信息,并按照標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間間隔射頻調(diào)制輸出。
[0083]空域它機(jī)空管射頻信號(hào)仿真接收/發(fā)射模塊接收空域狀態(tài)信息解析模塊發(fā)送的控制信號(hào)選擇相對(duì)應(yīng)的功率輸出,接收空域狀態(tài)信息解析模塊提供的它機(jī)載機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)并輸出1090MHz射頻信號(hào)。
[0084]空域它機(jī)空管射頻信號(hào)仿真接收/發(fā)射模塊接收待評(píng)估系統(tǒng)的射頻輸入信號(hào),經(jīng)變頻、解調(diào)后送至空域狀態(tài)信息解析模塊處理。
[0085]本機(jī)狀態(tài)信息解析模塊通過網(wǎng)口協(xié)議接收建模單元中的本機(jī)運(yùn)行軌跡的空域態(tài)勢(shì),按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議編碼組幀形成符合要求的本機(jī)載機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送至被測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行低頻信息激勵(lì)模塊,同時(shí)接收被測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行低頻信息激勵(lì)模塊反饋的待評(píng)估系統(tǒng)的射頻輸入信號(hào)回傳至建模單元輸出顯示。
[0086]被測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行低頻信息激勵(lì)模塊接收和解析本機(jī)狀態(tài)信息解析模塊的本機(jī)載機(jī)參數(shù)信息,按照要求接口定義、配置通道、數(shù)據(jù)組幀輸出,并能接收和反饋待評(píng)估系統(tǒng)的低頻激勵(lì)數(shù)據(jù)。
[0087]仿真單元的總體功能包括:
[0088]a)態(tài)勢(shì)信息解析;
[0089]b)它機(jī)載機(jī)參數(shù)信息、本機(jī)載機(jī)參數(shù)信息生成;
[0090]c)它機(jī)載機(jī)參數(shù)信息、本機(jī)載機(jī)參數(shù)信息通過配置輸出及狀態(tài)顯示;
[0091 ] d)實(shí)時(shí)空域它機(jī)1090ES報(bào)文信息生成;
[0092]e)實(shí)時(shí)空域它機(jī)ADS-B out射頻信號(hào)輸出;
[0093]f)實(shí)時(shí)空域它機(jī)應(yīng)答射頻信號(hào)輸出;
[0094]g)實(shí)時(shí)空域它機(jī)詢問射頻信號(hào)輸出;
[0095]h)空域它機(jī)射頻信號(hào)輸出狀態(tài)顯示。
[0096]空域態(tài)勢(shì)顯示單元是基于上位機(jī)的X-Plane軟件平臺(tái),軟件各視角、配置窗口等實(shí)際顯示畫面如圖6所示,具備的主要能力包括:
[0097]a)無人機(jī)空域綜合飛行安全管控運(yùn)行環(huán)境建模信息解析;
[0098]b)可通過鷹眼、跟隨、第一人稱等視角顯示空域態(tài)勢(shì);
[0099]c)具備本機(jī)和它機(jī)的飛機(jī)狀態(tài)、飛行軌跡等目標(biāo)信息的顯示能力;
[0100]d)具備本機(jī)、空域它機(jī)貼圖的配置能力(包含軍用運(yùn)輸機(jī)、民航客機(jī)、通航飛機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、無人機(jī)五種選擇)
[0101]e)具有記錄、回放功能。
[0102]無人機(jī)空域綜合飛行安全管控演示驗(yàn)證平臺(tái)的軟件組成如圖4所示,負(fù)責(zé)任務(wù)調(diào)度、管理,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行環(huán)境的建模、空域態(tài)勢(shì)的顯示、載機(jī)運(yùn)行參數(shù)信息的生成、空域它機(jī)空管射頻信號(hào)信息的生成。
[0103]a)本機(jī)狀態(tài)信息解析軟件具備功能(即本機(jī)狀態(tài)信息解析模塊的功能):
[0104]1)數(shù)據(jù)接口:通過TCP/IP協(xié)議,接收環(huán)境建模軟件的輸出信息;
