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边防线巡逻使用旋翼无人机方案

方案概述

为满足对500公里边防线定时进行无人机巡逻保障任务,根据边防线每十公里一个瞭望塔的设置进行方案设定。无人机机型选用F100型4旋翼无人机。

  1 背景


  为满足对500公里边防线定时进行无人机巡逻保障任务,根据边防线每十公里一个瞭望塔的设置进行方案设定。无人机机型选用F100型4旋翼无人机。


  2 系统配置


  F100型无人机标准型由F100无人机、手持遥控器、地面站、自动跟天线、保障设备等组成(可选系统供电系统、玻璃钢高增益全向天线),系统组成图如下:


边防线巡逻使用旋翼无人机方案1417.png


  F100系统组成


  3 技术指标


  3.1 通用战术技术指标


  1) 飞行模式:自由飞行、系留飞行、自动伴随飞行;

  2) 输入电源:DC 29.4(±0.2V);

  3) 抗风等级:6级(满载);

  4) 悬停噪声:≤75dB(飞行高度100m,地面测试);

  5) 定位精度:垂直:≤±1m,水平:≤±5m;

  6) 导航方式:GPS/北斗2双模混合导航;

  7) 飞行控制方式:无线遥控、程控(一键升空至预定悬停高度、航迹规划);可手动选择。

  8) 保护功能:遥控失联自动返航、系留供电故障自动迫降、电量不足自动降落;

  9) 环境适应性:全系统在海拔5000m以上能正常工作;

  10) 工作温度:-20℃~+50℃(无电池状态下);

  11) 贮存温度:-40℃~+60℃;

  12) 防水等级:淋雨(小雨)军标;


  3.2 F100飞行器技术指标:


  1) 展开尺寸:≤L1446×W1446×H 272.5mm;

  2) 收纳尺寸: L1020×W945×H 270mm(±5mm)--一体化机身携行箱;

  3) 飞行器重量(含载荷安装架):≤6kg;

  4) 自由飞电池重量:≤3.0kg;

  5) 迫降电池重量:≤1.5kg;

  6) 输入电源:DC 29.4(±0.2V);

  7) 任务载荷能力:≥3.5kg(使用迫降电池);

  8) 额定功耗:≤1500W;

  9) 高清图传距离:≥10km

  10) 自由飞行作战半径:≥10km;

  11) 自由飞行实用升限:≥1500m;

  12) 自由飞行最大巡航速度:50km/h;

  13) 自由飞行滞空时间:满载≥20min、视频载荷≥40min;

  14) 系留供电连续工作时间:≥10h(满载)。


  3.3 Y11,D04 技术指标


  手持遥控器技术指标见下表:

表1.jpg

  D04地面指控站技术指标见下表:


  

表2.jpg



  3.4 JD21、JD22、JT10机载摄像机技术指标


  JD21双镜头可见光机载摄像机指标见下表:

  

表3.jpg


  JD22红外及微光机载摄像机指标见下表:

  

表4.jpg


  JT10光学变焦可见光机载摄像机指术参数见下表:

  

表5.jpg



  4 任务使用模式


 

  4.1 常规侦察方式


  飞行器起飞后,飞抵目标区上空,按预定航线或由操作员通过地面控制设备控制飞行器进行目标侦察,发现目标后,根据需要可控制飞行器悬停、前飞、后飞、侧飞等,使得飞行器在目标上空适当位置对目标进行详查,完成侦察任务后,再返航至起飞点。


边防线巡逻使用旋翼无人机方案6179.png


  4.2 配合侦察车实施空中侦察作战方式


  侦察车选装四旋翼飞行器,在侦察车地面侦察受障碍物遮挡或需要抵近侦察时,可起飞四旋翼飞行器到目标区实施空中侦察。通过侦察车上的飞行器控制设备控制飞行器的整个侦察过程,同时飞行器侦察信息通过数据链传输至侦察车显控终端上,供侦察车指挥员掌握战场情况,同时通过侦察车与指挥中心的数据链路将现场实时情况传输至指挥中心,供上级指挥人员实时了解前端侦察情况。从而实现侦察车的立体化侦察。


边防线巡逻使用旋翼无人机方案6386.png


  侦察车四旋翼无人飞行器侦察示意图


  4.3 系留飞行模式


  F100型无人机系统可选配系留供电设备,通过系留供电,可将飞行器升空至100米高度,对周围情况实时监控,此种模式可以实现长时间滞空。也可挂载其它任务装置在100米高度的空种执行任务。


  4.4 固定点任务模式


  根据边防线的特点,由于具备每10公里一个瞭望塔,依托瞭望塔,选配玻璃钢天线,可实现两个相临瞭望点之间保持良好通信。工作模式,采用航线飞行模式,从A点飞往B点进行指定点降落,再根据任务需求决定是否从B点返回A点。每个瞭望塔设置有无人机地面站及遥控器,通过更改地面站电台配对,可对相临任务点的飞行器进行相应的控制。具体布局如下图:


边防线巡逻使用旋翼无人机方案6702.png


  瞭望塔布置考虑,每个瞭望塔上安装两根玻璃钢视频天线,一根电台天线,接收高清视频信号及通过电台天线测控飞行器;设置一台地面站和一个手持遥控器,地面站用于设置飞行航线及测控飞行器和接收视频信号;遥控器用于操作人员及时接管飞行器,也可临时用于外出执行任务。由于每个瞭望塔只有一台地面站,而需要控制两个不同电台的飞行器,所以我们需要地面站保存相临两台飞行器的电台脚本,使用时通过软件调用,即可控制相要测控的无人机。而高清视频部分,则可以通过接收机遥控器进行频率选择。如果需要同时接收两组飞行器的视频,则可以通过遥控器接收一路,地面站接收一路。也可以单独配一台高清视频接收机。

  工作流程,展开无人机系统,将玻璃钢天线接入地面站,调用预先设置好的电台脚本,打开地面站软件,调用预先设置好的航线,上传航线至飞行器,一键起飞,飞行器自行沿航线飞行至下一个目标点悬停,此时可通过下一个目标点的地面站调取当前飞来的飞行器的电台脚本,进行控制飞行器自动降落,操作人员检查飞行器状态,更换动力电池,用地面站重新上传返回航线,操作飞行器返回起点。任务结束。

  地面站或高清接收机接收到高清视频信号后,可将信号接相应内部视频服务系统,上级即可远程了解现场实时情况。


  5 信息安全


  F100无人机系统,在信息安全方面做了如下设计:

  1) 电台采用跳频扩频通信,确保较好的抗干扰性能;

  2) 图传系统采用COFDM通信方式,128位加密处理,确保数据保密性;

  3) 对机载摄像机可以进行访问加密处理。(后续可进行硬件加密及数据格式化等功能,以防数据泄密。


  6 系统安全性


  系统具备多种安全机制,最大程度的确保飞行器飞行安全,具备一键返航功能、一键降落功能、失控反航功能、低电自动降落功能,系留迫降电池。以上功能有效保证飞行器的飞行安全。


  7 抗恶劣环境能力


  整系统在研制时,依照军用标准进行研制,抗风能力不小于6级,飞行器在小雨、小雪天气飞行。整系统参与在西藏、新疆、内蒙等高原、沙尘等环境的实战任务保障,得到部队的好评。



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