[发明专利]一种无人机飞行视距链路覆盖范围的计算方法

说明书

本专利为无人机飞行试验前，在进行航路规划时进行的视距链路覆盖范围检查方法，属于飞行试验技术领域。一种无人机飞行视距链路覆盖范围的计算方法，使用三维地形数据为基础，通过设置视距链路站的地理位置信息、无线电无遮挡作用距离、需检查的飞行高度等参数，生成视距链路在受地形遮挡情况下的作用范围。该方法将三维地形与无人机、无线电传输路径融合到一起，完成了无人机飞行视距链路无线电覆盖范围的计算检查，解决了无人机在复杂地形环境下飞行时无法准确估计视距链路作用范围的问题，适用于无人机飞行时的航路规划检查。该方法也可用于计算地面对空雷达的作用范围，适用于雷达基站的布站选址评估。

技术领域

本发明属于飞行试验技术领域，特别是涉及在复杂地形环境下的无人机飞行试验规划中的链路规划。

背景技术

无人机的飞行以自主控制飞行为主，飞行员在地面上通过视距链路或卫星链路遥控对无人机进行监控和任务数据传输。视距链路由于带宽大、传输速率快，通常用于近距离飞行和大容量侦察数据传输。但其也有明显的缺点，一是受地球曲率与自身功率影响，传输距离有限，二是需保证地面链路天线和无人机之间没有明显遮挡，否则会出现信号中断。目前国内多数机场周边地势均较为平坦，当无人机飞行距离较近时，天线仰角大，不容易出现视距链路被遮挡的情况。但是当视距链路天线布置于某些起伏较大地形环境时(如日喀则机场，位于高原河谷地区，两侧均为高山)，而无人机又飞行较远时，就会出现地面视距链路天线仰角小，无线电被地形遮挡的情况。

如何准确计算视距链路在这种情况下的作用范围，国内尚无直接有效的计算检查方法。即使是人站在天线旁，使用光学角度测量仪器或目视观察周边环境，能够大致评估出地形边界对应的仰角和方位，但也无法估算出地形遮挡边界仰角、方位和飞行高度、飞行距离的关系，无法用于指导无人机飞行航路规划中的链路规划。

发明内容

发明目的：本发明采用三维地形工具软件作为基础，通过软件编程，生成视距链路天线的在指定半径、指定高度的圆周航线上的无线电传输路径文件，然后在三维地形中打开后，即可直观的看到该圆周航线上，无线电路径与三维地形的相互关系，是否出现了路径被遮挡的情况。逐渐改变圆周航线的半径，最终可得到一系列的指定飞行高度上的无线电无遮挡覆盖范围，据此结果可优化航线设计，尽量将飞行航线置于视距链路传输范围内，或作好规划提前将链路切换至不受地形影响的卫星通信链路。

技术方案：一种无人机飞行视距链路覆盖范围的计算方法，确定链路天线位置O及巡航高度H设置，获取三维地形数据、利用三维地形数据模拟视距链路传输路径，检测地形遮挡情况，从而获取无人机在巡航高度H飞行时，地面链路天线向无人机发出的无线电波在空间中的无遮挡区域覆盖范围。

所述的一种无人机飞行视距链路覆盖范围的计算方法，包括以下步骤：

步骤1、确定链路天线位置O，巡航高度H，圆周半径R；

步骤2、沿圆周每隔一定角度生成一条空间直线；

步骤3、将所有空间直线整合为一个空间直线文件；

步骤4、在三维地形图中打开空间直线文件，检查遮挡情况；

步骤5、删除被遮挡的空间直线，并保存无遮挡空间直线文件，判断无遮挡空间直线文件是否为一个完整的圆周，若是则进入步骤7，若否则进入步骤6；

步骤6、缩小圆周半径R，并重复步骤2到5；

步骤7、在三维地形图中打开无遮挡空间直线文件，得到链路天线在位置O，巡航高度为H的视距链路覆盖区域图。

所述的一种无人机飞行视距链路覆盖范围的计算方法，步骤1中，圆周半径R为视距链路自身无遮挡情况下的最远作用距离。

所述的一种无人机飞行视距链路覆盖范围的计算方法，步骤2中所述的一定角度，在圆周半径R小于500km内时，所述的一定角度为1°。