[0105]2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化:將解析后的載機(jī)信息按照內(nèi)部協(xié)議完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化,并通過3個(gè)RS422串口對(duì)外輸出;
[0106]3)狀態(tài)配置:提供人機(jī)交互的控制界面對(duì)載機(jī)參數(shù)輸出通道進(jìn)行配置,并將配置信息按照內(nèi)部協(xié)議通過RS232串口對(duì)外輸出;
[0107]4)狀態(tài)指示:通過RS232串口接收顯示輸出通道的配置狀態(tài),并在人機(jī)交互的控制界面顯不;
[0108]b)空域狀態(tài)信息解析軟件具備功能(即空域狀態(tài)信息解析模塊的功能):
[0109]1)數(shù)據(jù)接口:通過TCP/IP協(xié)議,接收環(huán)境建模軟件的輸出信息;
[0110]2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換:將解析后的空域它機(jī)信息中ADS-B相關(guān)信息生成實(shí)時(shí)的空域它機(jī)1090ES報(bào)文信息(空中位置ES、空中速度ES、飛機(jī)標(biāo)識(shí)ES、地面位置ES);
[0111]3)數(shù)據(jù)發(fā)送:將生成的1090ES報(bào)文信息、空域它機(jī)的其他信息按照內(nèi)部協(xié)議通過內(nèi)部總線輸出。
[0112]本專利構(gòu)建了無人機(jī)空域綜合飛行安全管控演示驗(yàn)證平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了面向無人機(jī)空域綜合的飛行安全管控能效評(píng)估,突破基于典型運(yùn)行場(chǎng)景的系統(tǒng)運(yùn)行能效評(píng)估、基于典型運(yùn)行場(chǎng)景的實(shí)時(shí)多??展苌漕l信號(hào)模擬、基于被測(cè)系統(tǒng)接口的載機(jī)參數(shù)輸出實(shí)時(shí)配置等關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)提供任意可配置的基于運(yùn)行環(huán)境的ARINC 429、RS422、I/0等載機(jī)運(yùn)行參數(shù)信號(hào)和它機(jī)實(shí)時(shí)射頻空管信號(hào),并通過3D空域態(tài)勢(shì)評(píng)估分析,驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行品質(zhì),其評(píng)估流程如下:
[0113]a)建模單元依據(jù)不同典型飛行場(chǎng)景建模需求,通過基于時(shí)刻的軌跡規(guī)劃完成包含本機(jī)運(yùn)行軌跡,多架次、多類型空域它機(jī)運(yùn)行軌跡的空域態(tài)勢(shì)構(gòu)建;
[0114]b)仿真單元接收并解析建構(gòu)的空域態(tài)勢(shì)(本機(jī)/它機(jī)數(shù)據(jù)),將其轉(zhuǎn)換模擬可激勵(lì)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)無線電高度、氣壓高度、經(jīng)瑋度等載機(jī)參數(shù)信息,同時(shí),平臺(tái)可根據(jù)要求模擬不同類型的空管射頻信號(hào),將這些低頻、射頻信號(hào)發(fā)送至待評(píng)估設(shè)備系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)受評(píng)估系統(tǒng)的激勵(lì)輸入。
[0115]c)仿真單元接收待評(píng)估系統(tǒng)的輸出信號(hào)(低頻、射頻信號(hào))并解析處理,提取本機(jī)和它機(jī)的飛行參數(shù)信息,將所有提煉數(shù)據(jù)反饋至建模單元。
[0116]d)建模單元將空域態(tài)勢(shì)、本機(jī)和它機(jī)的飛行參數(shù)信息輸出至空域態(tài)勢(shì)顯示單元。
[0117]e)空域態(tài)勢(shì)顯示單元收到所有本機(jī)、它機(jī)飛行參數(shù)信息后,通過多種機(jī)種、視角切換、目標(biāo)信息顯示等手段反映空域態(tài)勢(shì)及本機(jī)運(yùn)行情況,可直觀顯示多架飛機(jī)的空中防撞告警、空情態(tài)勢(shì)感知等等實(shí)時(shí)安全信息,實(shí)現(xiàn)典型場(chǎng)景下的系統(tǒng)飛行安全管控能效評(píng)估。
