一种用于无人机监管的技术方案,该文是关于技术方案类在职研究生论文范文跟无人机和技术方案和监管方面论文范例.
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[摘 要] 随着无人机在各领域上的广泛应用,无人机监管存在的问题逐渐显现.针对未来无人机发展和监管,提出一种可使无人机主动远离禁飞区的技术方案.该方案在无人机上安装标准化的监管遥控指令接收器,在禁飞区部署监管遥控指令发射塔,当无人机飞临禁飞区时,飞行控制系统将接收到监管遥控指令,控制无人机主动飞离禁飞区域,以保证禁飞区安全.该方法还可以与其他技术手段综合使用,以实现无人机的有效监管.
[关键词] 无人机；空域管制；监管遥控指令；禁飞区
中图分类号：TP72 文献标志码：A 文章编号：1008-1739（2017）23-73-2
1 引言
无人机[1]是指利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机.随着技术进步和战争的需求,无人机已逐渐发展为世界各国,尤其是发达国家武器装备中的重要组成部分之一,并且从军事领域逐渐扩展到工业领域、民用领域与科学研究领域.
在无人机产业蓬勃发展的同时,其面临的监管问题也日益突出[2].据统计,在2017 年4 月份短短17 天之内,成都双流机场附近就出现了至少9 起无人机在机场禁飞区“黑飞”事件,导致100 多趟航班受影响；5 月1 日,昆明长水机场也被无人机干扰,多个航班备降到成都、重庆和贵阳等地,给乘客出行造成极大不便.因此,如何采取有效的行政和技术手段,限制无人机在禁飞区活动,是目前亟待解决的问题.
针对无人机监管,管理部门出台了相应的行政法规,如无人机实名注册、区域管控及雷达实时探测等[3].本文将针对无人机的未来发展和技术监管开展研究,提出一种可使无人机主动远离禁飞区的方案.
2 无人机系统组成
无人机系统一般由以下几个部分组成.
① 无人机机体：一般采用轻质物料制造,以减轻无人机的机体重量,降低能耗,提高负载能力和续航时间.机体的物理形态和重量与无人机的具体用途相关,消费型无人机有的不到1 kg,而一些特殊用途的无人机则可达几千千克.
② 飞行控制系统：简称飞控,是无人机的核心部件,主要用于稳定机体姿态,并控制无人机按指定的航迹飞行.飞控系统一般需要配置GPS 或北斗模块用于位置和高度感知；配置陀螺仪、加速度计和气压计等用于姿态的感知；配置主控器用于根据感知的信息调整机体的状态.飞行控制系统一般依据遥控指令控制飞机的状态,当收不到遥控指令时,则按预案执行,如返航或自毁等.
③ 推进系统：为无人机提供飞行动力的部分,主要包括电池、电机及旋翼等.
④ 遥控接收器：让无人机接收由地面遥控器发出的遥控指令信号,并将接收到的指令发送给飞行控制器.
⑤ 任务系统：装载在无人机上用于执行特定任务的设备,如用于普通照相的光学相机和用于喷洒农药的设备等.
⑥ 地面遥控器：主要用于向无人机发送指令,远程控制无人机的飞行轨迹和任务状态.
3 无人机技术监管方法
技术监管[4]的目的是限制无人机在禁飞区活动,对无人机实施技术监管的方法主要有以下几类：
① 雷达探测：利用雷达对禁飞区进行扫描和探测,一旦发现目标,则采用相应的技术手段迫使无人机飞离禁飞区或直接击毁,或主动采取规避措施,最大限度地降低可能造成的危害.优点是对无人机的具体形态和技术特征敏感,可及时发现绝大部分目标,避免因无人机造成的直接危害,主要缺点是不能事先预防,而且发现目标后处理较慢,可能造成较大的间接损失.
② 无线电干扰：通过干扰无人机的无线遥控指令信道,致使无人机在禁飞区上空无法正常飞行.这种方法的主要缺点是无法控制无人机的返航路线,及时消除安全隐患,而且为了实施有效的干扰,需要的干扰功率较大,可能会对其他电子系统造成影响.
③ 集中监管：强制在无人机上安装电子设备,实时向区域管制中心上报位置状态,区域管制中心一旦发现无人机处于禁飞区域边沿,则通知无人机进行规避,主要缺点是需要对无人机进行改装.
目前以上几种措施均有应用,且取得了明显的效果.但仍然存在监管成本高、时效性差、发现后不能及时处理等不足之处,因此还需要针对未来的发展,进一步研究更行之有效的技术手段.
4 基于统一技术标准的无人机监管
目前的技术手段之所以无法及时、高效地对无人机实施管控,其关键原因之一是无人机在发展过程中没有遵循统一的技术标准.因此从长远发展来看,应从统一技术标准的角度出发,探索行之有效的监管方法.基于这一思路,提出一种可使无人机主动规避禁飞区的方法,如图1 所示.
① 无人机配置2 个遥控指令接收信道,一个接收常规地面遥控器指令[5],另一个则接收监管遥控指令；
② 制定统一技术标准,规范监管遥控指令格式和无人机响应该类指令的基本要求,以及无人机接收该指令信号的能力（灵敏度）,所有厂家生产的无人机必须遵循该标准；
③ 在禁飞区或临时禁飞区架设监管遥控指令发射器,进行不间断广播,发射功率确保无人机在距离禁飞区一定距离时能有效接收到监管指令,禁飞区边界根据需要在指令中设定；④ 无人机一旦接近禁飞区[6],则会同时收到监管遥控指令和常规地面遥控指令,无人机飞行控制系统按监管遥控指令优先的原则,控制无人机主动远离禁飞区.
采用这种方法的主要优点有：① 无人机和用于监管的设备均遵循统一的技术标准,无人机生产成本和技术监管成本可得到较好的控制；② 无人机在接近禁飞区时就会主动规避,从根本上杜绝由于地面操作者主观故意或误操作造成的危害.
5 结束语
无人机是符合国家产业政策的新技术,其监管问题也日益严峻.本文提出了一种基于统一标准的无人机监管的方案,在禁飞区设置发射塔进行不间断发送监管遥控指令,无人机安装标准化的监管遥控指令接收器,使无人机主动规避禁飞区.本文提出的方法由于涉及到统一技术标准的问题,还需要详细地制定一个合适的技术标准,这不是朝夕之间就能达成的,因此更适合于未来无人机的发展和监管.对于现有无人机的有效监管,仍然需要综合采用多种技术手段.
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