、UHF卫星(xīng)中继数据链(liàn)、Ku卫星中(zhōng)继数据链。

通信链路

无人(rén)机通(tōng)信链(liàn)路(lù),主要指用于无人机(jī)系统(tǒng)传输控制、无(wú)载荷通(tōng)信、在和通信三(sān)部分信息的(de)无线电链路。

无人机系统(tǒng)通信链路是(shì)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(bì)三种链路。

通信网络中(zhōng)两(liǎng)个结(jié)点之(zhī)间的(de)物理(lǐ)通道称为通信链(liàn)路。

根据通信链路(lù)的连接方(fāng)法,可把通信链路分为:

1)点对点链接通信(xìn)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(lù)连接(jiē)多少个(n>2)结点。

根(gēn)据通信方(fāng)式不同,可(kě)把链(liàn)路分为:

1)单向通信链路;

2)双向通信链路(lù)。

控制站与(yǔ)无(wú)人机之间进行(háng)的实时信息交换便需要通(tōng)过通信链路来实(shí)现。地(dì)面(miàn)控制(zhì)站需要将指挥(huī)、控(kòng)制以(yǐ)及任务指令及时地(dì)传输到无(wú)人机上(shàng),无人机也需(xū)要将(jiāng)自身(shēn)状态(速度、高度、位置、设备状(zhuàng)态(tài)等)以及相关任务数据发(fā)回地面控(kòng)制站(zhàn)。无人机(jī)系统(tǒng)中的通信(xìn)链路也常被称(chēng)为数据链。民用无人机系(xì)统一般使(shǐ)用点对点的双(shuāng)向通信链路,也(yě)有部分(fèn)无人(rén)机(jī)系统使用单向(xiàng)下传链路。

我(wǒ)国(guó)对民用无人(rén)机射频指标的规(guī)定(dìng)

无(wú)人机通信链(liàn)路(lù)需要使用无线电资(zī)源,目前世界上无(wú)人(rén)机的频谱(pǔ)使(shǐ)用主要集中在UHFLC波段(duàn),其他频段也有零散分布。目前我国工信部无线电管(guǎn)理局初步(bù)制定了(le)《无人机系统频(pín)率使(shǐ)用事宜》,其中规定:

1840.5~845MHz频段可用(yòng)于无人(rén)机(jī)系(xì)统的上(shàng)行遥控链路,其中,841~845MHz也可(kě)采用时(shí)分方式用于(yú)无人机系统(tǒng)的上行遥控和下行遥(yáo)测信息传(chuán)输链路。

21430~1446MHz频段可用于无人机系统下(xià)行遥测与信息(xī)传输(shū)链路,其中1460~1434MHz频段应优先(xiān)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(yòng)于(yú)警用直升机视(shì)频传输(shū)。无(wú)人机在(zài)市(shì)区部署时,应使用1442MHz以(yǐ)下频段。

32408~2440MHz频(pín)段可用于无人机系统下行链路,该无(wú)线电台工作(zuò)时不得对(duì)其他合法无线(xiàn)电业务造成影响,也不能寻求无线电干(gàn)扰(rǎo)保护。

可见,目前民用无人机大量(liàng)使用的(de)9XTend数传电台(工作在ISM902~928MHz)并不(bú)符合标(biāo)准(zhǔn),必须寻(xún)找代用品。

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