大中型无人机空管话音VHF超短波电台传输方案
来源:尖兵之翼
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作者:成都星际远航通信
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发布时间: 2021-04-26
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国际民航组织（ICAO）规定了A3E通信协议用于ATC，该标准适用于控制塔台与飞机之间的话音通信，同样也适用于飞机与飞机之间的话音通....
01 概 述
大中型无人机（例如大型任务飞机、物流无人机、载人无人机等）有与航管进行话音交互的应用需求。而在民航局航空器适航审定司2019年发布的《大型货运无人机适航标准（草案）》中第HY.5001条明确规定了对货运无人机需要进行空中交通管制（ATC：AirTraffic Control）。
相较于有人机，无人机因为没有飞行员直接在机上操作，除了自主飞行以外，所有机上的飞行及任务控制、侦测回传、飞机状态、飞行管制以及组网共享信息等，均需要可靠的通信系统作支撑。目前大多数的大中型无人机地面站操控人员无法实时获知飞行区域的地面指挥站或空管塔台的引导信息，尤其是语音指挥信息。本文即为解决该问题提供了一种可行的方案。
国际民航组织（ICAO）规定了A3E通信协议用于ATC，该标准适用于控制塔台与飞机之间的话音通信，同样也适用于飞机与飞机之间的话音通信。因此，本文方案也可用于有人——无人机编队飞行的空中交通管制。
02 实现方案
机载超短波电台（甚高频VHF话音电台）作为空中交通管制通信系统的重要组成部分。通过加装该设备并进行适当的改装即可实现空中交通管制话音的接入功能。其实现方案如下：
无人机的ATC通信系统分为地面站话音控制器和VHF机载话音台（以下简称“VHF话音台”）两部分。机载端为带有数字话音接口的VHF甚高频话音电台，具备与指定频率的机场塔台（或其他飞机）互通的能力。机载端各设备连接方案如下所示（图中灰色部分为需加装VHF设备）：
图1 VHF无人机话音通信系统机载端方案
传统的VHF话音电台为模拟语音调制，本方案中需要对模拟语音进行数字化，方案中采用声码话技术对模拟语音进行数字化，通过RS422或RS232接口送至遥控遥测数据链。当无人机收到塔台或其他飞机发来ATC话音，VHF机载话音台立即将话音数据传送给数据链，由数据链发送至地面站进行应答和录音。地面人员回复后，话音数据通过数据链传送上来由RS422或RS232接口送至VHF机载话音台，VHF话音台随即开始发射ATC话音信号，完成与塔台或其他飞机的语音应答信息。
上图方案中，飞控可以通过控制命令对VHF话音台进行参数注入，设置频率和其他参数，这在无人机转场飞行时尤为重要。
地面端各设备连接方案如下所示（图中灰色部分为需加装设备）：
图2 VHF无人机话音通信系统地面端方案
方案中，地面站不需要再加入VHF话音电台。系统中只需要增加话音控制器即可。该设备实现模拟语音的数字化及数字语音的解码（将无人机发送的语音数据信息解析为可懂的模拟话音），同时根据适航审定司的文件要求预留录音接口。机载及地面端产品实物如下所示：
图3VHF无人机话音通信系统地面端方案
03 结 论
该系统普遍适用于大中型无人机，能够显著提升飞机的空中交通管制通信能力和任务效能，并且能够满足管制部门对航管的应用需求，在机载通信领域具有较高的应用价值。
敬请关注“尖兵之翼”（始于2006年）中国无人机大会暨展览会
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