基于VisualNet的無人機地面站資源管理系統的設計與實現

王超+嵇治剛+叢暉+刁兆亮

摘 要 設計了基于VisualNet的無人機地面站資源管理系統，介紹了資源圖庫的建立方法、設備線路的建立，以及如何利用系統進行設備統計、查詢和定位等功能。系統無需編程和二次開發，便能將設備制圖、線路管理、數據管理、路由分析、文檔管理和查詢定位功能集成到了一起，做到了資源管理的標準化、規范化。本系統擁有其他從底層開發的軟件所無法比擬的快捷的實現過程、良好的圖形化效果和便捷的管理功能。

【關鍵詞】VisualNet 圖形化設計 無人機地面站 資源管理

隨著科技的進步以及軍用和民用領域的需求不斷增加，大型固定翼的察打一體無人機由于續航時間長、偵查范圍廣、打擊能力強、負載能力強等優勢，得到各種領域越來越多的重視。因此對無人機地面控制站功能和性能的要求也隨之提升。

地面站功能的強大依賴于內部種類繁多的電子設備，設備之間的連接關系非常復雜，而且同一種類的電子設備相關參數、接口各不相同。拿某型號無人機地面站為例，其內部包含幾十個電子設備，上百個連接器，以及數以千計的線纜。因此，對于上述信息的管理是非常繁瑣和困難的，不利于地面站的制造和維護，同時也會降低工作效率，提高管理成本。因此對于無人機地面站內部資源的科學管理是非常有必要的。

目前主要的管理方式還是依托于紙質的文檔資料，這種傳統的方式雖然簡單易行，但是缺點也是十分明顯的，比如在成百上千條的信息中搜索指定信息比較困難，設備之間、連接器之間及其管腳的定義只用文字和符號來表示，不夠直觀，不容易對系統設備間的拓撲關系進行掌握，而且不能靈活的對資料進行編輯、修改，一旦出現故障需要維護的時候，我們可能抱著一大堆圖紙，翻前翻后去查找各種信息。另外一種方式就是開發定制管理軟件，但是這種方法開發周期長，開發費用較高，如果某些功能需要更改或者升級，還需要花費額外的時間和費用。第三種方法就是采用通用的軟件工具，比如AutoCAD或者Visio之類，這類軟件通用性強，可以應用于各種領域，雖然借助于圖形來描述資源之間的關系，但是很難把眾多的設備信息、技術參數、業務數據表達出來，不同的圖紙之間的圖形關系也無法直觀表達，還缺乏有效的統計查找功能。綜上所述，有必要找尋一種更為有效且合適的方法來對復雜系統資源進行管理。

1 系統總體介紹

無人機地面站資源管理系統基于VisualNet進行開發設計，采用了自頂向下、由總到分、由粗到細的設計方式，先設計系統頂層的框架，然后分別設計各個框架下的設備組成，再對各個設備的接口進行描述，最后只需要完成各個設備接口的連接，整個系統下各個設備之間、模塊之間的拓撲關系便可以得到。

系統總體結構如圖1所示，主要包括三個部分，第一部分為用戶界面，主要包括地面站數模圖片、地面站內部席位分布圖，設備接口可采用實物圖片，并且設備都按照實際位置分布。界面層大量使用實際照片或設計圖能夠使管理系統與實際聯系的更加緊密。第二部分為邏輯層，邏輯層將系統的結構從上之下進行逐一細分，先是地面站，其次是地面站內部的席位，第三是席位上的設備，然后是設備上的接口，最后細化到接口內部線序定義。每一層都有獨立的頁面，雙擊該頁面的目標進入下一層頁面。邏輯層能夠給操作者一個清晰明了的系統邏輯關系，是比較核心的一層。第三部分為數據庫，包括圖形數據和圖形說明信息數據，VisualNet能夠利用這些數據生成統計報表，省去了單獨整理統計數據的步驟，只需要專注于系統結構以及設備連接關系的設計，數據統計由VisualNet自動完成，所有數據都采用VisualNet內部數據庫進行管理，不需要考慮數據接口的問題。

2 系統設計步驟

2.1 圖庫的編輯與屬性的定義

為了方便用戶的開發，VisualNet自身包含了豐富的圖庫，也叫做外部圖庫，外部圖庫可通過在官網下載圖庫包再導入至本地計算機來使用，但是不同領域和行業有其特有的設備，而這些設備的圖庫需要自己編輯，也就是采用內部圖庫來制作。

內部圖庫與外部圖庫一樣都包含兩大部分，如圖2所示，分別為節點模板和連線模板。節點模板涵蓋的類別很多，本系統的節點模板包含計算機、交換機、光端機、UPS、機柜、顯控臺、航插、網絡接口等，將上述設備的圖片或者示意圖，通過添加節點模板的方式導入至內部圖庫中，同時根據實際需要還可以對該節點的屬性信息進行添加，比如設備編號、型號、生產廠家、端口數量、安裝位置等，對于屬性信息的合理設置有利于后續的統計和查找。

