一架造型引人注目的八翼“無(wú)人機(jī)”,伴著優(yōu)美的空中姿態(tài)首次在張北的民用無(wú)人機(jī)監(jiān)控技術(shù)研討會(huì)暨設(shè)備展示會(huì)上空盤(pán)旋?!斑@可不是一架普普通通的無(wú)人機(jī),而是抓獲‘黑飛’無(wú)人機(jī)操作者的空中警察。” 國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心副主任兼總工程師李景春說(shuō)。
“黑飛”情況嚴(yán)重 監(jiān)管勢(shì)在必行
近年來(lái),隨著國(guó)內(nèi)民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,技術(shù)不斷成熟,成本持續(xù)降低,無(wú)人機(jī)逐漸“飛入”尋常百姓家,但全國(guó)多地頻繁曝出的無(wú)資質(zhì)、未申請(qǐng)空域的無(wú)人機(jī)“黑飛”危險(xiǎn)事件,數(shù)量眾多的無(wú)人機(jī)難以做到全面監(jiān)管。無(wú)人機(jī)的飛行安全管控與行業(yè)發(fā)展的矛盾日益凸顯,無(wú)人機(jī)運(yùn)行安全和監(jiān)控成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。面對(duì)無(wú)人機(jī)的爆發(fā)式增長(zhǎng),建立系統(tǒng)的監(jiān)管體系刻不容緩?!氨M快研制出一套行之有效的空中無(wú)線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng),我們國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心責(zé)無(wú)旁貸?!崩罹按赫f(shuō)。
目前,在復(fù)雜城市環(huán)境下,針對(duì)無(wú)人機(jī)地面操作者的監(jiān)測(cè)定位,沒(méi)有特別有效的方法,大多采用的是地面測(cè)向定位設(shè)備。介紹。無(wú)人機(jī)操作者使用的遙控器,發(fā)射功率低、頻率高,在城市中,受到建筑物遮擋,測(cè)向和定位精度大幅度降低。此外,典型無(wú)人機(jī)遙控器發(fā)射跳頻信號(hào),抗干擾能力強(qiáng),難于測(cè)量和捕獲,客觀條件和現(xiàn)有技術(shù)水平嚴(yán)重制約了地面設(shè)備對(duì)無(wú)人機(jī)遙控器信號(hào)的監(jiān)測(cè)定位能力。李景春表示,“為解決上述問(wèn)題,我們就想到設(shè)計(jì)一個(gè)空中無(wú)線電監(jiān)測(cè)平臺(tái),對(duì)無(wú)人機(jī)地面操作者進(jìn)行定位?!?
攻堅(jiān)克難 設(shè)計(jì)過(guò)程一波三折
三個(gè)月的時(shí)間,對(duì)于一個(gè)開(kāi)創(chuàng)性的項(xiàng)目研究而言,緊張程度不言而喻。“我知道自己肩負(fù)的責(zé)任,也體會(huì)到那種與時(shí)間賽跑所帶來(lái)的心理壓力?!苯M長(zhǎng)夏楠臨危受命,壓力不小。在充分分析和研究系統(tǒng)研制過(guò)程中涉及到的技術(shù)難點(diǎn)和實(shí)施方案基礎(chǔ)上,研究團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作,立即投入到各自領(lǐng)域中。其中,夏楠負(fù)責(zé)定位算法設(shè)計(jì)、總體方案制定和實(shí)施,鮑堯、王文帥憑借豐富經(jīng)驗(yàn)負(fù)責(zé)軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),還有能夠熟練操作控制無(wú)人飛行器的汪庭霽、胡中雨,大家都憋著一股勁,擰成一股繩,決心全力以赴、保質(zhì)保量的把這項(xiàng)工作完成好。
談到設(shè)計(jì)過(guò)程,夏楠回憶起剛剛經(jīng)歷的日子,無(wú)盡感慨?!跋到y(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的過(guò)程可謂一波三折,其中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)是確定測(cè)向方法,這也是系統(tǒng)的核心內(nèi)容。經(jīng)過(guò)前期的調(diào)研,兩種設(shè)計(jì)方案擺在大家面前,第一種是雙通道相關(guān)干涉測(cè)向方法,另一種是單通道比幅測(cè)向方法,兩者各有利弊。經(jīng)過(guò)大量理論和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析,我們最終選擇了單通道比幅測(cè)向作為該系統(tǒng)的核心測(cè)向算法。該方法穩(wěn)定性更強(qiáng),計(jì)算速度可以通過(guò)其他技術(shù)手段進(jìn)行補(bǔ)償,綜合各方面因素考慮,該方法比較適合應(yīng)用于空中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?!?
由于前期論證工作耗時(shí)相對(duì)較大,離預(yù)期完成時(shí)間越來(lái)越近了。炎炎烈日下測(cè)試,夜以繼日的鉆研成了研究小組接下來(lái)的工作常態(tài)。此后,他們陸續(xù)攻克了飛行器遙控收發(fā)系統(tǒng)變頻、監(jiān)測(cè)軟件遠(yuǎn)程控制、測(cè)向定位結(jié)果實(shí)時(shí)回傳等重要環(huán)節(jié),并進(jìn)行了大量的開(kāi)場(chǎng)測(cè)試。
空中監(jiān)測(cè)定位 精準(zhǔn)捕獲“黑飛”操作者
經(jīng)過(guò)近三個(gè)月緊鑼密鼓的研究實(shí)踐,中心研制的利用空中監(jiān)測(cè)平臺(tái)定位無(wú)人機(jī)地面操作者的空中無(wú)線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)問(wèn)世了,定位誤差僅在3米之內(nèi)。它掛載于八軸無(wú)人機(jī)空中平臺(tái)上,結(jié)合電子羅盤(pán)和GPS數(shù)據(jù),對(duì)遙控器跳頻信號(hào)進(jìn)行定位??罩袩o(wú)線電監(jiān)測(cè)平臺(tái)按照多點(diǎn)測(cè)向交匯定位的思路,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了由機(jī)載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)和信號(hào)處理軟件組成的新型發(fā)射源空中定位系統(tǒng)??梢詮母旧舷龔?fù)雜城市環(huán)境中障礙物遮擋對(duì)地面監(jiān)測(cè)設(shè)備測(cè)向定位精度的影響,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)高精度定位。
夏楠介紹,該系統(tǒng)由機(jī)載監(jiān)測(cè)和地面控制兩部分子系統(tǒng)組成,并且創(chuàng)新性的提出了基于相關(guān)處理的跳頻信號(hào)快速捕獲算法,解決了低信噪比和復(fù)雜干擾影響下跳頻信號(hào)測(cè)向精度低的難題。它的優(yōu)點(diǎn)在于機(jī)動(dòng)性強(qiáng),由一部監(jiān)測(cè)系統(tǒng)即可完成多點(diǎn)測(cè)向和定位的監(jiān)測(cè)任務(wù)。
“這個(gè)系統(tǒng)提出由空中可移動(dòng)監(jiān)測(cè)單站替代傳統(tǒng)地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng),終于實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)操作者的高精度定位。”李景春說(shuō)。
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