[0118]可以理解的是,對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說,可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變,而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無人機(jī)空域綜合飛行安全管控演示驗(yàn)證平臺(tái),包括建模單元、仿真單元和空域態(tài)勢(shì)顯示單元,其特征在于: 所述建模單元用于依據(jù)不同飛行場(chǎng)景建模需求,通過基于時(shí)刻的軌跡規(guī)劃構(gòu)建本機(jī)運(yùn)行軌跡的空域態(tài)勢(shì)和它機(jī)運(yùn)行軌跡的空域態(tài)勢(shì)并發(fā)送給仿真單元和空域態(tài)勢(shì)顯示單元;還用于將仿真單元提取的待評(píng)估系統(tǒng)的本機(jī)飛行參數(shù)信息、它機(jī)飛行參數(shù)信息發(fā)送給空域態(tài)勢(shì)顯示單元; 所述仿真單元包含空域狀態(tài)信息解析模塊、空域它機(jī)空管射頻信號(hào)仿真接收/發(fā)射模塊、本機(jī)狀態(tài)信息解析模塊和被測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行低頻信息激勵(lì)模塊; 所述空域狀態(tài)信息解析模塊用于對(duì)建模單元輸出的它機(jī)運(yùn)行軌跡的空域態(tài)勢(shì)進(jìn)行解析生成它機(jī)載機(jī)參數(shù)信息和空管射頻信號(hào)后通過所述空域它機(jī)空管射頻信號(hào)仿真接收/發(fā)射模塊發(fā)射給待評(píng)估系統(tǒng),同時(shí)對(duì)所述空域它機(jī)空管射頻信號(hào)仿真接收/發(fā)射模塊接收的待評(píng)估系統(tǒng)輸出的信號(hào)進(jìn)行解析提取它機(jī)飛行參數(shù)信息回傳至建模單元; 所述本機(jī)狀態(tài)信息解析模塊用于對(duì)建模單元輸出的本機(jī)運(yùn)行軌跡的空域態(tài)勢(shì)進(jìn)行解析后生成本機(jī)載機(jī)參數(shù)信息通過所述被測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行低頻信息激勵(lì)模塊發(fā)送給測(cè)試系統(tǒng),同時(shí)對(duì)所述被測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行低頻信息激勵(lì)模塊接收的待評(píng)估系統(tǒng)輸出的信號(hào)進(jìn)行解析提取本機(jī)飛行參數(shù)信息回傳至建模單元; 所述空域態(tài)勢(shì)顯示單元用于接收建模單元輸出的本機(jī)運(yùn)行軌跡的空域態(tài)勢(shì)和它機(jī)運(yùn)行軌跡的空域態(tài)勢(shì)、本機(jī)飛行參數(shù)信息、它機(jī)飛行參數(shù)信息,從多種角度對(duì)空域態(tài)勢(shì)及本機(jī)運(yùn)tx情況進(jìn)彳丁顯不,完成對(duì)待評(píng)估系統(tǒng)的評(píng)估。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機(jī)空域綜合飛行安全管控演示驗(yàn)證平臺(tái),其特征在于所述建模單元通過提供供使用者輸入建模參數(shù)信息的顯示界面,根據(jù)輸入的建模參數(shù)信息后進(jìn)行手動(dòng)配置構(gòu)建本機(jī)運(yùn)行軌跡的空域態(tài)勢(shì)和它機(jī)運(yùn)行軌跡的空域態(tài)勢(shì)。3.據(jù)權(quán)利要求2所述一種無人機(jī)空域綜合飛行安全管控演示驗(yàn)證平臺(tái),其特征在于所述建模參數(shù)信息包含: 1)本機(jī)S模式設(shè)置; 2)本機(jī)飛行標(biāo)識(shí)設(shè)置; 3)本機(jī)運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置; 4)基于時(shí)刻的本機(jī)經(jīng)瑋度設(shè)置; 5)基于時(shí)刻的本機(jī)無線電高度設(shè)置; 6)基于時(shí)刻的本機(jī)氣壓高度設(shè)置; 7)它機(jī)類型設(shè)置; 8)它機(jī)S模式設(shè)置; 9)它機(jī)空管信發(fā)射功率設(shè)置; 10)它機(jī)飛行標(biāo)識(shí)設(shè)置; 11)基于時(shí)刻的它機(jī)經(jīng)瑋度設(shè)置; 12)基于時(shí)刻的它機(jī)無線電高度設(shè)置; 13)基于時(shí)刻的它機(jī)氣壓高度設(shè)置。