信息，并按照標(biāo)準的時間間隔射頻調(diào)制輸出。
[0083]空域它機空管射頻信號仿真接收/發(fā)射模塊接收空域狀態(tài)信息解析模塊發(fā)送的控制信號選擇相對應(yīng)的功率輸出，接收空域狀態(tài)信息解析模塊提供的它機載機參數(shù)數(shù)據(jù)并輸出1090MHz射頻信號。
[0084]空域它機空管射頻信號仿真接收/發(fā)射模塊接收待評估系統(tǒng)的射頻輸入信號，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運行軌跡的空域態(tài)勢，按照標(biāo)準協(xié)議編碼組幀形成符合要求的本機載機參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送至被測系統(tǒng)運行低頻信息激勵模塊，同時接收被測系統(tǒng)運行低頻信息激勵模塊反饋的待評估系統(tǒng)的射頻輸入信號回傳至建模單元輸出顯示。
[0086]被測系統(tǒng)運行低頻信息激勵模塊接收和解析本機狀態(tài)信息解析模塊的本機載機參數(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估系統(tǒng)的低頻激勵數(shù)據(jù)。
[0087]仿真單元的總體功能包括:
[0088]a)態(tài)勢信息解析；
[0089]b)它機載機參數(shù)信息、本機載機參數(shù)信息生成；
[0090]c)它機載機參數(shù)信息、本機載機參數(shù)信息通過配置輸出及狀態(tài)顯示；
[0091 ] d)實時空域它機1090ES報文信息生成；
[0092]e)實時空域它機ADS-B out射頻信號輸出；
[0093]f)實時空域它機應(yīng)答射頻信號輸出；
[0094]g)實時空域它機詢問射頻信號輸出；
[0095]h)空域它機射頻信號輸出狀態(tài)顯示。
[0096]空域態(tài)勢顯示單元是基于上位機的X-Plane軟件平臺，軟件各視角、配置窗口等實際顯示畫面如圖6所示，具備的主要能力包括:
[0097]a)無人機空域綜合飛行安全管控運行環(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；
[0099]c)具備本機和它機的飛機狀態(tài)、飛行軌跡等目標(biāo)信息的顯示能力；
[0100]d)具備本機、空域它機貼圖的配置能力(包含軍用運輸機、民航客機、通航飛機、戰(zhàn)斗機、無人機五種選擇)
[0101]e)具有記錄、回放功能。
[0102]無人機空域綜合飛行安全管控演示驗證平臺的軟件組成如圖4所示，負責(zé)任務(wù)調(diào)度、管理，實現(xiàn)運行環(huán)境的建模、空域態(tài)勢的顯示、載機運行參數(shù)信息的生成、空域它機空管射頻信號信息的生成。
[0103]a)本機狀態(tài)信息解析軟件具備功能(即本機狀態(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:將解析后的載機信息按照內(nèi)部協(xié)議完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，并通過3個RS422串口對外輸出；
[0106]3)狀態(tài)配置:提供人機交互的控制界面對載機參數(shù)輸出通道進行配置，并將配置信息按照內(nèi)部協(xié)議通過RS232串口對外輸出；
[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信息中ADS-B相關(guān)信息生成實時的空域它機1090ES報文信息(空中位置ES、空中速度ES、飛機標(biāo)識ES、地面位置ES)；
[0111]3)數(shù)據(jù)發(fā)送:將生成的1090ES報文信息、空域它機的其他信息按照內(nèi)部協(xié)議通過內(nèi)部總線輸出。
