CN113299121B - 一种可选有人或无人驾驶飞机的地面站系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种可选有人或无人驾驶飞机的地面站系统。所述系统包括运行中心地面站、至少一个基地机场地面站和至少一个分布机场地面站，所述运行中心地面站具有第一控制及管理权限，管理多个基地机场地面站，管控所有通信覆盖范围内运行的可选有人或无人驾驶飞机；所述基地机场地面站具有第二控制及管理权限，管理多个分布机场地面站，接收来自所述运行中心地面站的命令，管控多个机场的可选有人或无人驾驶飞机；所述分布机场地面站，具有第三控制及管理权限，接收来自所述运行中心地面站或/和所述基地机场地面站的命令，管控可选有人或无人驾驶飞机的停放或维护。

Description

一种可选有人或无人驾驶飞机的地面站系统
技术领域
本申请涉及无人机控制技术领域，具体涉及一种可选有人或无人驾驶飞机的地面站系统。
背景技术
可选有人/无人驾驶OPV(Optionally Piloted Vehicle)飞机是兼具有人驾驶飞行和无人自主飞行两种驾驶模式，因此兼备有人机安全可控和无人机应用范围广的优点。在无人机禁飞区域时可采用有人驾驶模式执行任务，而在驾驶员生理极限之外的情况时，可使用无人驾驶模式执行任务。因此OPV飞机同时具备有人机与无人机的优势，其应用场景丰富。
OPV飞机是一种新型别飞机，因在无人飞行模式下需要使用地面站来进行飞行控制与监控，当前地面站系统全部是针对无人机设计的，不适用于OPV飞机。
发明内容
本申请实施例提供一种可选有人或无人驾驶飞机的地面站系统，包括运行中心地面站、至少一个基地机场地面站和至少一个分布机场地面站，所述运行中心地面站具有第一控制及管理权限，管理多个基地机场地面站，管控所有通信覆盖范围内运行的可选有人或无人驾驶飞机；所述基地机场地面站具有第二控制及管理权限，管理多个分布机场地面站，接收来自所述运行中心地面站的命令，管控多个机场的可选有人或无人驾驶飞机；所述分布机场地面站具有第三控制及管理权限，接收来自所述运行中心地面站或/和所述基地机场地面站的命令，管控可选有人或无人驾驶飞机的放飞、着陆、停放或维护。
根据一些实施例，所述系统还包括一级地面站设备、二级地面站设备和三级地面站设备，所述一级地面站设备配备给授权的地面人员使用；所述二级地面站设备配备给远程指控员使用；所述三级地面站设备配备给远程飞行员或应急飞行员使用。
根据一些实施例，所述一级地面站设备为最低级别的地面站设备，包括计算机和显示器、物理按键、语音电台、网络和差分GPS设备，所述计算机和显示器用于监视所述可选有人或无人驾驶飞机的飞行数据；所述物理按键用于执行所述可选有人或无人驾驶飞机的起飞或复飞程序；所述语音电台用于与空中交通管制员进行语音通话；所述网络用于与所述可选有人或无人驾驶飞机通信；所述差分GPS设备用于辅助所述可选有人或无人驾驶飞机的着陆。
根据一些实施例，所述二级地面站设备包括计算机和多个显示器、输入设备、语音电台、VLOS及BLOS链路设备和差分GPS设备，所述计算机和多个显示器用于监视多架所述可选有人或无人驾驶飞机的飞行数据；所述输入设备用于指挥控制多架所述可选有人或无人驾驶飞机；所述语音电台用于与空中交通管制员进行语音通话；所述VLOS及BLOS链路设备用于与所述可选有人或无人驾驶飞机通信；所述差分GPS设备用于辅助所述可选有人或无人驾驶飞机的着陆。
根据一些实施例，所述三级地面站设备为最高级别的地面站设备，包括飞机操纵装置、执行器、语音电台、VLOS链路设备和差分GPS设备，所述飞机操纵装置用于应急飞行员操控所述可选有人或无人驾驶飞机；所述执行器用于执行交接/授权任务；所述语音电台用于与空中交通管制员进行语音通话；所述VLOS链路设备用于与所述可选有人或无人驾驶飞机通信；所述差分GPS设备用于辅助所述可选有人或无人驾驶飞机着陆。
根据一些实施例，所述第一控制及管理权限包括至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行计划管理、至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行控制与状态监控、增稳模式控制飞行、紧急情况直接链模式控制飞行以及与空中交通管制员通信。
根据一些实施例，所述运行中心地面站配置所述一级地面站设备、二级地面站设备和所述三级地面站设备，配备授权的地面人员、远程指控员、远程飞行员和应急飞行员。
