CN106688319B - 一种集成无人机地面控制站 - Google Patents

一种集成无人机地面控制站

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CN106688319B
CN106688319B CN201010047142.5A CN201010047142A CN106688319B CN 106688319 B CN106688319 B CN 106688319B CN 201010047142 A CN201010047142 A CN 201010047142A CN 106688319 B CN106688319 B CN 106688319B
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China
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周乃恩
王诚
黄伟
杨勇
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China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
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China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
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Abstract

一种集成无人机地面控制站:该无人机地面控制站采用车-舱分离式设计,并用倒勾和柱状底座固定安装,运输极为方便。该地面站改正了以往将天线置于车顶裸露的设计理念,提出了使用伺服机构控制的带升降机构动天线结构,只在执行任务时天线才能展开,这样有效的增大了天线的使用寿命,降低了被敌方空中侦察到的概率。该地面站采用了多处冗余设计,采用了第三代UPS电源备份技术和双遥测信道备份技术,大大降低了运行故障率。

Description

一种集成无人机地面控制站
技术领域
本技术主要应用于无人机地面站***,是一种高度集成化的无人机地面站设计。
背景技术
无人机地面站***,作为整个无人机***的“神经中枢”,控制着整个***的各项功能的成功实现,作为整个无人机***中最昂贵的一个单独子***,同时也是整个无人机***中最隐蔽,最不易暴露及最不易损坏的一个子***,应该把整个***中更多的功能集成到地面站分***中来实现。地面站***可以作为整个无人机***的作战指挥中心,控制飞行器的飞行过程,飞行航迹,有效载荷对任务的高效完成,通讯链路的正常工作等。无人机地面站***应该发挥的功能也必须是整个无人机***的重要部分,除了应该完成基本的飞行器状态控制和有效载荷数据的接收、处理,同时也要求能够灵活的克服各种未知的自然、人为因素的不利影响,适应各种复杂的环境,保证整个***整体功能的成功实现。
目前常见的无人机地面站,功能较少,控制距离较短的缺点。在***故障时,不能更好的快速投入二次使用,如当电源切断时,UPS电源接通时间较长,输入电流纹波较大,对正在运行的设备有一定的脉冲冲击;若特殊情况下遥测信道发生故障时,没有备份链路,无法获知无人机当前飞行状态。
发明内容
本发明解决的技术问题:提供了一种集成化无人机地面控制站,可以实现控制飞行器的姿态、有效载荷数据的显示和有效载荷的控制、任务规划、无人机位置及航迹的地图显示、无线链路、数据链路状态监控及天线控制、火力打击控制、语音通信等功能。
本发明的技术解决方案:该无人机地面控制站采用6m长方舱,方舱内部分为天线舱和设备舱两个部分。天线为抛物面型天线,天线座安装于升降机构上,地面站展开工作时,控制升降机构,使天线完全置于舱外。设备舱则集成了两个遥测信道以及一个遥控信道10,两个遥测信道分别通过两台遥测计算机与数据链监控计算机9相连;数据链监控计算机9分别与第一遥测信道1、第一遥测计算机2、第二遥测信道6、第二遥测计算机相连7;天线控制单元5通过数据链监控计算机9控制天线驱动单元4,天线驱动单元4与天线座3相连;DGPS基准站8与数据链监控计算机9相连,数据链监控计算机9通过遥控信道10与天线相连;任务规划单元11、任务载荷单元12、火控单元13分别与数据链监控计算机相连;地面站里安装的超短波无线电台以及供配电单元。
本发明相对于其他技术的优点:
1、本***集成化程度高,方便运输;
2、将抛物面天线置于升降机构的底座,利用伺服电机快速展开。
3、具有通信链路和供电***的双冗余备份,可避免无人机失控。
4、功能较为强大,方舱内集成了多种通信、供电、控制等设备。
附图说明:
图1:地面站***数据流程图。
具体实施方式:
图1为地面站***数据流程图,包括:第一遥测信道1,第一遥测计算机2;天线座3;天线驱动单元4;天线控制单元5;第二遥测信道6;第二遥测计算机7;DGPS基准站8;数据链监控计算机9;遥控信道10;任务规划单元11;任务载荷单元12;火控单元13。
该无人机地面控制站采用6m长方舱,方舱内部分为天线舱和设备舱两个部分。天线为抛物面型天线,底座安装于升降机构上,地面站展开工作时,控制升降机构,使天线完全置于舱外。设备舱则集成了测控设备、供配电设备、天线控制设备、语音通信设备、网络模块、通信测试设备、任务载荷控制器、DGPS差分基准站等。
地面站实现的功能:
控制飞行器的姿态。飞行器状态的获取是通过机载的各种传感器来完成的,这些传感器获得了相应的飞行状态信息后,通过数据链路将这些数据以预定的格式传输到地面站。地面站在得到这些数据后根据控制率解算出控制指令,再通过数据链路将控制指令传输到飞控计算机上,计算机处理这些信息,发出控制指令来控制飞机的姿态。
2)有效载荷数据的显示和有效载荷的控制。有效载荷是无人机任务的执行单元。地面控制站的一个功能就是要实现对有效载荷的控制,从而执行侦察及作战任务。
3)任务规划、无人机位置及航迹的地图显示。这一部分功能的主要目的就是实现无人机飞行过程中的导航任务。操作人员可以根据实际的任务要求对无人机的航线进行预规划,同时也可以在任务执行过程中对航迹实现实时监测。
4)无线链路。地面站里集成了遥测信道以及遥控信道,遥测信道传输无人机传回地面的信息,包括遥测信息、控制回令、定位信息、侦察信息等,采用PCM-FM体制传输下行数据,可以用通用遥测设备接收无人机下行数据,达到设备兼容和提高设备利用率的效果。遥控信道传输地面对无人机的指挥控制信息,采用PCM-DS-BPSK体制传输。对同一空域编队飞行的多架无人机,遥测信道采用TDMA时分体制,遥控信道采用FDMA频分体制。
5)数据链路状态监控及天线控制。地面站里集成了双遥测信道以及一个遥控信道,通过数据链路监控软件,可以随时显示数据链路及天伺馈***的各项状态。
6)火力打击控制。火力打击控制主要是当无人机挂载导弹及炸弹执行作战任务时,通过地面操控实现机载武器的投放,从而实现对目标的打击。
7)DGPS差分基准站。DGPS基准站作为DGPS的重要部分,基准站将获得的差分改正数或得到原始观测值,通过上行信道以RTCM SC-104差分协议上传到机载DGPS,机载DGPS通过解算得到更加精确的位置信息,从而精确控制飞行航迹。
8)语音通信。地面站里安装了超短波无线电台,通过其可实现舱内外的语音通信,尤其是在无人机起飞段,舱内外人员的协同工作尤为重要。
9)供配电单元。供配电单元是整个地面站***的保障单元,其为地面站各设备提供12V、28V、220V、380V等不同电压,保证地面站***中各个子***的正常工作;同时供配电单元还可以提供市电及油机的供电输入。
10)UPS***。地面站***采用三台UPS作为应急备份供电,作为***的保障组成之一,它可以在***外部供电中断的情况下,保证***中各个子***正常工作不低于十分钟。
上述介绍了该地面控制站所实现的功能,其最主要作用是实现地面操控人员对无人机的控制和监视,所以测控功能是整个地面控制站***的核心,通过测控***,实现遥控指令的上发及遥测数据的回传和显示。下图是地面站中各数据的流程。