[0112]本專利構(gòu)建了無人機空域綜合飛行安全管控演示驗證平臺，實現(xiàn)了面向無人機空域綜合的飛行安全管控能效評估，突破基于典型運行場景的系統(tǒng)運行能效評估、基于典型運行場景的實時多模空管射頻信號模擬、基于被測系統(tǒng)接口的載機參數(shù)輸出實時配置等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)對系統(tǒng)提供任意可配置的基于運行環(huán)境的ARINC 429、RS422、I/0等載機運行參數(shù)信號和它機實時射頻空管信號，并通過3D空域態(tài)勢評估分析，驗證系統(tǒng)運行品質(zhì)，其評估流程如下:
[0113]a)建模單元依據(jù)不同典型飛行場景建模需求，通過基于時刻的軌跡規(guī)劃完成包含本機運行軌跡，多架次、多類型空域它機運行軌跡的空域態(tài)勢構(gòu)建；
[0114]b)仿真單元接收并解析建構(gòu)的空域態(tài)勢(本機/它機數(shù)據(jù))，將其轉(zhuǎn)換模擬可激勵系統(tǒng)運行的實時無線電高度、氣壓高度、經(jīng)瑋度等載機參數(shù)信息，同時，平臺可根據(jù)要求模擬不同類型的空管射頻信號，將這些低頻、射頻信號發(fā)送至待評估設(shè)備系統(tǒng)，實現(xiàn)受評估系統(tǒng)的激勵輸入。
[0115]c)仿真單元接收待評估系統(tǒng)的輸出信號(低頻、射頻信號)并解析處理，提取本機和它機的飛行參數(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、本機和它機的飛行參數(shù)信息輸出至空域態(tài)勢顯示單元。
[0117]e)空域態(tài)勢顯示單元收到所有本機、它機飛行參數(shù)信息后，通過多種機種、視角切換、目標(biāo)信息顯示等手段反映空域態(tài)勢及本機運行情況，可直觀顯示多架飛機的空中防撞告警、空情態(tài)勢感知等等實時安全信息，實現(xiàn)典型場景下的系統(tǒng)飛行安全管控能效評估。
[0118]可以理解的是，對本領(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)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種無人機空域綜合飛行安全管控演示驗證平臺，包括建模單元、仿真單元和空域態(tài)勢顯示單元，其特征在于: 所述建模單元用于依據(jù)不同飛行場景建模需求，通過基于時刻的軌跡規(guī)劃構(gòu)建本機運行軌跡的空域態(tài)勢和它機運行軌跡的空域態(tài)勢并發(fā)送給仿真單元和空域態(tài)勢顯示單元;還用于將仿真單元提取的待評估系統(tǒng)的本機飛行參數(shù)信息、它機飛行參數(shù)信息發(fā)送給空域態(tài)勢顯示單元； 所述仿真單元包含空域狀態(tài)信息解析模塊、空域它機空管射頻信號仿真接收/發(fā)射模塊、本機狀態(tài)信息解析模塊和被測系統(tǒng)運行低頻信息激勵模塊； 所述空域狀態(tài)信息解析模塊用于對建模單元輸出的它機運行軌跡的空域態(tài)勢進行解析生成它機載機參數(shù)信息和空管射頻信號后通過所述空域它機空管射頻信號仿真接收/發(fā)射模塊發(fā)射給待評估系統(tǒng)，同時對所述空域它機空管射頻信號仿真接收/發(fā)射模塊接收的待評估系統(tǒng)輸出的信號進行解析提取它機飛行參數(shù)信息回傳至建模單元； 所述本機狀態(tài)信息解析模塊用于對建模單元輸出的本機運行軌跡的空域態(tài)勢進行解析后生成本機載機參數(shù)信息通過所述被測系統(tǒng)運行低頻信息激勵模塊發(fā)送給測試系統(tǒng)，同時對所述被測系統(tǒng)運行低頻信息激勵模塊接收的待評估系統(tǒng)輸出的信號進行解析提取本機飛行參數(shù)信息回傳至建模單元； 所述空域態(tài)勢顯示單元用于接收建模單元輸出的本機運行軌跡的空域態(tài)勢和它機運行軌跡的空域態(tài)勢、本機飛行參數(shù)信息、它機飛行參數(shù)信息，從多種角度對空域態(tài)勢及本機運tx情況進彳丁顯不，完成對待評估系統(tǒng)的評估。