超音速无人机超视距通讯和安全控制系统技术方案

本公开提供一种超音速无人机超视距通讯和安全控制系统，包括：设置在无人机上的远程控制子系统和安全控制子系统，以及设置在地面的地面控制子系统，远程控制子系统和安全控制子系统通过铱星通讯网络实现数据传输，安全控制子系统，用于在远程控制子系统故障时，实现发动机关车、降落伞应急开伞和数据回传。本公开提供的超音速无人机超视距通讯和安全控制系统通过铱星通讯网络的全方位的数据通信能力，地面控制子系统可以更好地对超音速无人机进行安全监测及应急控制，在铱星通信网络的有效通讯范围内，通信距离的限制将不复存在，超音速无人机将在军事作战、侦查监测、靶标模拟、地理勘测、抢险救灾等领域拥有更加广泛的应用。

UAV Communication and safety control system for UAV

The invention discloses a supersonic UAV over-the-horizon communication and safety control system, which comprises a remote control subsystem and a safety control subsystem arranged on the UAV, and a ground control subsystem arranged on the ground, and a remote control subsystem and a safety control subsystem which realize data transmission through an iridium satellite communication network. Safety control subsystem is used to realize engine shutdown, parachute emergency opening and data transmission when remote control subsystem fails. Over-the-horizon communication and safety control system of the supersonic UAV provided in the present disclosure has omni-directional data communication capability through Iridium satellite communication network, and the ground control subsystem can better perform safety monitoring and emergency control for the supersonic UAV. Within the effective communication range of the iridium satellite communication network, the communication distance limitation will be imposed. No longer exist, supersonic UAVs will be more widely used in military operations, surveillance, target simulation, geographic survey, rescue and disaster relief and other fields.

