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大中型無人機空管話音VHF超短波電臺傳輸方案
來源:尖兵之翼 | 作者:成都星際遠航通信 | 發布時間: 2021-04-26 | 11807 次瀏覽 | 分享到:
國際民航組織(ICAO)規定了A3E通信協議用于ATC,該標準適用于控制塔臺與飛機之間的話音通信,同樣也適用于飛機與飛機之間的話音通....
  01 概 述   
       大中型無人機(例如大型任務飛機、物流無人機、載人無人機等)有與航管進行話音交互的應用需求。而在民航局航空器適航審定司2019年發布的《大型貨運無人機適航標準(草案)》中第HY.5001條明確規定了對貨運無人機需要進行空中交通管制(ATC:AirTraffic Control)。
       相較于有人機,無人機因為沒有飛行員直接在機上操作,除了自主飛行以外,所有機上的飛行及任務控制、偵測回傳、飛機狀態、飛行管制以及組網共享信息等,均需要可靠的通信系統作支撐。目前大多數的大中型無人機地面站操控人員無法實時獲知飛行區域的地面指揮站或空管塔臺的引導信息,尤其是語音指揮信息。本文即為解決該問題提供了一種可行的方案。
       國際民航組織(ICAO)規定了A3E通信協議用于ATC,該標準適用于控制塔臺與飛機之間的話音通信,同樣也適用于飛機與飛機之間的話音通信。因此,本文方案也可用于有人——無人機編隊飛行的空中交通管制。
  02 實現方案  
       機載超短波電臺(甚高頻VHF話音電臺)作為空中交通管制通信系統的重要組成部分。通過加裝該設備并進行適當的改裝即可實現空中交通管制話音的接入功能。其實現方案如下:
       無人機的ATC通信系統分為地面站話音控制器和VHF機載話音臺(以下簡稱“VHF話音臺”)兩部分。機載端為帶有數字話音接口的VHF甚高頻話音電臺,具備與指定頻率的機場塔臺(或其他飛機)互通的能力。機載端各設備連接方案如下所示(圖中灰色部分為需加裝VHF設備):

圖1  VHF無人機話音通信系統機載端方案
       傳統的VHF話音電臺為模擬語音調制,本方案中需要對模擬語音進行數字化,方案中采用聲碼話技術對模擬語音進行數字化,通過RS422或RS232接口送至遙控遙測數據鏈。當無人機收到塔臺或其他飛機發來ATC話音,VHF機載話音臺立即將話音數據傳送給數據鏈,由數據鏈發送至地面站進行應答和錄音。地面人員回復后,話音數據通過數據鏈傳送上來由RS422或RS232接口送至VHF機載話音臺,VHF話音臺隨即開始發射ATC話音信號,完成與塔臺或其他飛機的語音應答信息。
       上圖方案中,飛控可以通過控制命令對VHF話音臺進行參數注入,設置頻率和其他參數,這在無人機轉場飛行時尤為重要。
       地面端各設備連接方案如下所示(圖中灰色部分為需加裝設備):

圖2  VHF無人機話音通信系統地面端方案
       方案中,地面站不需要再加入VHF話音電臺。系統中只需要增加話音控制器即可。該設備實現模擬語音的數字化及數字語音的解碼(將無人機發送的語音數據信息解析為可懂的模擬話音),同時根據適航審定司的文件要求預留錄音接口。機載及地面端產品實物如下所示:

圖3VHF無人機話音通信系統地面端方案
        03 結 論  
       
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