連線模板需要根據系統的實際使用情況進行編輯和添加。本系統的連線可分為5類，分別為電源線、串口數據線、網絡數據線、光纜、其他數據線。在添加過程中可以對每一類連線的顏色、粗細、顯示樣式等信息進行設置，與節點模板一樣，可以添加屬性，比如線纜長度、線纜型號、傳輸數據等。

2.2 系統框架搭建以及設備線路的建立

內部圖庫建立好之后，就可以進行系統框架搭建。一般都采取自頂向下的方式逐一進行設計，本系統在設計時，可從上至下分為5個層次，如圖3所示。在編輯時，只需要把各層需要的節點模塊從內部圖庫或外部圖庫中添加到頁面中即可。如果當前層添加完畢之后，雙擊節點模塊，就能夠進入下一層的編輯。

添加完每層的節點后，進行設備線路的建立，也就是建立各個設備接口的連接關系，該部分工作主要集中在系統的第四層進行，這樣做有利于理清設備之間的連接關系和數據流向，而第五層涉及到的接口內具體的線序定義，可應用于指導做線或者故障排查。

VisualNet的節點連接與其他制圖軟件的區別主要體現在支持跨頁連接，即使在不同頁面中的節點也能夠方便的連接，連接后會在各自的頁面內自動生成另外一端節點和連線。

為了方便說明本節操作，下面以建立交換機連接關系為例進行說明。如圖所示，打開工程文件，進入項目頂層如圖4所示，雙擊GCS圖標，進入GCS內部席位布局圖，如圖5所示。由于交換機在任務規劃席位中，因此繼續雙擊任務規劃席位，進入該席位內部設備分布圖如圖6所示，找到交換機，雙擊進入交換機具體接口頁面，如圖7所示。接下來根據設備接線表找到與交換機有關聯的設備，再按照上述步驟依次找到設備的接口頁面，按住鍵盤上的ALT鍵，用鼠標分別點擊兩端的接口，接口之間會生成一條直線，然后用鼠標在連線模板中選中“網線”，然后點擊剛才生成的那條直線，直線就會變成“網線”的類型，依次類推，將其他交換機接口完成上述操作，就完成了交換機連接關系的建立。同理，將其他設備按照上述步驟操作就完成了整個系統建立。

2.3 資源信息的統計和查找

本系統是基于VisualNet的資源管理系統，它不但能將設備的連接關系以圖形的方式進行描述，而且還具備信息的統計和查找功能。在完成設備連接，并設置各個節點的屬性后，就可以在設計頁面下方點擊“數據報表”選項卡，確定統計類型和統計范圍，點擊“報表統計”按鈕，系統便能自動進行節點以及數據的統計，通過統計結果能夠清楚的掌握設備包含哪些端口、每個端口的連接器型號、編號、以及端口數據等內容等如圖8所示，并能夠導出至表格。

本系統的查找功能分為幾種方式，第一種就是普通查找，即通過設定查找條件最終得到查詢結果，比如要在整個系統中查找“計算機”，那么在如圖9所示的查詢頁面中設置搜索條件，然后點擊查找，搜索結果會在軟件下方顯示出來。第二種為模糊查詢，這種方式不需要指定節點或線纜的類型，只要設定節點或者線纜的字段信息如圖10所示，然后點擊查詢，就能查詢到所有符合該字段信息的節點或線纜。第三種查找方式為“細節預覽”，這種方式對于查詢線纜兩端的設備或端口最為方便，首先選擇“細節預覽”按鈕，然后用鼠標單擊想要查看的線纜，在系統空白頁面處會彈出子窗口并線纜兩端的設備，具體連接端口用紅色箭頭標出，如圖11所示。

3 結論

VisualNet軟件本身是一個專供開發定制各種設備線路資源管理的開發平臺。一般情況下，如果要開發一套資源管理系統，需要經歷需求調研、代碼編寫、檢測調試、上線試運行、原始數據錄入等5個過程。而基于VisualNet的管理系統只需要根據實際的設備連接關系，把它們畫出來并進行設備或線纜屬性的錄入，就完成了系統的實施。這種搭積木式的設計方式，特別適合于設備繁多，連接關系復雜的大型系統。

基于VisualNet的無人機地面站資源管理系統把設備制圖、線路管理、數據管理、路由分析、文檔管理和查詢定位功能很好地集成到了一起，做到了資源管理的標準化、規范化。比起常規的資源管理系統的實施，采用VisualNet平臺實現資源管理系統所需時間縮短了近80%，投資費用也大大降低，并且對項目的實施采用模塊化設計和層次化管理方式，即使今后設備更換或線路更新，也能很方便地進行擴展。因此，該系統具有很高的推廣價值。

參考文獻

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