無人直升機地面站信息管理系統軟件的設計與實現

胡敏

摘 要

無人直升機現在已經在多個領域發展中開始應用。無人直升機屬于控制管理設備，科研人員在實際研究中對于無人直升機的地面站有關技術十分關注。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容十分繁瑣，為了能夠提高地面站管理水平，就需要設計出一款開放性的無人直升機地面站信息管理系統軟件。

【關鍵詞】無人直升機 地面站系統 三維可視化界面

伴隨著無人直升機的快速發展，無人直升機開始逐漸在民用及國防等方面進行應用，其中地面站作為無人直升機系統內的關鍵環境，也正在不斷發展發展建設。無人直升機地面站信息管理系統軟件的設計，主要就是將先進的科學技術融入到系統軟件內，通過科學技術提高地面站信息化水平，這也就是無人直升機地面站建設的主要原因。

1 無人直升機總體系統架構

無人直升機控制系統主要有兩部分構成，分別是機載系統及地面站系統，其中機載系統主要由三部分構成，分別是飛行控制計算機、傳感系統及GPS接受模塊，地面站系統主要有兩部分構成，分別是遙控設備及便攜式PC機。無人直升機總體系統架構如圖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，主要是通過專業人員對于無人直升機的運行進行控制，利用遙控設備，為無人直升機的運行發布指令，無人直升機根據將所收集到的數據傳輸到地面站上；無人直升機在自動控制模式狀態下，地面站只需要將無人直升機的飛行參數制定完畢即可，無線網絡能夠將有關飛行參數傳輸到無人直升機內的機載系統內，無人直升機就能夠根據飛行參數進行飛行，在飛行過程中還能夠將有關數據傳輸到地面站內，地面站就可以根據無人直升機實際飛行情況對于飛行參數進行修改。

2 地面站系統的設計與實現

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，程序所使用的開發語言為c++，能夠對于系統進行模塊化的設計，保證系統整體結合的科學合理，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用，這樣地面站就能夠轉移到系統便攜式計算機系統平臺上。

無人直升機地面站信息管理系統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。系統能夠通過有關消息及事件進行驅動，實現人機交互，這樣才有關程序設計及操作上面都能夠更加便捷。

2.1 數據通信模塊

數據通信模塊是無人直升機機載系統與地面站進行數據傳輸的媒介，數據在收發的時候主要采取的是UDP協議，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協議在實際應用中無法保證信息在傳輸過程中不出現丟失情況，所以每次信息在傳輸的時候，都需要在開始及末尾進行檢驗。地面站機載系統主要是對于無人直升機飛行速度及航向等等數據信息進行接收，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進行傳輸，將有關的數據信息發送到無人直升機機載系統內，數據信息在實際發送之前，需要對其開始及結尾進行驗證，進而保證數據信息的完整性，無人直升機機載系統只有在進行相對應的應答之后，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 數據庫模塊

數據庫模塊在地面站控信息管理系統軟件內具有重要承擔。地面站信息管理系統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軟件能夠實現多線程技術，數據儲存中，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軟件運行質量及效率，同時還能夠保證無人直升機所傳輸的信息能夠被地面站完整接受，并且完整的儲存下來。數據庫模塊所選擇的數據庫為sqlite數據庫，該種數據庫能夠將地理信息與測控信息進行分離儲存，在對于數據管理過程中也就能夠進行離線數據回訪，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生的數據都進行儀表化，應用儀表主要目的就是能夠簡化數據，提高人機交互水平，進而操作人員能夠更好的根據無人直升機所反饋出現的飛行數據，對于無人直升機飛行進行控制。無人直升機要是出現機械故障或者是機載系統出現問題之后，儀表具有報警功能，能夠將無人直升機的實際情況及時傳遞非操作人員，操作人員能夠根據無人直升機的情況，操作針對性的應急措施。

2.5 航路規劃模塊

航路規劃模塊主要作用就是保證無人直升機在實際飛行過程中，能夠按照已經規劃的航路進行飛行，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。

3 結論

想要真正發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實時監控并且導航。無人直升機地面站信息管理系統軟件在實際應用中，能夠充分發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

中國直升機設計研究所 江西省景德鎮市 333000