根据一些实施例，所述第二控制及管理权限包括：至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行计划管理、至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行控制与状态监控、增稳模式控制飞行、紧急情况直接链模式控制飞行以及与空中交通管制员通信。
根据一些实施例，所述基地机场地面站包括一级地面站设备和三级地面站设备，配备授权的地面人员、远程飞行员和应急飞行员。
根据一些实施例，所述第三控制及管理权限包括：至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行控制与状态监控、与空中交通管制员通信，所述分布机场地面站包括一级地面站设备，配备授权的地面人员。
本申请实施例提供的技术方案，按运行需求设计的OPV飞机地面站系统，按其应用场景及等级分为运行中心地面站，基地机场地面站，分布机场地面站，各个不同等级的地面站配备不同的设备，具有不同等级的功能，同时配备不同等级的人员，方便灵活，满足OPV飞机的运行需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的一种可选有人或无人驾驶飞机的地面站系统功能组成框图。
图2是本申请实施例的一种运行中心地面站的地面站设备组成框图。
图3是本申请实施例的一种基地机场地面站的地面站设备组成框图。
图4是本申请实施例的一种可选有人或无人驾驶飞机的地面站系统工作流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
图1是本申请实施例的一种可选有人或无人驾驶飞机的地面站系统功能组成框图，系统100包括运行中心地面站10、至少一个基地机场地面站20和至少一个分布机场地面站30。
运行中心地面站10具有第一控制及管理权限，是最高级别的地面站，管理多个基地机场地面站20，管控所有通信覆盖范围内运行的可选有人或无人驾驶飞机，可与通信覆盖范围内的所有基地机场地面站及分布机场通信，进行多机任务指派，多机任务计划管理，飞机/飞行任务交接以及直接控制飞机飞行。
基地机场地面站20具有第二控制及管理权限，是比运行中心低一级别的地面站，管理多个分布机场地面站30，基地机场地面站与运行中心地面站通信，接收来自运行中心地面站10的命令，管控多个机场的可选有人或无人驾驶飞机，负责通信范围内飞机的控制与管理，飞机/飞行任务交接以及直接控制飞机飞行。
分布机场地面站30具有第三控制及管理权限，是最低级别的地面站，具有最小的控制权限，接收来自运行中心地面站10或/和基地机场地面站20的命令，管控可选有人或无人驾驶飞机的放飞、着陆、停放或维护。一个运行中心覆盖范围内可以有多个分布机场地面站，主要执行飞行转场、停放、维护等任务，与运行中心地面站及基地机场地面站通信，执行简单的控制指令，如引导飞机滑行，执行起飞/复飞程序
第一控制及管理权限包括至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行计划管理、至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行控制与状态监控、增稳模式控制飞行、紧急情况直接链模式控制飞行以及与空中交通管制员通信，可管理基地机场及分布机场所有可选有人或无人驾驶飞机。
增稳模式飞行即驾驶杆、脚蹬等控制量，传递给飞控计算机，由飞控计算机根据飞行控制律给出飞机出舵量。直接链模式是驾驶杆、脚蹬控制量不经飞控计算机运算，直接反映至出舵量上。
第二控制及管理权限包括至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行计划管理、至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行控制与状态监控、增稳模式控制飞行、紧急情况直接链模式控制飞行以及与空中交通管制员通信，可管理负责范围内分布机场所有可选有人或无人驾驶飞机。
第三控制及管理权限包括至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行控制与状态监控、与空中交通管制员通信。
可选有人或无人驾驶飞机的地面站系统还包括一级地面站设备、二级地面站设备和三级地面站设备。
一级地面站设备配备给授权的地面人员使用。二级地面站设备配备给远程指控员使用。三级地面站设备配备给远程飞行员或应急飞行员使用。
一级地面站设备为最低级别的地面站设备，包括但不限于计算机和显示器、物理按键、语音电台、网络和差分GPS设备。
