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航空知识手册(cè)之八:操作(zuò)系统(tǒng)和通信链路

 

操纵系统

无人机操纵与控制主要包括起降操纵、飞行控制(zhì)、任(rèn)务设(shè)备(载荷)控制和数据链管理(lǐ)等。地(dì)面控制站内的飞(fēi)行控(kòng)制(zhì)席位(wèi)、任务设备控(kòng)制席位、数(shù)据(jù)链路管理席位(wèi)都应设有相应分系统的操作装置。

起降操纵(zòng)

起降(jiàng)阶段是(shì)无人机操纵中最难的控制阶段,起降控制程(chéng)序应简单、可靠、操纵灵活,操(cāo)纵人员可直(zhí)接通过(guò)操纵杆和快捷(jié)键介入控制通道,控制无人(rén)机的起降(jiàng)。根据(jù)无人机不同(tóng)的类(lèi)别及起飞重量(liàng),其(qí)起飞降落的操纵方式也有所不同。

1.发(fā)射方式(shì)

1)手抛,采用人力手抛起(qǐ)飞,一般用于微型无(wú)人机。

2)弹射,采用压缩空气或(huò)橡皮筋等储能发(fā)射无人机,一般用于轻(qīng)、微型无人机。

3)零长发射,采用火(huǒ)箭助推方式发射(shè)无(wú)人(rén)机(jī),一般用(yòng)于小、轻、微型无人机。

4)投放发射,采用母机(jī)挂载发(fā)射方式(shì)或(huò)投抛方式发射(shè)无人机,一般用于小、轻型无人机。

5)滑跑起(qǐ)飞,采用跑道滑跑起(qǐ)飞,一般用于大、小型(xíng)无人机(jī)。

2.回(huí)收(shōu)方式

1)伞将回收,利用(yòng)机载降落伞回收无人机,一(yī)般用于小、轻、微型无人机。

2)撞网(wǎng)回收,利用(yòng)地面回收网,引导(dǎo)无人(rén)机撞网回收(shōu),一般用于轻、微型(xíng)无人机。

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

4)滑跑降(jiàng)落,利用(yòng)地(dì)面跑道滑跑降落,一般用(yòng)于大、小型(xíng)无人机。

当前,国内(nèi)民用无人(rén)机系统的起降,可采用自主控制、人(rén)工遥控或组合控制等模式进行控制(zhì)。自主控制是(shì)指在起(qǐ)降阶段,操(cāo)作人员不(bú)需介入回路(lù),无人机借助于机载(zǎi)传(chuán)感(gǎn)器信(xìn)息,或辅助必要的引(yǐn)导信息,由机载计算机执(zhí)行(háng)程序控制,可自动(dòng)完成无(wú)人机的起飞和回收控制。人工遥(yáo)控是无(wú)人机驾驶员(yuán)通过无(wú)线电(diàn)数据(jù)链,利用地面站获取的(de)无人机状态信息,发送无人机控制指令,引(yǐn)导无人机发射和回收。

飞行控制

飞(fēi)行控制是指(zhǐ)采用遥控方式对无人机在空中(zhōng)整个飞(fēi)行过程的控制。无(wú)人机的(de)种类不同、执(zhí)行任务的方式不同,决定了无人(rén)机有多重飞行操纵方(fāng)式。遥控方式是通过(guò)数据链(liàn)路对无人机实施的飞行控制操(cāo)纵,一般包括舵面遥控、姿态遥控和指令控(kòng)制(zhì)三种方式(shì)。

1)多面遥控。这种控制方式是由控制站上的(de)操纵杆直接直接控制无人机的(de)舵面,遥(yáo)控无人机的飞行。

2)姿态是在无人机(jī)具有姿态稳定控制(zhì)机构的基础(chǔ)上,通(tōng)过操纵杆(gǎn)控制无(wú)人机的俯(fǔ)仰角(jiǎo)、滚动角和偏航(háng)角,从而改(gǎi)变(biàn)无(wú)人机的运动。

3)指令控制。这(zhè)种方式是通过上行链(liàn)路(lù)发送指令,机载计算机(jī)接收到指令后按预(yù)定(dìng)的控制模式执行。这种方式必须在(zài)机载自(zì)动驾驶仪或机(jī)载飞(fēi)行管理与控制(zhì)系统(tǒng)自动(dòng)控制的基础上实施。指令(lìng)方式一般包括:俯仰角选择(zé)与控制、高度选择(zé)与(yǔ)保持。飞行速度控制(zhì)、滚动(dòng)选择(zé)与控制、航向选择与保持、航迹控制。

