無人直升機地面站信息管理系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

胡敏

摘 要

無人直升機現(xiàn)在已經(jīng)在多個領(lǐng)域發(fā)展中開始應(yīng)用。無人直升機屬于控制管理設(shè)備，科研人員在實際研究中對于無人直升機的地面站有關(guān)技術(shù)十分關(guān)注。地面站主要承擔者對于無人直升機進行管理的責任，由于地面站所需要管理內(nèi)容十分繁瑣，為了能夠提高地面站管理水平，就需要設(shè)計出一款開放性的無人直升機地面站信息管理系統(tǒng)軟件。

【關(guān)鍵詞】無人直升機 地面站系統(tǒng) 三維可視化界面

伴隨著無人直升機的快速發(fā)展，無人直升機開始逐漸在民用及國防等方面進行應(yīng)用，其中地面站作為無人直升機系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵環(huán)境，也正在不斷發(fā)展發(fā)展建設(shè)。無人直升機地面站信息管理系統(tǒng)軟件的設(shè)計，主要就是將先進的科學技術(shù)融入到系統(tǒng)軟件內(nèi)，通過科學技術(shù)提高地面站信息化水平，這也就是無人直升機地面站建設(shè)的主要原因。

1 無人直升機總體系統(tǒng)架構(gòu)

無人直升機控制系統(tǒng)主要有兩部分構(gòu)成，分別是機載系統(tǒng)及地面站系統(tǒng)，其中機載系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成，分別是飛行控制計算機、傳感系統(tǒng)及GPS接受模塊，地面站系統(tǒng)主要有兩部分構(gòu)成，分別是遙控設(shè)備及便攜式PC機。無人直升機總體系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

無人直升機在實際運行中，能夠自行對于航線進行控制，為了能夠降低無人直升機在實際運行中出現(xiàn)自動控制失靈的問題，無人直升機采取兩種控制模式，分別是自動控制模式與手動控制模式。其中手動控制模式，主要是通過專業(yè)人員對于無人直升機的運行進行控制，利用遙控設(shè)備，為無人直升機的運行發(fā)布指令，無人直升機根據(jù)將所收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬲旧?；無人直升機在自動控制模式狀態(tài)下，地面站只需要將無人直升機的飛行參數(shù)制定完畢即可，無線網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒂嘘P(guān)飛行參數(shù)傳輸?shù)綗o人直升機內(nèi)的機載系統(tǒng)內(nèi)，無人直升機就能夠根據(jù)飛行參數(shù)進行飛行，在飛行過程中還能夠?qū)⒂嘘P(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬲緝?nèi)，地面站就可以根據(jù)無人直升機實際飛行情況對于飛行參數(shù)進行修改。

2 地面站系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

地面站的整個運行全部是通過基站上面的便攜式計算機所完成的，程序所使用的開發(fā)語言為c++，能夠?qū)τ谙到y(tǒng)進行模塊化的設(shè)計，保證系統(tǒng)整體結(jié)合的科學合理，為后期的維護升級工作提供一定便捷。與此同時，c++語言屬于交交叉平臺語言，能夠在不同平臺上面應(yīng)用，這樣地面站就能夠轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)便攜式計算機系統(tǒng)平臺上。

無人直升機地面站信息管理系統(tǒng)軟件所使用的是圖形界面，用戶在實際操作過程中更加便捷。系統(tǒng)能夠通過有關(guān)消息及事件進行驅(qū)動，實現(xiàn)人機交互，這樣才有關(guān)程序設(shè)計及操作上面都能夠更加便捷。

2.1 數(shù)據(jù)通信模塊

數(shù)據(jù)通信模塊是無人直升機機載系統(tǒng)與地面站進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?，?shù)據(jù)在收發(fā)的時候主要采取的是UDP協(xié)議，進而保證模塊在實際運行過程中擁有良好的實時性，但是UDP協(xié)議在實際應(yīng)用中無法保證信息在傳輸過程中不出現(xiàn)丟失情況，所以每次信息在傳輸?shù)臅r候，都需要在開始及末尾進行檢驗。地面站機載系統(tǒng)主要是對于無人直升機飛行速度及航向等等數(shù)據(jù)信息進行接收，與此同時對于無人直升機的飛行進行控制。

2.2 遠程控制模塊

遠程控制模塊主要承擔者對于無人直升機自主飛行控制，通過將自動飛行參數(shù)進行傳輸，將有關(guān)的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到無人直升機機載系統(tǒng)內(nèi)，數(shù)據(jù)信息在實際發(fā)送之前，需要對其開始及結(jié)尾進行驗證，進而保證數(shù)據(jù)信息的完整性，無人直升機機載系統(tǒng)只有在進行相對應(yīng)的應(yīng)答之后，無人直升機在能夠進入到自主飛行模式中，進行自主飛行。

2.3 數(shù)據(jù)庫模塊

數(shù)據(jù)庫模塊在地面站控信息管理系統(tǒng)軟件內(nèi)具有重要承擔。地面站信息管理系統(tǒng)軟件所使用的編寫語言是c++，正是由于該編寫語言擁有良好的兼容性，能夠地面站信息管理系統(tǒng)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)多線程技術(shù)，數(shù)據(jù)儲存中，采取的是單線程的方式，這樣不僅僅能夠提高地面站信息管理系統(tǒng)軟件運行質(zhì)量及效率，同時還能夠保證無人直升機所傳輸?shù)男畔⒛軌虮坏孛嬲就暾邮?，并且完整的儲存下來。?shù)據(jù)庫模塊所選擇的數(shù)據(jù)庫為sqlite數(shù)據(jù)庫，該種數(shù)據(jù)庫能夠?qū)⒌乩硇畔⑴c測控信息進行分離儲存，在對于數(shù)據(jù)管理過程中也就能夠進行離線數(shù)據(jù)回訪，為科研人員的研究工作提供便捷。

2.4 虛擬儀表模塊

虛擬儀表模塊主要就是將無人直升機在飛行過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都進行儀表化，應(yīng)用儀表主要目的就是能夠簡化數(shù)據(jù)，提高人機交互水平，進而操作人員能夠更好的根據(jù)無人直升機所反饋出現(xiàn)的飛行數(shù)據(jù)，對于無人直升機飛行進行控制。無人直升機要是出現(xiàn)機械故障或者是機載系統(tǒng)出現(xiàn)問題之后，儀表具有報警功能，能夠?qū)o人直升機的實際情況及時傳遞非操作人員，操作人員能夠根據(jù)無人直升機的情況，操作針對性的應(yīng)急措施。

2.5 航路規(guī)劃模塊

航路規(guī)劃模塊主要作用就是保證無人直升機在實際飛行過程中，能夠按照已經(jīng)規(guī)劃的航路進行飛行，保證無人直升機所采集到的信息與操作人員的實際需求相吻合。航路規(guī)劃模塊需要與虛擬儀表模塊相連接，進而掌握到無人直升機在實際飛行過程中的忽視，完成飛行任務(wù)。

3 結(jié)論

想要真正發(fā)揮出無人直升機所具有的價值，就需要保證無人直升機在飛行過程中能夠?qū)崟r監(jiān)控并且導(dǎo)航。無人直升機地面站信息管理系統(tǒng)軟件在實際應(yīng)用中，能夠充分發(fā)揮出無人直升機的價值，提高無人直升機操作水平。

作者單位

中國直升機設(shè)計研究所 江西省景德鎮(zhèn)市 333000