小型无人机地面站软件系统的设计与实现

发布时间：2017-08-17 22:02

  本文关键词：小型无人机地面站软件系统的设计与实现

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【摘要】：随着计算机、微电子及控制等技术的快速发展,小型无人机在军事和民用领域方面得到了日益广泛的应用,其飞行控制技术和地面站相关问题也逐渐成为国内外研究的热点。作为小型无人机系统的指挥中心,研究地面站软件系统所涉及的关键技术和实现方法,对整个小型无人机系统的工程实现和应用有着重要的意义。本文主要研究了小型无人机地面站软件系统的设计与实现。该软件为小型无人机提供了飞行状态监控、航拍视频的实时播放、电子地图、航迹规划、串口通信及数据存储和数据分析等功能,与小型无人机能进行实时交互。研究课题所涉及的技术主要有电子地图技术、FFmpeg编码库、串口通信技术及MAVLink协议等。论文首先介绍了小型无人机和地面站的组成结构,及国内外对小型无人机和地面站的研究现状,总结出地面站软件系统的主要特点,并结合课题需求提出了地面站软件系统所需要具备的功能。然后介绍了地面站软件系统开发过程中,实现所需功能所涉及到的关键技术,接着对小型无人机地面站软件系统的需求分析和总体设计作出了阐述,并对系统进行了功能层次划分,论述了每个功能层次上各个功能模块的设计。然后是根据系统的功能设计,详细地研究与实现系统的主要功能:一是用户操作层的功能实现,包括软件界面的设计与实现、电子地图及其功能操作的实现、飞行状态的显示及控制指令的实现、通过播放器实时播放航拍视频的实现、航迹规划的实现;二是数据通信层的实现,详细研究了串口通信的实现过程;三是数据管理层中的数据存储与数据分析的实现。最后,将地面站软件系统进行了多次的测试,且结合小型无人机进行了系统联调。测试结果表明:该地面站软件能实时接收和准确显示遥测数据,能实时播放航拍视频,能在地图上成功显示航点与航迹,地图提供的功能能正确地响应对应的操作,能准确地完成地面站发送的各种控制命令,能快速地从存储文件中读取数据,并用图表显示各种遥测数据以进行数据分析。
【关键词】：小型无人机 地面站 电子地图 播放器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279;TP311.52
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景与意义10
• 1.2 小型无人机系统概述10-13
• 1.2.1 小型无人机系统基本组成10-12
• 1.2.2 小型无人机的研究及现状12-13
• 1.3 小型无人机地面站系统概述13-17
• 1.3.1 小型无人机地面站系统13
• 1.3.2 地面站的国内外研究现状13-17
• 1.4 课题来源与研究内容17-18
• 1.4.1 课题来源17
• 1.4.2 研究内容17-18
• 1.5 本文组织结构18-19
• 第二章 相关理论与技术介绍19-30
• 2.1 串口通信19-20
• 2.1.1 串口通信基本概念19
• 2.1.2 常用串.通信实现方法19-20
• 2.2 MAVLink协议20-23
• 2.2.1 上行数据帧21-23
• 2.2.2 下行数据帧23
• 2.3 电子地图技术23-27
• 2.3.1 地图加载原理24-27
• 2.3.2 GMap.NET主要功能27
• 2.4 FFmpeg编码库27-28
• 2.5 图形化数据分析工具28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 地面站软件系统的需求分析和详细设计30-40
• 3.1 软件系统的需求分析30-31
• 3.2 软件系统的总体结构31-32
• 3.3 地面站软件系统的功能模块设计32-39
• 3.3.1 用户操作层的设计32-37
• 3.3.2 数据通信层的设计37-38
• 3.3.3 数据管理层的设计38-39
• 3.4 软件开发工具39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 地面站软件系统的实现40-67
• 4.1 用户操作层实现40-62
• 4.1.1 基本操作模块的实现40-45
• 4.1.2 监控模块的实现45-57
• 4.1.3 航迹规划模块的实现57-62
• 4.2 数据通信模块的实现62-65
• 4.2.1 串口通信的实现过程62-64
• 4.2.2 数据的接收与发送64-65
• 4.3 数据管理模块的实现65-66
• 4.3.1 数据存储的实现65
• 4.3.2 数据分析的实现65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 地面站软件系统测试与结果分析67-75
• 5.1 测试环境67-68
• 5.2 软件基本功能界面展示68-70
• 5.3 软件模块功能及性能测试70-74
• 5.3.1 数据链路连接测试70
• 5.3.2 飞行状态监控模块测试70-71
• 5.3.3 电子地图航迹显示及航迹规划功能测试71-72
• 5.3.4 数据分析功能测试72-73
• 5.3.5 实时播放器测试73-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 本文总结75
• 6.2 展望75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士学位期间取得的成果81-82

【参考文献】

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1 张畏;张首一;;无人机的战场应用与发展趋势[J];科技信息(科学教研);2008年13期

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本文编号：691285