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機空域綜合飛行安全管控演示驗證平臺，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)信息后進行手動配置構(gòu)建本機運行軌跡的空域態(tài)勢和它機運行軌跡的空域態(tài)勢。3.據(jù)權(quán)利要求2所述一種無人機空域綜合飛行安全管控演示驗證平臺，其特征在于所述建模參數(shù)信息包含: 1)本機S模式設(shè)置； 2)本機飛行標(biāo)識設(shè)置； 3)本機運行狀態(tài)設(shè)置； 4)基于時刻的本機經(jīng)瑋度設(shè)置； 5)基于時刻的本機無線電高度設(shè)置； 6)基于時刻的本機氣壓高度設(shè)置； 7)它機類型設(shè)置； 8)它機S模式設(shè)置； 9)它機空管信發(fā)射功率設(shè)置； 10)它機飛行標(biāo)識設(shè)置； 11)基于時刻的它機經(jīng)瑋度設(shè)置； 12)基于時刻的它機無線電高度設(shè)置； 13)基于時刻的它機氣壓高度設(shè)置。4.據(jù)權(quán)利要求3所述一種無人機空域綜合飛行安全管控演示驗證平臺，其特征在于所述建模單元根據(jù)所述建模參數(shù)信息通過以下計算完成本機運行軌跡的空域態(tài)勢的建模: 1)基于時刻的本機垂直速度計算； 2)基于時刻的本機航向計算； 3)基于時刻的本機地速計算； 通過以下計算完成它機運行軌跡的空域態(tài)勢的建模: 1)基于時刻的它機垂直速度計算； 2)基于時刻的它機航向計算； 3)基于時刻的它機地速計算； 4)基于時刻的它機相對與本機的距離計算； 5)基于時刻的它機相對與本機的方位計算。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機空域綜合飛行安全管控演示驗證平臺，其特征在于所述本機載機參數(shù)信息包含本機的無線電高度、氣壓高度、經(jīng)瑋度，所述它機載機參數(shù)信息包含它機的無線電高度、氣壓高度、經(jīng)瑋度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機空域綜合飛行安全管控演示驗證平臺，其特征在于所述被測系統(tǒng)運行低頻信息激勵模塊通過ARINC 429總線、RS422總線或者I/O總線與待評估系統(tǒng)相連。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機空域綜合飛行安全管控演示驗證平臺，其特征在于所述空域它機空管射頻信號仿真接收/發(fā)射模塊通過內(nèi)部總線與待評估系統(tǒng)相連。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機空域綜合飛行安全管控演示驗證平臺，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空域綜合飛行安全管控演示驗證平臺，包括建模單元、仿真單元和空域態(tài)勢顯示單元，所述建模單元用于構(gòu)建空域態(tài)勢，所述仿真單元用于對空域態(tài)勢進行解析發(fā)送給待評估系統(tǒng)，再將待評估系統(tǒng)輸出的信號進行解析回傳至建模單元；所述空域態(tài)勢顯示單元用于從多種角度對空域態(tài)勢及本機運行情況進行顯示，完成對待評估系統(tǒng)的評估。本發(fā)明通過建立若干無人機典型運行場景，利用人在回路的仿真運行，驗證系統(tǒng)在不同應(yīng)用架構(gòu)下的運行品質(zhì)，分析關(guān)鍵性能參數(shù)變化對系統(tǒng)運行能效影響，支撐系統(tǒng)為達到最終需求指標(biāo)而進行的架構(gòu)設(shè)計、性能參數(shù)不斷迭代優(yōu)化，為技術(shù)最終轉(zhuǎn)化為可保障無人機全天候安全飛行的態(tài)勢感知與威脅避讓裝備奠定基礎(chǔ)。
【IPC分類】G05B17/02
【公開號】CN105487409
【申請?zhí)枴緾N201610066023
【發(fā)明人】朱楠, 徐丁海, 陳東, 張鋒烽
【申請人】中國航空無線電電子研究所
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月29日