論無人機系統控制站操作容錯控制技術

查勇

課題名稱：地方高等職業院校軍民融合協同發展人才培養體系路徑研究，課題編號：JMRH2019-009

摘要：為維持無人機系統控制站的平穩運行，采取切實可行的操作容錯技術具有積極的現實意義。本文主要分析了無人機系統控制站操作容錯控制技術，以供參考。

關鍵詞：無人機系統控制站;容錯控制技術;平穩運行

中圖分類號：V279?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1672-9129（2020）16-0060-01

無人機系統控制站在無人機系統中發揮著關鍵作用，其操作的穩定性和規范性關乎無人機系統的運行，但是系統操作和運行過程中不可避免地受到了諸多因素的影響，故而正確認識容錯控制技術應用的必要性，采取多種控制對策十分必要。

1 無人機系統控制站操作容錯控制的必要性

無人機系統控制站是無人就系統的作戰指揮中心，控制站需要控制飛行器飛行流程、飛行軌和有效荷載任務等。執行任務時，操作人員應熟練掌握操作流程，結合飛行數據和設備狀態分析飛機的狀態，規避不利因素的影響，維持系統穩定運行。這種高壓的工作狀態下，無法完全規避操作失誤。人為操作失誤是引發墜機事故的主要因素，此時采取有效措施提高控制站操作的容錯能力，可以減少操作失誤所引發的飛行事故。

2 無人機系統控制站操作容錯控制技術

2.1控制站操作軟件容錯設計。

（1）接口設計。硬件接口軟件設計中，設計人員需考慮檢測外部輸入或輸出設備的運行狀態，在失效狀態下使其迅速過渡到安全運行狀態。報警設計中，要為操作者提供聲光報警信號，聲音報警信號要大于既定的背景噪音，并作出軟件正處于運行狀態的指示，從而在處理中為操作者提供狀態指示信號。

（2）軟件穩定性設計。接口故障處理設計中，工作人員需合理預測操作軟件接口可能產生的多種故障，采取切實可行的應對措施。操作軟件加工輸入和輸出信息前，需檢查其科學性與合理性。錯誤操作控制中，操作軟件要準確判斷操作人員的輸入及輸出操作的合理性，如操作不合理，則需直接拒絕該指令，并提醒操作者操作失誤，明確錯誤類型的同時，采取切實可行的應對措施。異常保護設計中，必須認真分析操作軟件運行中的異常問題，采取針對性保護措施，以維護工作站和計算機的平穩運行。

（3）防錯設計。非授權存取限制的過程中，避免發生操作軟件程序與數據非授權現象和非法存取或修改問題，人員要對安全關鍵功能模塊設置通用密碼。數據區隔離中，為有效避免程序執行錯誤命令，可對數據和指令采取隔離措施。

2.2控制站操作面板容錯設計。

（1）控制站面板指令按鈕容錯設計。選擇指令按鈕的過程中，要以符合用戶使用習慣和人機工程設計規范的按鈕為首選。如以多轉控制器滿足調節范圍較大，且精度要求嚴格的控制鍵為首選，采用離散操作的控制鍵普遍應用卡銷式控制器。針對有范圍要求的調節控制器，可在調節范圍的兩端布置制動卡。無人機控制站面板指令按鈕的運動方向要與相關裝置的運動方向保持高度一致，同時也要適應人們的操作習慣。按鈕最小間距滿足人機工程的要求，設計間距大于參考值。

（2）控制站面板遙控操縱桿容錯設計。結合操作人員的個人習慣，在右手位置設置遙控操縱桿，從而在人工操作和遙控的過程中保證左手區域指令的傳達質量。若遙控操縱桿顯與顯示器布設于同列，最高位置要在顯示器最低位置以下，以免遮擋操作人員的視野，油門控制器通常設置在操作者的左手區域。

遙控操縱桿功能容錯設計的主要目標是，引導操作人員準確識別操縱桿信息。所以設計操縱桿的過程中，應以觸覺編碼設計為首選。遙控操縱桿也需設置功能啟動鍵或鎖定機構，嚴格控制由于操作桿誤碰所引發的安全隱患。且所有的零位限制器均應具備適度的摩擦力，使其正常滑動，防止出現誤碰問題。

（3）緊急指令容錯設計。設計中，要求人員合理界定緊急事故下的指令，科學設置緊急指令鍵，讓緊急指令鍵可在軟件界面上有與之對應的軟件控制鍵。緊急狀態下所采用的指令需在操作者不易觸碰且操作相對便捷的區域。快速、準確和受保護是緊急情況使用指令設計的總體要求。緊急指令設計中，需合理利用啟動開關和解鎖裝置等方式。另外，指令鍵還要具備狀態反饋功能，便于操作員及時了解指令鍵的工作狀態。

2.3控制站操作界面容錯設計。

（1）操作軟件界面容錯設計。功能分區設計中，為使操作者合理使用不同的指令，以較短的時間獲取準確的遙測信息，無人機控制站操作軟件界面的功能分區可有效推動界面信息交互。在界面布局設計中，為加強判斷和操作的準確性，可采取T字型分布方式完成飛行儀表布局工作，最為常用的儀表需設于儀表板的中央位置，三指標基本相同，且仔細觀察儀表的變化，從而全面了解和掌握飛機的總想運動狀態。

航道羅盤可設置在地平儀之下，與地平儀相互垂直，仔細觀察其指示變化，便可掌握飛機的側向運動狀態。T字型的布置方式能夠顯示飛機的運行參數，同時也可順應人們的操作習慣。控制站軟件界面設計工作中，設計人員務必高度重視畫面的清晰度和邏輯性，做到安全操作。顯示信息多且雜，要以不同顏色顯示不同類型的信息。再者，確定信息顏色的條件下，合理選擇界面顏色十分必要。選用黑色背景有助于提高識別效率。

（2）控制面板容錯布局設計。控制面板布局中，需要充分考慮操作實際，合理布置控制面板中的功能鍵，并根據實際調整區域的規格。再者，控制面板與顯示器要建立明確的關系，控制面板顯示器的下側和右側不得在操作人員操作系統時遮擋顯示器，從而加強操作的準確性。

3 結語

無人機操作容錯設計技術的應用，對我國無人機系統控制站的發展起到了十分積極的作用。相關人員需大力推動該項技術的研發與應用，維護無人機系統控制站運行的穩定性和安全性，讓我國在無人機領域再上一層臺階。

參考文獻：

[1]黃龍亮，徐雪琴，黃曉飛，等.基于滑模理論的旋翼無人機容錯飛行系統研究[J].電子技術與軟件工程，2019，000（016）