Claims (5)

1.一种集成无人机地面控制站,其特征在于:该无人机地面控制站采用6m长方舱,方舱内部分为天线舱和设备舱两个部分,天线为抛物面型天线,天线座(3)安装于升降机构上,地面站展开工作时,控制升降机构,使天线完全置于舱外;设备舱则集成了两个遥测信道以及一个遥控信道(10),两个遥测信道分别通过两台遥测计算机与数据链监控计算机(9)相连;数据链监控计算机(9)分别与第一遥测信道(1)、第一遥测计算机(2)、第二遥测信道(6)、第二遥测计算机相连(7);天线控制单元(5)通过数据链监控计算机(9)控制天线驱动单元(4),天线驱动单元(4)与天线座(3)相连;DGPS基准站(8)与数据链监控计算机(9)相连,数据链监控计算机(9)与遥控信道(10)相连;任务规划单元(11)、任务载荷单元(12)、火控单元(13)分别与数据链监控计算机相连;地面站里安装的超短波无线电台以及供配电单元;可以实现控制飞行器的姿态、有效载荷数据的显示和有效载荷的控制、任务规划、无人机位置及航迹的地图显示、无线链路、数据链路状态监控及天线控制、火力打击控制、语音通信功能。
2.根据权利要求1所述的一种集成无人机地面控制站,其特征在于:地面站里集成了遥测信道以及遥控信道,遥测信道传输无人机传回地面的信息,采用PCM-FM体制传输下行数据;遥控信道传输地面对无人机的指挥控制信息,采用PCM-DS-BPSK体制传输;对同一空域编队飞行的多架无人机,遥测信道采用TDMA时分体制,遥控信道采用FDMA频分体制。
3.根据权利要求1所述的一种集成无人机地面控制站,其特征在于:所述的DGPS基准站将获得的差分改正数或得到原始观测值,通过上行信道以RTCM SC-104差分协议上传到机载DGPS,机载DGPS通过解算得到更加精确的位置信息,从而精确控制飞行航迹。
4.根据权利要求1所述的一种集成无人机地面控制站,其特征在于:所述的供配电单元可以为地面站各设备提供12V、28V、220V、380V电压;同时供配电单元还可以提供市电及油机的供电输入。
5.根据权利要求1所述的一种集成无人机地面控制站,其特征在于:地面站***采用三台UPS作为应急备份供电,它可以在***外部供电中断的情况下,保证***中各个子***正常工作不低于十分钟。
CN201010047142.5A 2010-01-12 一种集成无人机地面控制站 Active CN106688319B (zh)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107264792A (zh) * 2017-07-04 2017-10-20 张洋 一种动力***模块化的无人机
CN107426016A (zh) * 2017-06-06 2017-12-01 上海卫星工程研究所 卫星发射区电测试高可靠地面测控链路设计方法
CN107831783A (zh) * 2017-11-10 2018-03-23 南昌航空大学 一种支持多无人机自主飞行的地面站控制***
CN110562482A (zh) * 2019-09-11 2019-12-13 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种试验试飞一体化保障方舱

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