多目标监控的大型无人机综合测控站系统设计

发布时间：2020-05-22 16:21

【摘要】：随着大型无人机在国防建设、反恐处突等领域发挥的作用越来越突出,可以执行多任务的大型无人机的需求正在急剧膨胀。适用于高空高速长航时的无人机型号也在不断涌现。但是随着技术的发展,任务体系正朝着网络化、集群化的方向发展,任务复杂度越来越高,单机将不再适应复杂环境的应用需求,统一指挥、多机协同才是未来的常用模式。这就要求地面系统能同步指挥多型多架飞机。因此通用化、一体化成为无人机地面测控站发展的重点方向,其具体要求是:多目标监控、组件化/通用化、集成化,能自动配置、处理多机信息并实现协同任务。但由于无人机系统在不同阶段的显控操作不同,不同无人机系统也存在控制模式的差异,再加上多机监控时流程高度交叉,要使单个测控站同时实现多机监控就必须解决通用体系架构设计、逻辑过程解耦与功能分配、通用与专用解耦与重构等关键问题。本文针对上述问题,以解决大型无人机多目标监控和地面系统集成化问题为研究目标,在深入分析测控站当前发展现状的基础上,对测控站通用架构设计、系统过程逻辑建模、人机交互、通用模块实现等方面进行研究,主要内容包括::1.研究了基于需求工程的顶层设计方法,出了基于需求的建模仿真方法,将系统工程思想融入测控站系统设计,实现了需求与功能的关联;分析了多种体系架构的优劣,出了一种集中分布式体系架构的设计思路,该架构中功能单元独立实现,通用非实时功能则统一调度,保证了系统的实时性和通用性。2.研究了基于流程的过程设计方法,利用流程在各功能模块间的运转和信息流确定逻辑过程的运行路线,逻辑功能实现了解耦和重分配,保证了设计过程完整,模块功能实现隔离,交互关系清晰,为专用、通用模块划分和部署供了基础。3.研究了操作员操作程序设计,出了关注要点和设计原则,并重点设计了适用于本题的显控交互界面。4.将显控作为通用化模块分离实现的突破口,研究并出了基于配表的通用显控框架设计方法,设计了二进制文件转化、配表转化等新类,实现了逻辑与显示分离、软件代码复用,使不同无人机的控制组件与通用显示组件可以自由重构。最后通过上述研究,我们完成了测控站的设计、物理集成和测试,研究效果达到预期目标。
【图文】：

布置图,地面站,布置图,浏览器端

浏览器端-服务器端”的软件体系架构是现代大型信息系构形式，可以根据需求通过网络对应用构件进行分布式部在业务发生变化后动态响应新需求，快速重新编排各种软现新的应用，系统开放性好。但基于“浏览器端-服务器其制约瓶颈存在，一是实时性问题，当无人机处于“人时，其实时性要求高，各个处理环节带来的时间开销都；二是可靠性问题，“浏览器端-服务器端”架构几乎所器端，若服务器端出现问题，所有的应用都会受影响，可靠性是“浏览器端-服务器端”架构设计实现的关键[9,10机测控站席位布局情况人机系统使用需求、任务类型以及用途因素的不同将导界面在一定程度上的不同。席位布置主要包括飞行控制，在主控界面一般采用多屏显示，包括实时视频图像、二面等，并根据任务需要可配置操作手柄[23]。典型站内布置

需求工程,系统工程,步骤

随着无人机地面测控站的复杂度增加，其已经发展为多学科多专业高统。如何系统、综合地考虑系统各组成部分，以及使系统本身在更大能正确地发挥其能力，成为研制的关键[13]。从产品研制的概念阶段即引入行为模型概念，通过模型化的方式，对功能分析和架构设计进行建模，并通过模型执行的方式预先验证需求确性和完整性，确保系统之间的协作，以及系统内部各组成部分的协，系统的功能逻辑经过建模及验证后，实现功能分析闭环。模型化研制带来的最大价值是减少或避免传统的“制造-试验-再制造-再，从而在物理实现之前，就实现了对需求、功能、架构和性能的精确现了早期验证，能够减少成本并缩短周期。基于需求工程的顶层设计将采用基于模型的系统工程方法实现。在面一复杂系统的研究开发，需要从需求入手，并将需求与后端设计进行早期逻辑仿真对功能分配、系统划分进行迭代验证，确定最终的系统组成，，从而确保系统顶层设计的正确性和合理性[12，13]。设计步骤见图 2
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V279

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