[发明专利]无人机空域综合飞行安全管控演示验证平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种无人机空域态势构建及系统飞行安全管控能效评估方法，属于航空技术领域。

背景技术

无人机空域综合的内涵是指无人机系统成为国家空域中的一个节点，像有人机一样的使用空域，无需额外限制实现多无人机、无人机/有人机空中有序、高效、安全的飞行管控。

无人机态势感知与避让技术是保障空域综合下无人机飞行安全的核心技术手段。该技术包含地基感知与避让技术和机载感知与避让技术两部分。地基感知与避让技术通过与空中交通管制中心空情信息的交互，多机多站间的互操作，使空管部门对无人机“看得见、通得话、管得住”，真正行使起对无人机的管制权；机载感知与避让技术提供机载设备自主间隔保持和碰撞避免能力，从而保证合适的无人机飞行安全等级。该技术预期通过协同数据链和主动探测传感器监视附近空域其他飞机，预测其运行轨迹，并将其与本机的位置信息实时迭代入基于本机气动特性的自主避让模型，从而为无人机地面指挥人员提供安全间隔保障信息，并在可能产生碰撞危险时，执行主动机动避让。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种无人机空域综合的飞行安全管控演示验证平台，通过建立若干无人机典型运行场景，利用人在回路的仿真运行，验证系统在不同应用架构下的运行品质，分析关键性能参数变化对系统运行能效影响，支撑系统为达到最终需求指标而进行的架构设计、性能参数不断迭代优化，为技术最终转化为可保障无人机全天候安全飞行的态势感知与威胁避让装备奠定基础。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种无人机空域综合飞行安全管控演示验证平台，包括建模单元、仿真单元和空域态势显示单元；

所述建模单元用于依据不同飞行场景建模需求，通过基于时刻的轨迹规划构建本机运行轨迹的空域态势和它机运行轨迹的空域态势并发送给仿真单元和空域态势显示单元；还用于将仿真单元提取的待评估系统的本机飞行参数信息、它机飞行参数信息发送给空域态势显示单元；

所述仿真单元包含空域状态信息解析模块、空域它机空管射频信号仿真接收/发射模块、本机状态信息解析模块和被测系统运行低频信息激励模块；

所述空域状态信息解析模块用于对建模单元输出的它机运行轨迹的空域态势进行解析生成它机载机参数信息和空管射频信号后通过所述空域它机空管射频信号仿真接收/发射模块发射给待评估系统，同时对所述空域它机空管射频信号仿真接收/发射模块接收的待评估系统输出的信号进行解析提取它机飞行参数信息回传至建模单元；

所述本机状态信息解析模块用于对建模单元输出的本机运行轨迹的空域态势进行解析后生成本机载机参数信息通过所述被测系统运行低频信息激励模块发送给测试系统，同时对所述被测系统运行低频信息激励模块接收的待评估系统输出的信号进行解析提取本机飞行参数信息回传至建模单元；

所述空域态势显示单元用于接收建模单元输出的本机运行轨迹的空域态势和它机运行轨迹的空域态势、本机飞行参数信息、它机飞行参数信息，从多种角度对空域态势及本机运行情况进行显示，完成对待评估系统的评估。

依据上述特征，所述建模单元通过提供供使用者输入建模参数信息的显示界面，根据输入的建模参数信息后进行手动配置构建本机运行轨迹的空域态势和它机运行轨迹的空域态势。

依据上述特征，所述建模参数信息包含：

1)本机S模式设置；

2)本机飞行标识设置；

3)本机运行状态设置；

4)基于时刻的本机经纬度设置；

5)基于时刻的本机无线电高度设置；

6)基于时刻的本机气压高度设置；

7)它机类型设置；

8)它机S模式设置；

9)它机空管信发射功率设置；

10)它机飞行标识设置；

11)基于时刻的它机经纬度设置；

12)基于时刻的它机无线电高度设置；

13)基于时刻的它机气压高度设置。

依据上述特征，所述建模单元根据所述建模参数信息通过以下计算完成本机运行轨迹的空域态势的建模：

1)基于时刻的本机垂直速度计算；

2)基于时刻的本机航向计算；

3)基于时刻的本机地速计算；

通过以下计算完成它机运行轨迹的空域态势的建模：

1)基于时刻的它机垂直速度计算；

2)基于时刻的它机航向计算；

3)基于时刻的它机地速计算；

4)基于时刻的它机相对与本机的距离计算；

5)基于时刻的它机相对与本机的方位计算。