4 第四章 定翼型無人飛行載具系統建置
4.2 UAVS 驗收測試
4.2.1 UAVS 驗收
本案於 8 月 15 日至 8 月 16 日進行飛行驗收,並於 9 月 4 日、9 月 7 日補充測試飛行時間、飛行高度及通訊與影像傳輸距離功能項 目,主要驗收項目說明如下:
(1)飛行時間需大於 150 分鐘以上
(2)酬載重量需大於 5 公斤以上 平均時速 102km/h,降落後統計消耗燃料 1250cc,平均油耗為 25cc 每分鐘,以 UAV 內置燃油最大 4000cc 計算,內置燃油可供 UAV
圖 4-13 酬載與重量測試圖
(3)飛行高度需大於 3000 公尺以上
DoDo Pro UAV 於 100 年 1 月 14 日於濁水溪下游滿載起飛後,以 50 海里(90km/h)爬升至海拔 3000 公尺,執行飛行包絡線測試以及控 制率測試,空速維持在 55 海里至 60 海里間(100~108 km/h)之經濟速 度巡航速度,並同時回傳空拍影像,由地面站紀錄如下圖 4-14 至 4-17。一共在海拔 3000 公尺以上飛行 20 分鐘,包含 2800 公尺以上 飛行時間累計 30 分鐘。
圖 4-14 UAV 3000 公尺高度飛行測試軌跡紀錄圖
圖 4-15 UAV 自海拔 3000 公尺回傳之濁水溪空拍影象
圖 4-16 UAV 飛行路徑(2D)
圖 4-17 UAV 高空飛行數據紀錄
(4)飛行航線控制精確度說明
合約要求空速控制精確度:無風巡航時±8km/hr(含)以內,在 8 月 15 日驗收飛行測試時之風況為 3-7 海里之二級風風況。UAV 飛行全 程之速度紀錄如下圖 4-18 所示,紅線為速度指令、藍線為實際空速,
可見到實際飛行速度 95%以上收斂在空速指令±4 海里之範圍內,即
±7.4km/hr 之範圍,此處尚包括爬升、下降及航線變換等非巡航狀態。
圖 4-18 驗收飛行全程空速紀錄
而將巡航部分資料放大檢視之結果如下,除在 3200-3220 秒之間 因受河床上升氣流影響較大之外其餘部分之空速多維持在 53-57,即
±2 海里(±3.7km/hr)之間(詳如圖 4-19)。
圖 4-19 巡航飛行時空速紀錄
(5)禁限航區迴避功能說明
合約要求飛行控制電腦具備自動迴避禁航區功能,在禁航區標 後,機載飛行控制電腦可自動迴避禁航區,即使地面控制站操作人員 操作不當,亦有能力自行迴避。
8 月 16 日驗收飛行如圖 4-20 所示,內建之禁航區已標示在地面 控制站系統(Ground Control System,以下簡稱 GCS)上,同時機上 飛行控制電腦內亦紀錄有一樣的禁航區資訊。可見到於里港測試區下 方有兩個紅色方框分別代表屏北機場及屏南機場之限航區域。
圖 4-20 屏東機場禁限航區標示
將畫面拉近到測試區後如下圖 4-21 所示,可見到禁航區的紅 框即在里港測試區東南側,導航點(Wpt)1 及 2 皆在一般測試空域 內,而測試人員將導航點 3 設定於禁航區之內以驗證自動迴避功 能。
圖 4-21 禁限航區航點設定示意圖
UAV 起飛後在航點 1 檢查完畢後通過航點 2,向著位於禁航 區之內的航點 3 行進(如圖 4-22)。
圖 4-22 UAV 朝禁航區飛行示意圖
在飛行控制電腦發現 UAV 闖入限航區時,即自動啟動返航指 令,命令 UAV 立刻返回導航點 0(起飛點) (詳如圖 4-23)。
圖 4-23 UAV 自動迴避軌跡圖
控制人員可重新上傳飛行計畫以解除返航模式,並於此時重 新設定導航點 3 使其位於正常空域內,UAV 正常通過航點 3,並 在控制人員的指令下前往航點 1 準備降落(詳如圖 4-24)。
圖 4-24 UAV 正常飛行軌跡圖
此時控制人員嘗試以 GCS 將航點 3 再設定回禁航區內,GCS 拒絕此一操作,並顯示以下的警告訊息以防止使用者誤將 UAV 飛入禁航區(詳如圖 4-25)。
圖 4-25 限航區內航電設定結果