【技术实现步骤摘要】
超音速无人机超视距通讯和安全控制系统
本公开涉及飞行器超视距通讯和安全监测
，尤其涉及一种超音速无人机超视距通讯和安全控制系统。
技术介绍
随着人类航空进入超音速时代，超音速无人机也应运而生，其具有小展弦比、机动性能高、隐身性能好等特点。它最早作为靶机在部队训练和新武器试验定型中起到了不可替代的作用。由于第四代超音速战斗机具备超音速巡航、超机敏性和低可探测性等特点，其对现有防空武器系统的战技术性能提出了更高的挑战，也对如何有效的模拟这些空中目标提出了更高的要求。因此研制能够有效模拟第四代战斗机速度-高度特性、机动特性和隐身特性的高性能靶机成为了研制防空武器系统中的关键环节。随着航空技术的进步以及气动设计的不断优化，航空飞行器的巡航速度、续航半径、续航时间都有显著的提升。同亚音速无人机相比，超音速无人机的整体战术技术指标有更一步的提高，包括隐身性能更好、飞行性能和机动性能更高，飞行包线更加宽广，机载设备更加先进，武器更加强大，航程和作战半径更远，能够执行更加广泛任务等。然而，在实现本公开的过程中，本申请专利技术人发现，目前已有的视距监控系统包括无线数传系统、无线图传系统以及2.4G手持遥控系统等，有效监测范围从100m到300km不等，一般有效距离在100km以内。超音速无人机的航程半径一般可达1000km左右，现有的视距通讯系统由于监测范围的有限性，已经无法满足超音速无人机巡航速度和续航半径的要求，无法有效实现超音速无人机实时的遥控遥调、参数调整、数据回传以及安全监测等；并且在超音速无人机遇到紧急突发情况(例如：包括空中停车、姿态失稳、信号遮挡等)时，无法有效控制超音速无人机实现应急开伞、紧急迫降以及航线调整等动作，容易导致超音速无人机机体损坏、设备损伤、人身伤害等各种突发性安全问题。公开内容(一)要解决的技术问题基于上述技术问题，本公开提供一种超音速无人机超视距通讯和安全控制系统，以缓解现有的视距通讯系统由于监测范围的有限性，无法满足超音速无人机巡航速度和续航半径的要求，无法有效实现超音速无人机实时的遥控遥调、参数调整、数据回传以及安全监测等供能；并且在超音速无人机遇到紧急突发情况时，无法有效控制超音速无人机实现应急开伞以及紧急迫降等动作，容易导致超音速无人机机体损坏、设备损伤、人身伤害等各种突发性安全问题。(二)技术方案本公开提供一种超音速无人机超视距通讯和安全控制系统，包括：远程控制子系统，设置在无人机上，其通过铱星通讯网络发送遥测信息和安全监测信息，接收并解析遥控遥调指令和应急指令；安全控制子系统，设置在无人机上，与发动机和降落伞连接，且与所述远程控制子系统连接，用于在所述远程控制子系统故障时，实现发动机关车、降落伞应急开伞和所述遥测信息及所述安全监测信息回传；以及地面控制子系统，其通过所述铱星通讯网络接收并处理所述远程控制子系统传输的所述遥测信息和所述安全监测信息，并向所述远程控制子系统发送所述遥控遥调指令和所述应急指令。在本公开的一些实施例中，其中：所述远程控制子系统包括：铱星通讯天线，其与所述铱星通讯网络连接，用于发送所述遥测信息和所述安全监测信息，并接收所述遥控遥调指令和所述应急指令；所述地面控制子系统包括：地面铱星通讯天线，其与所述铱星通讯网络连接，用于接收所述遥测信息和所述安全监测信息，并发送所述遥控遥调指令和所述应急指令。在本公开的一些实施例中，其中：所述远程控制子系统还包括：机载收发装置，与所述铱星通讯天线连接，用于数据传输及格式转换；以及主控计算机，与所述机载收发装置连接，用于对所述机载收发装置传输的所述遥控遥调指令和所述应急指令进行解析处理，并将采集的所述遥测信息和所述安全监测信息发送至所述机载收发装置；所述安全控制子系统包括：安全控制装置，其中：所述安全控制装置与所述主控计算机连接，且与所述主控计算机定时收发数据，接收并备份存储所述主控计算机回传的所述遥测信息和所述安全监测信息，并根据其与所述主控计算机的通讯数据判断主控计算机的工作状态，判断是否需要介入无人机的应急控制；所述安全控制装置与所述发动机和所述降落伞连接，其在所述主控计算机出现故障时，实现发动机关车与降落伞应急开伞；所述安全控制装置还与所述机载收发装置连接，用于在所述主控计算机故障时，将备份存储的所述遥测信息和所述安全监测信息发送至所述地面控制子系统。在本公开的一些实施例中，其中：所述机载收发装置将所述遥测信息和所述安全监测信息转换成用于铱星通讯网络传输的数据流，并通过所述铱星通讯天线，将该数据流以微波形式传输至所述铱星通讯网络中；以及所述机载收发装置将所述铱星通讯天线接收的微波信号，解析成二进制码，传输至所述主控计算机。在本公开的一些实施例中，所述铱星通讯天线包含两个，两个所述铱星通讯天线分别设置在无人机机身顶部和机腹底部，所述机载收发装置通过两个所述铱星通讯天线分别定时向铱星通讯网络发送连接信号，以实现和铱星通讯网络的无缝连接。在本公开的一些实施例中，所述地面控制子系统还包括：地面收发装置，与所述地面铱星通讯天线连接，用于数据传输及格式转换；地面指挥控制设备，与所述地面收发装置连接，用于接收并处理所述遥测信息和所述安全监测信息，以及将所述遥控遥调指令和所述应急指令传输至所述地面收发装置；以及地面交互平台，与所述地面指挥控制设备连接，用于显示所述遥测信息和所述安全监测信息，以及生成所述遥控遥调指令和所述应急指令，实现任务规划和航迹显示、飞行监视与控制、链路监视与控制以及数据管理。在本公开的一些实施例中，其中：所述地面收发装置将所述遥控遥调指令和所述应急指令转换成用于铱星通讯网络传输的数据流，并通过所述地面铱星通讯天线，将该数据流以微波形式传输至所述铱星通讯网络中；以及所述地面收发装置将所述地面铱星通讯天线接收的微波信号，解析成二进制码，传送至所述地面指挥控制设备。在本公开的一些实施例中，所述地面控制子系统为电子舱，其中：所述地面铱星通讯天线设置在舱顶；所述地面收发装置、所述地面指挥控制设备以及所述地面交互平台安装于舱内；所述地面收发装置通过网络接口与所述地面交互平台完成所述遥控遥调指令、所述应急指令、所述遥测信息和所述安全监测信地收发；所述地面交互平台设置多个操作席位，该操作席位包括：主控席位，用于下达所述遥控遥调指令和所述应急指令；以及辅助席位，用于配合完成其他目标参数的监视。在本公开的一些实施例中，其中：所述遥测信息包括：超音速无人机上的传感器数据和任务载荷数据；所述安全监测信息包括：超音速无人机当前姿态数据、发动机转速、飞行速度和飞行高度。在本公开的一些实施例中，其中：所述安全监测信息还包括：超音速无人机当前地理位置信息；所述安全控制子系统还包括：GNSS天线，该GNSS天线用于接收超音速无人机当前地理位置信息；和/或所述GNSS天线包含两个，两个所述GNSS天线设置在无人机机身的顶部，所述安全控制装置通过两个GNSS天线分别定时向全球定位系统网络发送连接信号，接收当前无人机位置信息，并解算出当前无人机地理位置数据和当前无人机机头航向，其中两个所述GNSS天线的间距不小于1m。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开提供的超音速无人机超视距通讯和安全控制系统具有以下有益效果其中之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超音速无人机超视距通讯和安全控制系统，包括：远程控制子系统，设置在无人机上，其通过铱星通讯网络发送遥测信息和安全监测信息，接收并解析遥控遥调指令和应急指令；安全控制子系统，设置在无人机上，与发动机和降落伞连接，且与所述远程控制子系统连接，用于在所述远程控制子系统故障时，实现发动机关车、降落伞应急开伞和所述遥测信息及所述安全监测信息回传；以及地面控制子系统，其通过所述铱星通讯网络接收并处理所述远程控制子系统传输的所述遥测信息和所述安全监测信息，并向所述远程控制子系统发送所述遥控遥调指令和所述应急指令。

