在航天試驗任務(wù)中,測控系統(tǒng)完成對航天器的跟蹤測量并實施控制,測控系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)是分析與鑒定制導(dǎo)系統(tǒng)精度的關(guān)鍵,同時還是安全控制、監(jiān)控顯示等任務(wù)的重要信息源。然而測控系統(tǒng)中各測控設(shè)備由于電氣、制造工藝、器件老化等原因會給其測量引入誤差,從而影響到測控系統(tǒng)的精度和可靠性。
新研或改造的測控設(shè)備在正式投入使用前,必須對其進行性能檢驗和精度鑒定,以評估其性能指標是否滿足要求,是否具備完成任務(wù)的能力。這時候,無人機校飛的重要性就凸現(xiàn)出來了。
無人機校飛對航天試驗的必要性及優(yōu)勢
多年的實踐表明,對測控設(shè)備進行精度鑒定是非常必要的工作,而校飛是對測控設(shè)備進行精度鑒定的重要手段,是動態(tài)條件下考核測控設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)指標、確保測控設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的有效途徑,它貫穿于測控設(shè)備的整個生命周期,是航天試驗任務(wù)中不可缺少的重要環(huán)節(jié),也是測控系統(tǒng)建設(shè)的一項重要工作。
利用無人機進行測控設(shè)備的精度鑒定主要有以下幾個方面的優(yōu)點:
1) 可以直接將無人機配備至部隊,降低校飛任務(wù)的協(xié)調(diào)難度和周期;
2) 無人機在設(shè)備現(xiàn)場,不需要進行機載GPS數(shù)據(jù)的傳遞,降低了數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)帶來的困難和現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理的時間,也便于機載數(shù)據(jù)分析;
3) 無人機操作簡便,受制約條件少,設(shè)備維護方便,實施流程簡單,根據(jù)校飛需要,一天內(nèi)可以多架次起落,試驗周期短;
4) 航路設(shè)計靈活、可以現(xiàn)場完成航路設(shè)計,根據(jù)任務(wù)鑒定的需要可以進行各種機動飛行有助于完成對設(shè)備的各種性能考核。
5) 根據(jù)需要可以進行多架飛機同空域隊列飛行,有助于完成對設(shè)備多目標跟蹤性能和精度的檢驗。
無人機校飛過程
無人機校飛系統(tǒng)主要由無人機平臺、任務(wù)載荷、無人機測控站、GPS差分基準站、無人機發(fā)射設(shè)備和保障設(shè)備等組成。
任務(wù)開始前,地面測控站根據(jù)任務(wù)需求進行航跡規(guī)劃;
無人機起飛后,地面測控站控制無人機飛行,實時顯示無人機下傳的飛行航跡信息;任務(wù)載荷GPS測量設(shè)備接收衛(wèi)星信號,同時將GPS測量數(shù)據(jù)下傳至無人機地面測控站,任務(wù)載荷合作目標發(fā)射測量信號,并將工作狀態(tài)參數(shù)經(jīng)機載數(shù)據(jù)鏈下傳至地面測控站載;
校飛任務(wù)執(zhí)行過程中,無人機地面測控站就近接入試驗信息網(wǎng),受校飛任務(wù)指揮控制中心的統(tǒng)一指揮調(diào)度。無人機地面測控站通過網(wǎng)絡(luò)實時傳輸?shù)孛嬲竟ぷ鳡顟B(tài)信息、無人機狀態(tài)信息和機載GPS測量數(shù)據(jù)至指揮控制中心,供任務(wù)中心航跡顯示、數(shù)據(jù)處理和指揮決策使用;差分基準站接收GPS衛(wèi)星信號并實時記錄GPS原始測量數(shù)據(jù),在差分基準站具備與無人機地面測控站網(wǎng)絡(luò)通信的條件下,傳輸?shù)孛鍳PS原始測量數(shù)據(jù)至無人機地面測控站,供事后GPS數(shù)據(jù)處理使用;
任務(wù)結(jié)束時,無人機地面測控站使用飛行控制軟件向無人機發(fā)送開傘控制指令,無人機響應(yīng)指令后進行無人機回收;
任務(wù)結(jié)束后,收集機載GPS原始測量數(shù)據(jù)和地面差分基準站GPS原始測量數(shù)據(jù),在地面測控站進行數(shù)據(jù)處理,提供精度鑒定比對標準數(shù)據(jù),以實現(xiàn)對測控設(shè)備的精度分析和評定。
校飛難點及解決辦法
目前無人機飛控系統(tǒng)主要靠機載GPS提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)為無人機導(dǎo)航,而機載GPS大部分為導(dǎo)航接收機,精度較差,容易受電磁干擾。為了改善和提高無人機飛控系統(tǒng)的安全性及可靠性,充分利用系統(tǒng)資源,在系統(tǒng)設(shè)計中將任務(wù)載荷中的高精度GPS數(shù)據(jù)引入飛行控制系統(tǒng)。
無人機起飛后電源系統(tǒng)處于不可控狀態(tài),無法對載荷設(shè)備實現(xiàn)斷電,不利于系統(tǒng)開展相關(guān)試驗,同時一旦無人機出現(xiàn)故障,無法保障載荷設(shè)備的供電安全。因此為保證機載電源安全可靠供電,為機載供電系統(tǒng)增加控制開關(guān),由遙控指令控制任務(wù)載荷電源的開關(guān)。 機載電源經(jīng)整流變換輸出28V直流電,通過地面遙控操縱發(fā)出任務(wù)電源開關(guān)的遙控指令,飛控器接收遙控指令后控制開關(guān)給任務(wù)設(shè)備供電與斷電。這樣可實現(xiàn)在執(zhí)行任務(wù)過程中,根據(jù)需要隨時對機上任務(wù)設(shè)備進行統(tǒng)一或單獨供斷電,大大增強了校飛系統(tǒng)的用電安全。(來源:UAS)
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