小型无人机地面站软件设计与实现

发布时间：2017-05-18 17:11

  本文关键词：小型无人机地面站软件设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的不断发展,无论是在军用方面还是民用方面,无人机技术都取得了长足的进步。作为整个无人机体系中最主要组成部分之一的地面控制站,对它所涉及到的关键原理和开发流程进行详细的研究,对于整个无人机体系的利用和推广来说,有着十分重要的意义。本文以无人机地面控制站总体框架的分析和设计为主要研究内容,从地面控制站的研究现状和发展历程出发,分模块设计并实现了地面站的通讯数据链路、电子地图、虚拟仪表、数据储存及回放等重要功能。本次设计所采用的Qt开发平台,是基于C++语言的跨平台图形界面开发框架,具有运行速度快、兼容性高、美观性好等优点,能够高效的实现地面站所需的基本功能。地面控制站系统在Qt开发环境下利用第三方串行通讯类编程实现串口通信和通讯控制;利用Google瓦片地图通过JavaScript编程实现电子地图、航点实时显示和航迹标示功能;通过调用Qwt组件,编程实现了虚拟仪表,并利用SQLite嵌入式数据库和文本文档实现了对飞行数据的储存以及回放。本次设计以Windows7操作平台作为软件开发平台,无人机地面控制站与通讯链路模块之间通过RS232串行接口实现无人机与地面控制站之间的通讯信息传输,无人机采集到的遥测数据通过已定义的串口通讯协议解析之后,飞行状态信息通过虚拟航空仪表进行显示,飞行轨迹信息通过电子地图进行显示。软件测试方面,考虑到无人机的价格比较昂贵,实际测试的成本比较高,因此设计了基于Qt的地面站测试软件,它能够使用自定义的无人机飞行数据对地面站进行测试。测试之后,使用无人机实际飞行收集到的遥测数据包对地面站的可行性进行验证。实验结果表明,本文所设计的地面站各功能模块可以较好的满足地面站软件运行的基本要求。
【关键词】：小型无人机 地面站 Qt Google地图 SQLite
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP311.52;V279
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 小型无人机9-10
• 1.2 无人机系统10-11
• 1.3 无人机地面控制站系统11-12
• 1.4 国内外研究现状12-16
• 1.4.1 国内研究现状12-14
• 1.4.2 国外研究现状14-15
• 1.4.3 国内外控制站软件平台对比分析15
• 1.4.4 无人机地面控制站软件平台的发展趋势15-16
• 1.5 课题研究目标及主要工作内容16-18
• 1.5.1 研究目标16-17
• 1.5.2 主要工作内容17-18
• 第二章 无人机地面站总体设计18-26
• 2.1 无人机地面站软件平台的要求18
• 2.2 无人机地面站系统的总体结构18-21
• 2.3 人机交互界面设计21-22
• 2.4 通信控制与数据传输22
• 2.5 航迹跟踪与规划22-23
• 2.6 数据储存与处理23
• 2.7 开发工具简介23-26
• 2.7.1 Qt简介23-24
• 2.7.2 JavaScript简介24-26
• 第三章 无线链路与数据传输控制26-37
• 3.1 功能要求与设计方案分析26
• 3.2 无线链路的设计与实现26-27
• 3.3 数据传输控制的设计与实现27-33
• 3.3.1 串口通信27-30
• 3.3.1.1 串口初始化28-29
• 3.3.1.2 串口监听29-30
• 3.3.1.3 读写串口函数30
• 3.3.2 通信数据结构30-32
• 3.3.2.1 上行数据结构31
• 3.3.2.2 下行数据结构31-32
• 3.3.3 通信协议32-33
• 3.4 通信协议的程序设计33-37
• 3.4.1 串口配置程序设计33
• 3.4.2 串口数据接收程序设计33-34
• 3.4.3 数据解析程序设计34-37
• 第四章 飞行数据显示与航迹跟踪37-51
• 4.1 功能要求与设计方案分析37
• 4.2 虚拟仪表的实现37-39
• 4.2.1 虚拟仪表的绘制37-38
• 4.2.2 虚拟仪表模块的工作流程38-39
• 4.3 电子地图的实现39-46
• 4.3.1 电子地图39-40
• 4.3.2 Google电子地图的实现方式40-41
• 4.3.3 JavaScript库文件本地化41
• 4.3.4 Google地图数据41-46
• 4.3.4.1 地图投影41-42
• 4.3.4.2 坐标变换42-44
• 4.3.4.3 瓦片地图44-45
• 4.3.4.4 下载瓦片地图45
• 4.3.4.5 拼接瓦片地图45-46
• 4.4 电子地图嵌入Qt46-47
• 4.5 GPS数据的航迹绘制47-51
• 4.5.1 Qt与JavaScript的交互47-48
• 4.5.2 航迹绘制48-51
• 第五章 飞行数据储存与回放51-61
• 5.1 飞行数据存储51-57
• 5.1.1 数据库的选择51-52
• 5.1.2 飞行数据库结构52-53
• 5.1.3 SQLite数据库的建立53-54
• 5.1.4 Qt与SQLite的交互54-56
• 5.1.5 数据库数据备份56-57
• 5.1.6 文本文件储存飞行数据57
• 5.2 数据回放57-61
• 5.2.1 飞行数据回放58-59
• 5.2.2 航迹回放59-61
• 第六章 无人机地面站软件测试61-67
• 6.1 地面站测试软件的设计61-63
• 6.1.1 地面站测试软件的数据发送模块61-62
• 6.1.2 地面站测试软件的数据接收模块62-63
• 6.2 无人机地面站测试结果63-67
• 6.2.1 测试数据的准备63-64
• 6.2.2 电子地图模块测试64-65
• 6.2.3 航迹绘制功能测试65
• 6.2.4 无人机地面站控制软件总体测试结果65-67
• 第七章 总结与展望67-68
• 参考文献68-71
• 发表论文和参加科研情况说明71-72
• 致谢72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘天印;基于VC++的数据库访问技术的比较与选择[J];黄石理工学院学报;2005年04期

2 崔金红;王旭;;Google地图算法研究及实现[J];计算机科学;2007年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张治生;无人机地面站系统设计与开发[D];西北工业大学;2007年

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本文编号：376642