4.據(jù)權(quán)利要求3所述一種無人機(jī)空域綜合飛行安全管控演示驗(yàn)證平臺(tái),其特征在于所述建模單元根據(jù)所述建模參數(shù)信息通過以下計(jì)算完成本機(jī)運(yùn)行軌跡的空域態(tài)勢(shì)的建模: 1)基于時(shí)刻的本機(jī)垂直速度計(jì)算; 2)基于時(shí)刻的本機(jī)航向計(jì)算; 3)基于時(shí)刻的本機(jī)地速計(jì)算; 通過以下計(jì)算完成它機(jī)運(yùn)行軌跡的空域態(tài)勢(shì)的建模: 1)基于時(shí)刻的它機(jī)垂直速度計(jì)算; 2)基于時(shí)刻的它機(jī)航向計(jì)算; 3)基于時(shí)刻的它機(jī)地速計(jì)算; 4)基于時(shí)刻的它機(jī)相對(duì)與本機(jī)的距離計(jì)算; 5)基于時(shí)刻的它機(jī)相對(duì)與本機(jī)的方位計(jì)算。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機(jī)空域綜合飛行安全管控演示驗(yàn)證平臺(tái),其特征在于所述本機(jī)載機(jī)參數(shù)信息包含本機(jī)的無線電高度、氣壓高度、經(jīng)瑋度,所述它機(jī)載機(jī)參數(shù)信息包含它機(jī)的無線電高度、氣壓高度、經(jīng)瑋度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機(jī)空域綜合飛行安全管控演示驗(yàn)證平臺(tái),其特征在于所述被測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行低頻信息激勵(lì)模塊通過ARINC 429總線、RS422總線或者I/O總線與待評(píng)估系統(tǒng)相連。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機(jī)空域綜合飛行安全管控演示驗(yàn)證平臺(tái),其特征在于所述空域它機(jī)空管射頻信號(hào)仿真接收/發(fā)射模塊通過內(nèi)部總線與待評(píng)估系統(tǒng)相連。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機(jī)空域綜合飛行安全管控演示驗(yàn)證平臺(tái),其特征在于所述多種角度包含鷹眼、跟隨、第一人稱。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無人機(jī)空域綜合飛行安全管控演示驗(yàn)證平臺(tái),包括建模單元、仿真單元和空域態(tài)勢(shì)顯示單元,所述建模單元用于構(gòu)建空域態(tài)勢(shì),所述仿真單元用于對(duì)空域態(tài)勢(shì)進(jìn)行解析發(fā)送給待評(píng)估系統(tǒng),再將待評(píng)估系統(tǒng)輸出的信號(hào)進(jìn)行解析回傳至建模單元;所述空域態(tài)勢(shì)顯示單元用于從多種角度對(duì)空域態(tài)勢(shì)及本機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行顯示,完成對(duì)待評(píng)估系統(tǒng)的評(píng)估。本發(fā)明通過建立若干無人機(jī)典型運(yùn)行場(chǎng)景,利用人在回路的仿真運(yùn)行,驗(yàn)證系統(tǒng)在不同應(yīng)用架構(gòu)下的運(yùn)行品質(zhì),分析關(guān)鍵性能參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行能效影響,支撐系統(tǒng)為達(dá)到最終需求指標(biāo)而進(jìn)行的架構(gòu)設(shè)計(jì)、性能參數(shù)不斷迭代優(yōu)化,為技術(shù)最終轉(zhuǎn)化為可保障無人機(jī)全天候安全飛行的態(tài)勢(shì)感知與威脅避讓裝備奠定基礎(chǔ)。
【IPC分類】G05B17/02
【公開號(hào)】CN105487409
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610066023
【發(fā)明人】朱楠, 徐丁海, 陳東, 張鋒烽
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空無線電電子研究所
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日