计算机和显示器用于监视所述可选有人或无人驾驶飞机的飞行数据。物理按键用于执行可选有人或无人驾驶飞机的起飞或复飞程序。语音电台用于与空中交通管制员进行语音通话。网络用于与可选有人或无人驾驶飞机通信。差分GPS(Global PositioningSystem，全球定位系统)设备用于辅助所述可选有人或无人驾驶飞机的着陆。
二级地面站设备比一级地面站设备级别更高。二级地面站设备包括但不限于计算机和多个显示器、输入设备、语音电台、VLOS(Visual Line of Sigh，视距)及BLOS(BeyondLine of Sight，超视距)链路设备和差分GPS设备。
计算机和多个显示器用于监视多架所述可选有人或无人驾驶飞机的飞行数据。输入设备用于指挥控制多架可选有人或无人驾驶飞机。语音电台用于与空中交通管制员进行语音通话。VLOS及BLOS链路设备用于与所述可选有人或无人驾驶飞机通信。差分GPS设备用于辅助所述可选有人或无人驾驶飞机的着陆。
三级地面站设备为最高级别的地面站设备。三级地面站设备包括但不限于飞机操纵装置、执行器、语音电台、VLOS链路设备和差分GPS设备。飞机操纵装置与OPV飞机驾驶舱类似，包括显示器，操作杆、方向舵脚蹬、油门杆，控制开关等。
飞机操纵装置用于应急飞行员操控可选有人或无人驾驶飞机。执行器用于执行交接/授权任务。语音电台用于与空中交通管制员进行语音通话。VLOS链路设备用于与可选有人或无人驾驶飞机通信。差分GPS设备用于辅助可选有人或无人驾驶飞机着陆。
根据一些实施例，运行中心地面站配置一级地面站设备、二级地面站设备和三级地面站设备，如图2所示。一级地面站设备为最低级别的地面站设备，包括但不限于计算机和显示器、物理按键、语音电台、网络和差分GPS设备。二级地面站设备包括但不限于飞行监控计算机和多个显示器、输入设备、语音电台、VLOS(视距链路数据终端)及BLOS链路设备(超视距链路数据终端)和差分GPS设备。三级地面站设备包括但不限于飞机操纵装置、执行器、语音电台(例如空管话筒或/和音响)、VLOS链路设备和差分GPS设备。飞机操纵装置与OPV飞机驾驶舱类似，包括显示器，操作杆、方向舵脚蹬、油门杆，控制开关等。配备1级：授权的地面人员、2级：远程指控员、3级：远程飞行员和4级：应急飞行员。
根据一些实施例，基地机场地面站包括一级地面站设备和三级地面站设备，如图3所示。一级地面站设备为最低级别的地面站设备，包括但不限于计算机和显示器、物理按键、语音电台、网络和差分GPS设备。三级地面站设备包括但不限于飞机操纵装置、执行器、语音电台(例如空管话筒或/和音响)、VLOS(视距链路数据终端)和差分GPS设备。配备1级：授权的地面人员、3级：远程飞行员和4级：应急飞行员。
根据一些实施例，分布机场地面站包括一级地面站设备，配备1级：授权的地面人员。
其中1级人员：授权的地面人员具备以下权限。
通过VLOS/RLOS执行自动起飞程序。监视自动着陆，天气不好或故障条件下发出复飞指令。监视自动起飞及执行终止起飞。通过VLOS/RLOS远程滑行。飞机地面维护。无权限手动起飞或降落OPV。
2级人员：远程指控员具备以下权限。
同时控制多架飞机。仅使用高级别控制指令。负责ATC通信。进行控制权限交接。无权限手动起飞或降落。
3级人员：远程飞行员具备以下权限。
在风险等级高的飞行阶段监控飞机(如起飞，近进，着陆)。使用控制指令控制飞机飞行。与ATC通信。特殊情况下手动控制飞机着陆。有权限终止起飞或着陆。
4级人员：应急飞行员具备以下权限。
使用高级别指令执行起飞着陆。紧急情况下从远程操作员或远程飞行员处接管飞机。紧急情况下使用直接链控制方式控制飞机。
图4是本申请实施例的一种可选有人或无人驾驶飞机的地面站系统工作流程示意图。
如图4所示，运行中心地面站10的远程指控员根据任务要求，执行各可选有人或无人驾驶飞机的飞行计划加载，与空中交通管制员通信申请，授权确认后，发出本场飞机放飞信号，由飞行监控计算机进行处理，发送至链路设备地面终端，通过链路设备天线发射至飞机，飞机执行对应任务。
运行中心地面站10的远程指挥员时刻监控各飞机状态，在出现某架飞机出现异常，或飞行计划需要变更时，将控制权限移交至远程飞行员，在出现紧急情况时，将控制权限移交至应急飞行员。
在监控到飞机飞至基地机场地面站20控制范围且确认基地机场可接收飞机时，将控制权限移交至基地机场地面站20。在监控到飞机飞至分布机场地面站30监控范围内，通知分布机场地面站30做好降落准备，或不具备降落条件情况下，移交控制权限给分布机场地面站30的授权人员，进行复飞准备。
同时，远程指挥员发送高级别任务指令给分布机场地面站30及基地机场地面站20，分布机场地面站30及基地机场地面站20授权的地面人员与空管通信进行任务申请，经授权后，放飞飞机执行任务，任务正常情况下，完成任务执行，返航。