【技术特征摘要】
1.一种超音速无人机超视距通讯和安全控制系统，包括：远程控制子系统，设置在无人机上，其通过铱星通讯网络发送遥测信息和安全监测信息，接收并解析遥控遥调指令和应急指令；安全控制子系统，设置在无人机上，与发动机和降落伞连接，且与所述远程控制子系统连接，用于在所述远程控制子系统故障时，实现发动机关车、降落伞应急开伞和所述遥测信息及所述安全监测信息回传；以及地面控制子系统，其通过所述铱星通讯网络接收并处理所述远程控制子系统传输的所述遥测信息和所述安全监测信息，并向所述远程控制子系统发送所述遥控遥调指令和所述应急指令。2.根据权利要求1所述的超音速无人机超视距通讯和安全控制系统，其中：所述远程控制子系统包括：铱星通讯天线，其与所述铱星通讯网络连接，用于发送所述遥测信息和所述安全监测信息，并接收所述遥控遥调指令和所述应急指令；所述地面控制子系统包括：地面铱星通讯天线，其与所述铱星通讯网络连接，用于接收所述遥测信息和所述安全监测信息，并发送所述遥控遥调指令和所述应急指令。3.根据权利要求2所述的超音速无人机超视距通讯和安全控制系统，其中：所述远程控制子系统还包括：机载收发装置，与所述铱星通讯天线连接，用于数据传输及格式转换；以及主控计算机，与所述机载收发装置连接，用于对所述机载收发装置传输的所述遥控遥调指令和所述应急指令进行解析处理，并将采集的所述遥测信息和所述安全监测信息发送至所述机载收发装置；所述安全控制子系统包括：安全控制装置，其中：所述安全控制装置与所述主控计算机连接，且与所述主控计算机定时收发数据，接收并备份存储所述主控计算机回传的所述遥测信息和所述安全监测信息，并根据其与所述主控计算机的通讯数据判断主控计算机的工作状态，判断是否需要介入无人机的应急控制；所述安全控制装置与所述发动机和所述降落伞连接，其在所述主控计算机出现故障时，实现发动机关车与降落伞应急开伞；所述安全控制装置还与所述机载收发装置连接，用于在所述主控计算机故障时，将备份存储的所述遥测信息和所述安全监测信息发送至所述地面控制子系统。4.根据权利要求3所述的超音速无人机超视距通讯和安全控制系统，其中：所述机载收发装置将所述遥测信息和所述安全监测信息转换成用于铱星通讯网络传输的数据流，并通过所述铱星通讯天线，将该数据流以微波形式传输至所述铱星通讯网络中；以及所述机载收发装置将所述铱星通讯天线接收的微波信号，解析成二进制码，传输至所述主控计算机。5.根据权利要求4所述的超音速无人机超视距通讯和安全控制系统，所述铱星通讯天线包含两个，两个所述铱星通讯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈万里，李珂，王文剑，凡洪林，尚栢荣，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11