[发明专利]无人驾驶远程控制协同决策系统

权利要求书

1.一种无人驾驶远程控制协同决策系统，其特征在于，包括：用于任务规划和空中状态感知的机载系统、空地数据链和地面控制网络，其中：机载系统分别与卫星导航系统以及其他ADS-B系统相连并获取飞机状态信息，机载系统另外与空地数据链相连并分别在机载系统中的通信数据管理模块、通信中继卫星、卫星地球站、地面控制站之间转发飞机状态信息与控制信息；地面控制网络与卫星地球站相连并获取下行状态信息与回传上行决策信息；

所述的机载系统在进行视距内通信时，通过数据链进行直接通信；在进行视距外通信时，切换到中继卫星进行空地间的透明传输；

所述的机载系统包括：航路组织规划模块、飞机外部环境感知模块、飞机内部状态感知模块、视景信息管理模块和通信数据管理模块，其中：航路组织规划模块根据飞行计划制定水平和垂直包线并指挥飞行控制系统、燃油系统、引气系统、导航系统按照既定的飞行航路进行作动和调整；飞机外部环境感知模块用于感知飞机位置信息并与通过大气数据系统、惯性参考系统、机载收发机获取的信息融合，通过数据链下传至地面控制设备；飞机内部状态感知模块采集对货机飞行安全状态信息，实现对货机状态的系统性感知并通过双向数据链实现与地面控制站的交互；视景信息管理模块与通信数据管理模块相连并记录与下传视频形式的飞机前方视景信息；通信数据管理模块用于对上下传的数据进行管理与暂存，其与航路组织规划模块、飞机外部环境感知模块、飞机内部状态感知模块、视景信息管理模块相连进行机上信息的处理，与空地数据链相连对下传信息进行转发，同时其内部的校验机制也将对数据的完整性和有效性进行保障；

所述的航路组织规划模块包括：飞行管理单元以及分别与之相连的飞行控制单元、燃油与引气单元以及导航单元，其中：飞行管理单元根据飞行计划输出对应系统在每一飞行阶段的控制信息；此外飞行控制单元、燃油与引气单元、导航单元将分别反馈各自的控制舵面信息、燃油量信息、导航位置信息给飞行管理单元进行进一步调整规划；

所述的飞机外部环境感知模块包括：ADS-B单元、大气数据单元、惯性参考单元、无线电高度表单元、环境监视单元以及应答机单元，其中：大气数据单元、惯性参考单元、无线电高度表单元分别采集飞机的位置、速度、姿态、高度信息并各自对应输出至ADS-B单元和环境监视单元，应答机单元和ADS-B单元另外对周围飞机的信息进行采集，进而由ADS-B单元和环境监视单元根据上述信息进行综合决策，实现对飞机周围的交通、地形、气象状态的感知判断；

所述的飞机内部状态感知模块对货舱的温度状态、压力状态、水汽、易燃物、爆炸物进行综合监控并通过其中的健康管理单元中进行进一步处理决策；此外防火系统的性能也将得到进一步增强，以对危险情况进行及时处理，该飞机内部状态感知模块包括：状态传感器单元、系统自检单元、健康管理单元以及快速存取记录单元，其中：状态传感器单元与健康管理单元相连并传输货机内各类状态信息，系统自检单元与健康管理单元相连并传输各类机载系统的状态监控信息，健康管理单元用于对各类状态信息的收集、处理与判断，并实施相应的处理机制；同时快速存取记录单元与健康管理单元相连并将相关状态信息打包下传给地面控制网络的航空公司组分，由其进行进一步分析；

所述的健康管理单元用于增强对飞行关键系统的状态监测能力，并通过人工智能算法对货舱中的状态传感装置所获取的各类信息进行处理、融合与状态综合评估，从而实现对货机内部状态的全面感知，并将信息通过数据链下传给地面网络进行协同决策；同时健康管理单元的失效处理权限将得到进一步增强，得以在地面控制站的控制下实现对飞机失效情况的有效处理；

所述的视景信息管理模块包括：视频采集单元、视频处理与压缩单元以及红外感知单元，其中：视频采集单元与视频处理与压缩单元相连并传输所采集的飞机前方视景信息，视频处理与压缩单元与通信数据管理模块相连，传输经压缩处理后的视频信息；红外感知单元与视频处理与压缩单元相连并在能见度较低或夜间环境下启动感知功能并传输信息；

所述的通信数据管理模块包括：通信数据收发单元、通信数据处理单元、数据完整性检查单元，其中：数据收发单元与空地数据链相连并传输经处理后的数据包；数据处理单元与数据收发单元相连，实现传输前后根据协议进行的数据处理工作；数据完整性检查单元与数据收发单元相连并传输对所接收数据包的检查结果信息；

所述的空地数据链包括：通信链路地面站和卫星地球站、中继通信卫星、终端的天线模块、通信数据处理管理模块；其中通信链路地面站和卫星地球站分别在空地直接通信和卫星中继通信模式下，通过通信链路与空地两端的终端收发设备相连；终端的天线与通信数据处理管理模块起着地面协同网络的信息接口作用，天线模块和通信数据处理管理模块相连，用于定期采集与处理所接收的飞机状态信息，进而转发给地面站对应显示设备；中继通信卫星用于在视距外对所传输信息的透明转发；此外卫星地球站可通过获取空地通信双方，即飞机和地面站的位置信息，调整通信卫星角度，实现通信双方对于通信卫星的分别对准；

所述的地面控制网络包括：地面控制站和空管及航空公司，其中：地面控制站作为空地间通信的关键角色，分别通过空地数据链与机载系统相连并传输状态与决策信息，通过互联网与地面协同控制网络的其他成员相连并传输与同步飞行管理信息；进而，空管及航空公司将参与地面控制网络对货运飞机的组织管理过程；在飞行开始前空管及航空公司将分别通过飞行计划组织模块、信息同步模块与地面控制站一起完成对于飞行计划的规划；飞行过程中空管及航空公司通过信息同步模块采集下传数据链路中各自关注的飞机状态信息，并根据需要进行分析、处理、显示与广播；空管和航空公司内部的协同决策模块则关注各自角色在航路组织过程的协同作用；

所述的地面控制站包括：通信数据管理与分发模块、数据处理与决策模块、显示模块、操纵模块和地面站系统状态监测模块，其中：通信数据管理与分发模块对卫星数据链下传的状态信息进行接收、管理；其包括对下传信息的采集、解码和完整性、有效性的校验机制，并将不同类型信息通过接口分发给数据处理与决策模块；同时来自其他模块的控制决策信息将由此模块进行汇总与上行传输；数据处理与决策模块将对各类态势信息和状态信息进行处理，通过传输协议发送到相应的显示界面上，同时针对不同来源的功能性信息，该模块将对功能系统的异常状态进行判断，并通过显示界面进行指示，数据处理与决策模块对于视频信息进行图像的解压缩、处理、存储记录，并提供数据给地面控制站，显示为飞机前方视景画面；显示模块包括前方视景画面单元和飞机运行参数界面单元；其中飞机前方视景画面单元为对于下传视频信息的还原；飞机运行参数界面单元分别显示飞机驾驶舱面板信息、飞机状态信息和辅助信息；控制模块参考驾驶舱布局对驾驶舱进行远程控制，系统状态监控模块对地面控制站各子系统内部状态进行监测、指示、告警。