[发明专利]一种基于链路的无人机监控与控制系统

说明书

本发明一种基于链路的无人机监控与控制系统，包括：机载FDI系统、地面FDI；机载FDI系统，采集无人机的飞行状态数据，根据飞行状态数据，检测无人机的故障，采取故障隔离措施，进行故障隔离；将检测出的无人机的故障信息和故障隔离措施以及无人机的飞行状态数据打包成遥测数据，通过遥控遥测链路发送至地面FDI；地面FDI接收遥测数据，根据遥测数据进行飞行状态重建，得到无人机的当前工作状态，对无人机的当前工作状态是否满足飞行安全需求进行评估，得到评估结果，若满足飞行安全需求，保持无人机的当前工作状态；若不满足飞行安全需求，得到最优状态转移路经，由机载FDI系统控制无人机按照最优状态转移路经进行转移，实现对无人机监控与控制。

技术领域

本发明涉及一种基于链路的无人机监控与控制系统，属于航空装备技术领域。

背景技术

中高空长航时无人机一般具有一定重量等级，系统组成复杂产品价格昂贵，通常需要基于遥控遥测数据链路的地面人工监控飞行，另一方面其单个任务架次时间较长参数复杂，监控人员长时间监控疲劳不能及时发现故障甚至复杂电磁环境遥控遥测链路不能完全保障等特点，对地面飞勤团队提出了较高要求。

无人机特别是中高空长航时无人机，机载计算机由于重量和系统可靠性敏感等因素，往往采用较为保守的方案进行逐步迭代设计，机载算力仅能支撑正常控制解算、算法伸缩冗余和简单FDI系统，针对无人机大批量动力学计算能力有限。基于算力的在线FDI系统在目前阶段的无人机产品中尚需发展。

目前航空器FDI系统的设计往往采用了与飞行控制系统耦合设计的方式进行，导致在航空器转入试飞、运营阶段遭遇的技术问题的改进升级由于涉及多系统交联改进等，技术实现较为困难。特别是进入无人航空器时代，该技术路线将面临更多技术瓶颈。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种基于链路的无人机监控与控制系统，通过协同空地算力针对无人机特性或飞行状态，实现无人机系统正常状态监控和故障状态重构两个方面的功能。

本发明解决的技术方案为：一种基于链路的无人机监控与控制系统，包括：机载FDI系统、地面FDI；

机载FDI系统和地面FDI通过遥控遥测链路连接；

机载FDI系统，采集无人机的飞行状态数据，根据飞行状态数据，检测无人机的故障；并针对故障的类型，采取故障隔离措施，进行故障隔离；将检测出的无人机的故障信息和故障隔离措施以及无人机的飞行状态数据打包成遥测数据，通过遥控遥测链路发送至地面FDI；

地面FDI接收遥测数据，根据遥测数据进行飞行状态重建，得到无人机的当前工作状态；

对无人机的当前工作状态是否满足飞行安全需求进行评估，得到评估结果，若满足飞行安全需求，保持无人机的当前工作状态，并通过遥控遥测链路通知机载FDI系统；若不满足飞行安全需求，地面FDI向机载FDI系统发送遥控干预指令，其中包括设定的最优状态转移路经，机载FDI系统控制无人机按照最优状态转移路经进行转移。

优选的，无人机为中空大展弦比无人机，

中空大展弦比无人机，纵向短周期超过1秒，且多稳定工作在某稳态工作点进行巡航、爬升、下滑飞行动作；

飞行状态数据，包括：无人机经度、纬度、高度、北向速度、东向速度、垂直速度、地速、航向、无人机空速、动力参数、无人机姿态、攻角侧滑角、无人机舵面角度、无人机外部挂载参数。

优选的，遥控遥测链路，没有实时性的要求，更加符合工程实践需求。

优选的，所述无人机监控与控制系统，适用于各种类型长时间稳态工作点工作的飞行器。