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多目標(biāo)監(jiān)控的大型無人機綜合測控站系統(tǒng)設(shè)計

發(fā)布時間:2020-05-22 16:21
【摘要】:隨著大型無人機在國防建設(shè)、反恐處突等領(lǐng)域發(fā)揮的作用越來越突出,可以執(zhí)行多任務(wù)的大型無人機的需求正在急劇膨脹。適用于高空高速長航時的無人機型號也在不斷涌現(xiàn)。但是隨著技術(shù)的發(fā)展,任務(wù)體系正朝著網(wǎng)絡(luò)化、集群化的方向發(fā)展,任務(wù)復(fù)雜度越來越高,單機將不再適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的應(yīng)用需求,統(tǒng)一指揮、多機協(xié)同才是未來的常用模式。這就要求地面系統(tǒng)能同步指揮多型多架飛機。因此通用化、一體化成為無人機地面測控站發(fā)展的重點方向,其具體要求是:多目標(biāo)監(jiān)控、組件化/通用化、集成化,能自動配置、處理多機信息并實現(xiàn)協(xié)同任務(wù)。但由于無人機系統(tǒng)在不同階段的顯控操作不同,不同無人機系統(tǒng)也存在控制模式的差異,再加上多機監(jiān)控時流程高度交叉,要使單個測控站同時實現(xiàn)多機監(jiān)控就必須解決通用體系架構(gòu)設(shè)計、邏輯過程解耦與功能分配、通用與專用解耦與重構(gòu)等關(guān)鍵問題。本文針對上述問題,以解決大型無人機多目標(biāo)監(jiān)控和地面系統(tǒng)集成化問題為研究目標(biāo),在深入分析測控站當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對測控站通用架構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)過程邏輯建模、人機交互、通用模塊實現(xiàn)等方面進(jìn)行研究,主要內(nèi)容包括::1.研究了基于需求工程的頂層設(shè)計方法,出了基于需求的建模仿真方法,將系統(tǒng)工程思想融入測控站系統(tǒng)設(shè)計,實現(xiàn)了需求與功能的關(guān)聯(lián);分析了多種體系架構(gòu)的優(yōu)劣,出了一種集中分布式體系架構(gòu)的設(shè)計思路,該架構(gòu)中功能單元獨立實現(xiàn),通用非實時功能則統(tǒng)一調(diào)度,保證了系統(tǒng)的實時性和通用性。2.研究了基于流程的過程設(shè)計方法,利用流程在各功能模塊間的運轉(zhuǎn)和信息流確定邏輯過程的運行路線,邏輯功能實現(xiàn)了解耦和重分配,保證了設(shè)計過程完整,模塊功能實現(xiàn)隔離,交互關(guān)系清晰,為專用、通用模塊劃分和部署供了基礎(chǔ)。3.研究了操作員操作程序設(shè)計,出了關(guān)注要點和設(shè)計原則,并重點設(shè)計了適用于本題的顯控交互界面。4.將顯控作為通用化模塊分離實現(xiàn)的突破口,研究并出了基于配表的通用顯控框架設(shè)計方法,設(shè)計了二進(jìn)制文件轉(zhuǎn)化、配表轉(zhuǎn)化等新類,實現(xiàn)了邏輯與顯示分離、軟件代碼復(fù)用,使不同無人機的控制組件與通用顯示組件可以自由重構(gòu)。最后通過上述研究,我們完成了測控站的設(shè)計、物理集成和測試,研究效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
【圖文】:

布置圖,地面站,布置圖,瀏覽器端


瀏覽器端-服務(wù)器端”的軟件體系架構(gòu)是現(xiàn)代大型信息系構(gòu)形式,可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)用構(gòu)件進(jìn)行分布式部在業(yè)務(wù)發(fā)生變化后動態(tài)響應(yīng)新需求,快速重新編排各種軟現(xiàn)新的應(yīng)用,系統(tǒng)開放性好。但基于“瀏覽器端-服務(wù)器其制約瓶頸存在,一是實時性問題,當(dāng)無人機處于“人時,其實時性要求高,各個處理環(huán)節(jié)帶來的時間開銷都;二是可靠性問題,“瀏覽器端-服務(wù)器端”架構(gòu)幾乎所器端,若服務(wù)器端出現(xiàn)問題,所有的應(yīng)用都會受影響,可靠性是“瀏覽器端-服務(wù)器端”架構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)的關(guān)鍵[9,10機測控站席位布局情況人機系統(tǒng)使用需求、任務(wù)類型以及用途因素的不同將導(dǎo)界面在一定程度上的不同。席位布置主要包括飛行控制,在主控界面一般采用多屏顯示,包括實時視頻圖像、二面等,并根據(jù)任務(wù)需要可配置操作手柄[23]。典型站內(nèi)布置

需求工程,系統(tǒng)工程,步驟


隨著無人機地面測控站的復(fù)雜度增加,其已經(jīng)發(fā)展為多學(xué)科多專業(yè)高統(tǒng)。如何系統(tǒng)、綜合地考慮系統(tǒng)各組成部分,以及使系統(tǒng)本身在更大能正確地發(fā)揮其能力,成為研制的關(guān)鍵[13]。從產(chǎn)品研制的概念階段即引入行為模型概念,通過模型化的方式,對功能分析和架構(gòu)設(shè)計進(jìn)行建模,并通過模型執(zhí)行的方式預(yù)先驗證需求確性和完整性,確保系統(tǒng)之間的協(xié)作,以及系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分的協(xié),系統(tǒng)的功能邏輯經(jīng)過建模及驗證后,實現(xiàn)功能分析閉環(huán)。模型化研制帶來的最大價值是減少或避免傳統(tǒng)的“制造-試驗-再制造-再,從而在物理實現(xiàn)之前,就實現(xiàn)了對需求、功能、架構(gòu)和性能的精確現(xiàn)了早期驗證,能夠減少成本并縮短周期;谛枨蠊こ痰捻攲釉O(shè)計將采用基于模型的系統(tǒng)工程方法實現(xiàn)。在面一復(fù)雜系統(tǒng)的研究開發(fā),需要從需求入手,并將需求與后端設(shè)計進(jìn)行早期邏輯仿真對功能分配、系統(tǒng)劃分進(jìn)行迭代驗證,確定最終的系統(tǒng)組成,,從而確保系統(tǒng)頂層設(shè)計的正確性和合理性[12,13]。設(shè)計步驟見圖 2
【學(xué)位授予單位】:電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2018
【分類號】:V279

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4 馬t煛”頸?xì)J

本文編號:2676269


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