無(wú)人直升機(jī)地面站信息管理系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

胡敏

摘 要

無(wú)人直升機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)展中開始應(yīng)用。無(wú)人直升機(jī)屬于控制管理設(shè)備，科研人員在實(shí)際研究中對(duì)于無(wú)人直升機(jī)的地面站有關(guān)技術(shù)十分關(guān)注。地面站主要承擔(dān)者對(duì)于無(wú)人直升機(jī)進(jìn)行管理的責(zé)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(jì)出一款開放性的無(wú)人直升機(jī)地面站信息管理系統(tǒng)軟件。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人直升機(jī) 地面站系統(tǒng) 三維可視化界面

伴隨著無(wú)人直升機(jī)的快速發(fā)展，無(wú)人直升機(jī)開始逐漸在民用及國(guó)防等方面進(jìn)行應(yīng)用，其中地面站作為無(wú)人直升機(jī)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(wú)人直升機(jī)地面站信息管理系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，主要就是將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融入到系統(tǒng)軟件內(nèi)，通過(guò)科學(xué)技術(shù)提高地面站信息化水平，這也就是無(wú)人直升機(jī)地面站建設(shè)的主要原因。

1 無(wú)人直升機(jī)總體系統(tǒng)架構(gòu)

無(wú)人直升機(jī)控制系統(tǒng)主要有兩部分構(gòu)成，分別是機(jī)載系統(tǒng)及地面站系統(tǒng)，其中機(jī)載系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成，分別是飛行控制計(jì)算機(jī)、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(jī)。無(wú)人直升機(jī)總體系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

無(wú)人直升機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，能夠自行對(duì)于航線進(jìn)行控制，為了能夠降低無(wú)人直升機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)自動(dòng)控制失靈的問(wèn)題，無(wú)人直升機(jī)采取兩種控制模式，分別是自動(dòng)控制模式與手動(dòng)控制模式。其中手動(dòng)控制模式，主要是通過(guò)專業(yè)人員對(duì)于無(wú)人直升機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制，利用遙控設(shè)備，為無(wú)人直升機(jī)的運(yùn)行發(fā)布指令，無(wú)人直升機(jī)根據(jù)將所收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬲旧希粺o(wú)人直升機(jī)在自動(dòng)控制模式狀態(tài)下，地面站只需要將無(wú)人直升機(jī)的飛行參數(shù)制定完畢即可，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒂嘘P(guān)飛行參數(shù)傳輸?shù)綗o(wú)人直升機(jī)內(nèi)的機(jī)載系統(tǒng)內(nèi)，無(wú)人直升機(jī)就能夠根據(jù)飛行參數(shù)進(jìn)行飛行，在飛行過(guò)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(wú)人直升機(jī)實(shí)際飛行情況對(duì)于飛行參數(shù)進(jìn)行修改。

2 地面站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

地面站的整個(gè)運(yùn)行全部是通過(guò)基站上面的便攜式計(jì)算機(jī)所完成的，程序所使用的開發(fā)語(yǔ)言為c++，能夠?qū)τ谙到y(tǒng)進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)整體結(jié)合的科學(xué)合理，為后期的維護(hù)升級(jí)工作提供一定便捷。與此同時(shí)，c++語(yǔ)言屬于交交叉平臺(tái)語(yǔ)言，能夠在不同平臺(tái)上面應(yīng)用，這樣地面站就能夠轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)便攜式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)上。

無(wú)人直升機(jī)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(shí)際操作過(guò)程中更加便捷。系統(tǒng)能夠通過(guò)有關(guān)消息及事件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，這樣才有關(guān)程序設(shè)計(jì)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(wú)人直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)與地面站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇椋瑪?shù)據(jù)在收發(fā)的時(shí)候主要采取的是UDP協(xié)議，進(jìn)而保證模塊在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中擁有良好的實(shí)時(shí)性，但是UDP協(xié)議在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法保證信息在傳輸過(guò)程中不出現(xiàn)丟失情況，所以每次信息在傳輸?shù)臅r(shí)候，都需要在開始及末尾進(jìn)行檢驗(yàn)。地面站機(jī)載系統(tǒng)主要是對(duì)于無(wú)人直升機(jī)飛行速度及航向等等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收，與此同時(shí)對(duì)于無(wú)人直升機(jī)的飛行進(jìn)行控制。

2.2 遠(yuǎn)程控制模塊

遠(yuǎn)程控制模塊主要承擔(dān)者對(duì)于無(wú)人直升機(jī)自主飛行控制，通過(guò)將自動(dòng)飛行參數(shù)進(jìn)行傳輸，將有關(guān)的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到無(wú)人直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)內(nèi)，數(shù)據(jù)信息在實(shí)際發(fā)送之前，需要對(duì)其開始及結(jié)尾進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)而保證數(shù)據(jù)信息的完整性，無(wú)人直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)只有在進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的應(yīng)答之后，無(wú)人直升機(jī)在能夠進(jìn)入到自主飛行模式中，進(jìn)行自主飛行。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊

數(shù)據(jù)庫(kù)模塊在地面站控信息管理系統(tǒng)軟件內(nèi)具有重要承擔(dān)。地面站信息管理系統(tǒng)軟件所使用的編寫語(yǔ)言是c++，正是由于該編寫語(yǔ)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(chǔ)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(yùn)行質(zhì)量及效率，同時(shí)還能夠保證無(wú)人直升機(jī)所傳輸?shù)男畔⒛軌虮坏孛嬲就暾邮埽⑶彝暾膬?chǔ)存下來(lái)。數(shù)據(jù)庫(kù)模塊所選擇的數(shù)據(jù)庫(kù)為sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)，該種數(shù)據(jù)庫(kù)能夠?qū)⒌乩硇畔⑴c測(cè)控信息進(jìn)行分離儲(chǔ)存，在對(duì)于數(shù)據(jù)管理過(guò)程中也就能夠進(jìn)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(wú)人直升機(jī)在飛行過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都進(jìn)行儀表化，應(yīng)用儀表主要目的就是能夠簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)，提高人機(jī)交互水平，進(jìn)而操作人員能夠更好的根據(jù)無(wú)人直升機(jī)所反饋出現(xiàn)的飛行數(shù)據(jù)，對(duì)于無(wú)人直升機(jī)飛行進(jìn)行控制。無(wú)人直升機(jī)要是出現(xiàn)機(jī)械故障或者是機(jī)載系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題之后，儀表具有報(bào)警功能，能夠?qū)o(wú)人直升機(jī)的實(shí)際情況及時(shí)傳遞非操作人員，操作人員能夠根據(jù)無(wú)人直升機(jī)的情況，操作針對(duì)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(wú)人直升機(jī)在實(shí)際飛行過(guò)程中，能夠按照已經(jīng)規(guī)劃的航路進(jìn)行飛行，保證無(wú)人直升機(jī)所采集到的信息與操作人員的實(shí)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(jìn)而掌握到無(wú)人直升機(jī)在實(shí)際飛行過(guò)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(wú)人直升機(jī)所具有的價(jià)值，就需要保證無(wú)人直升機(jī)在飛行過(guò)程中能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控并且導(dǎo)航。無(wú)人直升機(jī)地面站信息管理系統(tǒng)軟件在實(shí)際應(yīng)用中，能夠充分發(fā)揮出無(wú)人直升機(jī)的價(jià)值，提高無(wú)人直升機(jī)操作水平。

作者單位

中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所 江西省景德鎮(zhèn)市 333000