任务设备控制(zhì)

任务设(shè)备控制是地面站任务操纵人员通过任务控制单元(任(rèn)务控制柜(guì)),发送任务控制指令,控(kòng)制(zhì)机载(zǎi)任务设备工(gōng)作。同(tóng)时,地面(miàn)站控制单元处理并显示(shì)机载任务设备工作状态,供任务操纵(zòng)人(rén)员(yuán)判读(dú)和使用。

数(shù)据(jù)链(liàn)管(guǎn)理

数(shù)据管理(lǐ)主(zhǔ)要是(shì)对数据链设备进行监控(kòng),使其(qí)完成对人际的测控与信息(xī)传输任务(wù)。机载数据链主要有:V/UHF视距数据链(liàn)、L视距(jù)数据(jù)链(liàn)、C视距数据链、UHF卫星中(zhōng)继(jì)数(shù)据链、Ku卫星中继数据链。

通信链路

无人机(jī)通信链路,主要指用于(yú)无(wú)人机(jī)系统传输控(kòng)制、无载荷通信、在和通信三部分信息(xī)的无(wú)线电链路。

无人机系(xì)统通信链路是指控制和无载荷链路,主要(yào)包括(kuò)指挥与控制、空中交通管制、感知和(hé)规避三种链路。

通信(xìn)网络中两个结点之(zhī)间的物理通(tōng)道(dào)称为通信链路。

根据通(tōng)信链(liàn)路(lù)的(de)连接(jiē)方法(fǎ),可把通(tōng)信(xìn)链路分为:

1)点对点链接通信链路(lù),这时的(de)链路只连接(jiē)两(liǎng)个结点;

2)多(duō)点连接链路,指用一条(tiáo)链(liàn)路(lù)连接多少个(n>2)结点。

根据通信方式不(bú)同(tóng),可(kě)把(bǎ)链路分为:

1)单向通信链路(lù);

2)双向(xiàng)通信链路。

控制站与无人(rén)机之间进行的实时(shí)信息交换便需要通过通信链路来(lái)实现。地面控制站需要将指挥(huī)、控制以及任务指令及时地传输到无(wú)人(rén)机上,无人机也需要将自(zì)身状态(tài)(速度、高度、位(wèi)置、设备状态(tài)等)以及相关任务数据发(fā)回地面控制站。无人机(jī)系统中的通信链路也(yě)常被称(chēng)为数据链。民用无人机系(xì)统一般使用点对点的双向通信链路(lù),也有部(bù)分无人机系统使用单向下传链路(lù)。

我国对民用无人(rén)机射频(pín)指(zhǐ)标的规定

无人机通信链(liàn)路需(xū)要使用(yòng)无(wú)线电资源,目前世界上(shàng)无人机的频谱使用主要集中(zhōng)在UHFLC波段,其他频段也有零散分布。目前我国工信部无线电(diàn)管(guǎn)理局初步制定了《无人(rén)机系(xì)统频率使用事宜》,其中规定:

1840.5~845MHz频段可用(yòng)于无人(rén)机系统的上行遥(yáo)控链路,其(qí)中,841~845MHz也可采(cǎi)用时分(fèn)方式(shì)用于(yú)无人机(jī)系统的上行(háng)遥控和下行(háng)遥测信息传输链路。

21430~1446MHz频段可用于无(wú)人机系统下(xià)行遥(yáo)测与信息传输链路,其中(zhōng)1460~1434MHz频段应优先保证(zhèng)警用无人机和(hé)直升机射频传输使用(yòng),必要时1434~1442MHz也可(kě)以用(yòng)于警(jǐng)用直(zhí)升机视(shì)频传输(shū)。无人机在市区部署时,应使用1442MHz以下频段。

32408~2440MHz频段(duàn)可用于无人机系统下(xià)行链路(lù),该无线电台工(gōng)作时不得(dé)对其他合法(fǎ)无线电(diàn)业务造成影(yǐng)响,也不能寻求无线电干(gàn)扰保(bǎo)护。

可见,目前民用无人机大量使(shǐ)用的9XTend数(shù)传电(diàn)台(工作(zuò)在ISM902~928MHz)并不(bú)符合标准,必须寻找(zhǎo)代用品(pǐn)。

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