無(wú)人機(jī)地面站的設(shè)計(jì)

王林林 付曉強(qiáng)

摘 要：通常在無(wú)人機(jī)的飛行中，能夠?qū)崟r(shí)的反應(yīng)無(wú)人機(jī)的信息，針對(duì)上述情況研制了一種簡(jiǎn)單的無(wú)人機(jī)地面站軟件，以Windows操作系統(tǒng)為平臺(tái)，在Visual C ++環(huán)境下設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對(duì)無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)顯示。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)，具有一定的應(yīng)用前景和使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī) 地面站 實(shí)時(shí) 硬件設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（a）-0004-02

無(wú)人機(jī)不僅在軍事上得到了廣泛的應(yīng)用，而且在民用方面也得到了普遍重視。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)的軟、硬件，建立有關(guān)無(wú)人機(jī)的飛行、控制以及評(píng)估的仿真系統(tǒng)已經(jīng)成為各國(guó)的共識(shí)。而以往的飛行仿真中，得到的結(jié)果都是大量的數(shù)據(jù)或曲線，不具有直觀性。可視化技術(shù)的出現(xiàn)，使得仿真結(jié)果不再單調(diào)，甚至人們可以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行直接交互，對(duì)虛擬世界中具有形體的信息進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)了人、機(jī)合一。“無(wú)人機(jī)地面站”正是運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)知識(shí)結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)的仿真系統(tǒng)，它為地面人員提供了一個(gè)形象的、虛擬的飛行界面，用于顯示無(wú)人機(jī)的各種飛行參數(shù)，更加方便地實(shí)現(xiàn)地面人員對(duì)無(wú)人機(jī)的控制。

1 平臺(tái)總體構(gòu)架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由軟件部分和硬件部分組成，整體框圖如圖1所示。

2 硬件部分

硬件部分主要是地面與無(wú)線電臺(tái)的連接電路、GPS與無(wú)線電臺(tái)的連接電路兩部分組成。

2.1 地面與無(wú)線電臺(tái)連接部分的硬件設(shè)計(jì)

地面與無(wú)線電臺(tái)連接部分是設(shè)計(jì)的重要組成部分，它將空中的定位數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)傳電臺(tái)傳給電腦，是地面數(shù)據(jù)能否準(zhǔn)確的傳輸并進(jìn)行顯示的關(guān)鍵。地面與無(wú)線電臺(tái)連接部分的硬件設(shè)計(jì)如圖2所示。

2.2 GPS與無(wú)線電臺(tái)連接部分的硬件設(shè)計(jì)

將GPS與數(shù)傳模塊相連，GPS定位數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)傳模塊經(jīng)天線傳給地面是數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾M成部分。GPS與無(wú)線電臺(tái)連接部分的硬件設(shè)計(jì)如圖3所示。

3 無(wú)人機(jī)地面站的軟件設(shè)計(jì)

軟件部分主要是無(wú)人機(jī)處于無(wú)人飛行時(shí)，GPS接收機(jī)不斷地把GPS定位信息通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)經(jīng)天線再經(jīng)串口傳送到PC機(jī)中并進(jìn)行顯示。對(duì)串行口的操作一般可分為4個(gè)步驟。

（1）串口的初始化。

（2）接收ASCII碼信息。

（3）將信息轉(zhuǎn)化并傳遞給程序中的變量。

（4）關(guān)閉串行口。

本系統(tǒng)采用的是“$GPRMC”的定位數(shù)據(jù)。由于接收機(jī)不斷地向主機(jī)發(fā)送各種數(shù)據(jù)幀，所以在處理時(shí)一般先通過(guò)對(duì)幀頭的判斷，實(shí)際上只對(duì)“$GPRMC”幀進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取處理。根據(jù)程序設(shè)計(jì)方案，畫(huà)出主程序流程圖如圖4所示。由于GPS定位信息內(nèi)容較少，因此多用RS232串口將定位信息（NEMA0183碼）從GPS接收機(jī)傳送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行信息提取處理。MSComm控件不僅提供了功能完善的串口數(shù)據(jù)接受功能，而且它的事件驅(qū)動(dòng)方式是一種功能強(qiáng)大的處理串行通信方式。下面是MSComm控件OnComm事件程序。

if（m_comm.GetCommEvent（）==2）//接收區(qū)中有數(shù)據(jù)

{m_input1=m_comm.GetInput（）；//讀取數(shù)據(jù)

m_input2=m_input1；//將VARIANT 型變量轉(zhuǎn)換為COleSafeArray型數(shù)據(jù)

length=m_input2.GetOneDimSize（）；//確定數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

CString s[1024]；

int j=0；

for（i=0；i

{m_input2.GetElement（&i，data+i）；

BYTE a=*（char*）（data+i）；

str.Format（"%c"，a）；

s[i]=str；}

同其他通信協(xié)議類似，根據(jù)幀結(jié)構(gòu)可完成對(duì)各GPS定位信息的提取。運(yùn)行結(jié)果如圖5所示。

4 結(jié)論

該文以Windows操作系統(tǒng)為平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)以VisualC++6.0為核心的無(wú)人機(jī)地面站，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行的實(shí)時(shí)顯示。通過(guò)整機(jī)聯(lián)調(diào)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性，能滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的指標(biāo)，無(wú)論在軍事上還是在我們的日常生產(chǎn)中此系統(tǒng)都起著不可替代的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉銳寧.Visual C++開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)1200例[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[2] 謝礎(chǔ).航空航天技術(shù)概論[M].2版.北京：北京航空航天出版社，2008.

[3] 明日科技.Visual C++從入門(mén)到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.