出现意外情况，由基地机场地面站20或运行中心地面站10的远程飞行员接管飞机，出现紧急情况下，由基地机场地面站20或运行中心地面站10的应急飞行员接管飞机。
以上实施例仅为说明本申请的技术思想，不能以此限定本申请的保护范围，凡是按照本申请提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本申请保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可选有人或无人驾驶飞机的地面站系统，包括：
运行中心地面站，具有第一控制及管理权限，管理多个基地机场地面站，管控所有通信覆盖范围内运行的可选有人或无人驾驶飞机；
至少一个基地机场地面站，具有第二控制及管理权限，管理多个分布机场地面站，接收来自所述运行中心地面站的命令，管控多个机场的可选有人或无人驾驶飞机；
至少一个分布机场地面站，具有第三控制及管理权限，接收来自所述运行中心地面站或/和所述基地机场地面站的命令，管控可选有人或无人驾驶飞机的放飞、着陆、停放或维护；
其中，所述第一控制及管理权限是最高级别的地面站，所述第二控制及管理权限级别低于所述运行中心地面站，所述第三控制及管理权限是最低级别的地面站；
一级地面站设备，配备给授权的地面人员使用；
二级地面站设备，配备给远程指控员使用；
三级地面站设备，配备给远程飞行员或应急飞行员使用；
所述运行中心地面包括所述一级地面站设备、所述二级地面站设备和所述三级地面站设备，配备授权的地面人员、远程指控员、远程飞行员和应急飞行员；
所述基地机场地面站包括所述一级地面站设备和所述三级地面站设备，配备授权的地面人员、远程飞行员和应急飞行员；
所述分布机场地面站包括所述一级地面站设备，配备授权的地面人员。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述一级地面站设备为最低级别的地面站设备，包括：
计算机和显示器，用于监视所述可选有人或无人驾驶飞机的飞行数据；
物理按键，用于执行所述可选有人或无人驾驶飞机的起飞或复飞程序；
语音电台，用于与空中交通管制员进行语音通话；
网络，用于与所述可选有人或无人驾驶飞机通信；
差分GPS设备，用于辅助所述可选有人或无人驾驶飞机的着陆。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述二级地面站设备包括：
计算机和多个显示器，用于监视多架所述可选有人或无人驾驶飞机的飞行数据；
输入设备，用于指挥控制多架所述可选有人或无人驾驶飞机；
语音电台，用于与空中交通管制员进行语音通话；
VLOS及BLOS链路设备，用于与所述可选有人或无人驾驶飞机通信；
差分GPS设备，用于辅助所述可选有人或无人驾驶飞机的着陆。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述三级地面站设备为最高级别的地面站设备，包括：
飞机操纵装置，用于应急飞行员操控所述可选有人或无人驾驶飞机；
执行器，用于执行交接/授权任务；
语音电台，用于与空中交通管制员进行语音通话；
VLOS链路设备，用于与所述可选有人或无人驾驶飞机通信；
差分GPS设备，用于辅助所述可选有人或无人驾驶飞机着陆。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一控制及管理权限包括：
至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行计划管理、至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行控制与状态监控、增稳模式控制飞行、紧急情况直接链模式控制飞行以及与空中交通管制员通信。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述第二控制及管理权限包括：
至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行计划管理、至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行控制与状态监控、增稳模式控制飞行、紧急情况直接链模式控制飞行以及与空中交通管制员通信。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述第三控制及管理权限包括至少一个可选有人或无人驾驶飞机的飞行控制与状态监控、与空中交通管制员通信。
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