超视距遥控无人机飞行控制台设计与实现

为了给无人机地面站系统操纵人员提供实时、准确、直观和形象的飞行信息,文章依据超视距遥控无人机的特点和人机交互界面设计原则,设计并实现了超视距遥控无人机飞行控制台;飞行控制台以嵌入了GL Studio控件的LabWindows/CVI为主要开发平台,采用UDP协议进行实时通信;项目测试表明飞行控制台的设计达到了系统指标要求,满足了地面站对飞行控制台的功能性需求。     

对无人机地面站软件设计的两种常用方法的比较

Visual C＋＋和GIS方法是无人机地面站软件设计中的两种常用的方法．通过介绍和评述两种方法的设计理念,对地面站系统软件中的飞行监控功能、串口通信、遥测遥控、数据的接收与发送、地图导航功能、航线规划与航迹操作功能进行不同方法的实现．对两种方法在各个功能领域设计中存在的优缺点进行比较。     

基于VC++的无人机飞控地面站软件的开发

针对某型无人机飞行监测和控制的要求,以VC++可视化语言为开发工具,嵌入NI控件,设计了一套操作方便、功能强大的飞控地面站软件系统;软件基于模块化设计思想,采用串口通信和以太网两种通信方式,串口通信上,实现了遥测数据的实时显示、数据库存储、故障提示和遥控指令的定时发送等功能;以太网通信上,很好地实现了与导航地面站的接口设计;经过实际联调,系统运行良好,通信实时性很高,很好地完成了各部分功能,并具有很好的扩展性。     

基于DSP的无人机飞行控制系统设计与实现

飞行控制系统是无人机重要的子系统之一,它决定了无人机的飞行性能;设计了一种自主飞行与地面控制相结合的无人机飞控系统;系统采用多片DSP协同工作,系统各模块间通过CAN总线互联,系统与地面站通过无线通信方式交换数据;多片DSP协同工作方式控制精度高,数据处理能力强,并具有较高的可靠性;经过测试,系统软件能按照预定控制逻辑完成各项控制任务,各个模块能较好地协调工作,系统硬件符合电磁兼容要求,系统各项指标均满足技术要求.     

无人直升机实时机载和地面站软件架构设计

研究了无人直升机飞行控制系统实时软件系统设计架构,针对机载嵌入式飞控计算机系统和地面站计算机系统,提出了基于VxWorks实时操作系统的多线程任务机载软件设计方案和基于WindowsXP操作系统的地面站软件设计方案,有助于加快完成无人直升机飞行控制系统的设计和验证。机载系统软件设计为数据采集和测量、伺服舵机驱动、飞行控制与发动机控制实现、通信和数据请求存储等功能。地面站系统软件设计为与机载系统的数据通信、终端用户操控,以及实时飞行状态监视等功能。利用组件对象模型设计技术实现了系统软件设计的模块化、软件结构分层组件化,方便了软件系统的集成与扩展。采用多任务线程机制,有效地满足了飞行控制系统实时性要求。利用实时操作系统的定时器任务机制,确保飞行模式的任务管理和调度。依据所提出的软件设计架构完成了实时机载软件和地面站软件组件模块的设计与开发,而且软件集成快捷方便。研究成果已成功应用于某型无人直升机飞行控制系统。     

无人机三维视景仿真系统实现

无人机传统地面站系统数据回显主要采用二维数字和图表曲线形式,操作人员不能对在三维空间内飞行的无人机的飞行状态有一个直观的感受。为了配合无人机地面站操作系统,以某新型无人机为应用背景,结合虚拟现实技术的相关理论,论述了在无人机地面站系统上加入三维视景部分。该系统在无人机飞行仿真的基础上,基于Creator和Vega软件,构建了无人机弹射起飞、巡航飞行的场景,实时动态地再现了无人机飞行的全过程,最后给出了系统的实施效果,仿真效果理想。     

一种无人机飞控计算机系统设计

1、引言 随着国家经济建设的突飞猛进,资源调查和环境监测工作越来越重要,任务周期越来越短,常规卫星和航空遥感手段己难以满足应用所需,特别是许多分辨率要求高、时间要求快的应急动态监测缺乏有效的手段.现有小型无人机系统为空间信息监测提供了一种数据快速获取、处理、应用分析一体化的新型技术手段,一些小型无人机系统用于陆地小面积图像获取和简单科学数据参数的观测.但现有技术的这些小型无人机尚不能完成动态应急监测和定期监测,主要原因是控制这类无人机飞行的飞行控制系统和地面监控系统的导航定位、遥控、大数据量双向传输等方面存在技术缺陷,无法满足实际需要.     

无人机遥控遥测软件地图功能的实现

介绍了一种地图功能的实现,遥控遥测软件可以利用地图功能显示无人机仿真过程的飞行航线.本文对仿真系统结构、遥控遥测软件结构以及地图知识作了简要的介绍,并详细讲述了栅格地图实现的地图功能.该功能已经成功应用在某型无人机仿真中.     

基于运动估计的无人机视频与遥测同步方法

针对无人机遥测数据和视频由于通讯延迟、链路不稳等因素,视频和遥测数据无法一一对应起来,需要对其进行同步处理的技术需求,提出了基于运动估计的视频与遥测同步方法。对于无人机飞行获取的遥测数据和视频数据,分别进行运动估计,得到基于遥测数据的运动编码和基于视频数据的运动编码,然后基于分析得到的运动编码进行匹配,进而根据匹配结果,对遥测数据进行插值处理,实现遥测与视频的同步。通过对总体运动模式的匹配,在载荷和无人机的遥测协议具体内容未知的情况下,根据运动模式实现视频与遥测的同步。通过灰度投影的方法进行针对无人机遥测数据和视频由于通讯延迟、链路不稳等因素,视频和遥测数据无法一一对应起来,需要对其进行同步处理的技术需求,提出了基于运动估计的视频与遥测同步方法。对于无人机飞行获取的遥测数据和视频数据,分别进行运动估计,得到基于遥测数据的运动编码和基于视频数据的运动编码,然后基于分析得到的运动编码进行匹配,进而根据匹配结果,对遥测数据进行插值处理,实现遥测与视频的同步。通过对总体运动模式的匹配,在载荷和无人机的遥测协议具体内容未知的情况下,根据运动模式实现视频与遥测的同步。通过灰度投影的方法进行运动估计以完成视频的运动编码,大大提高了视频运动估计的效率和速度,最终实现视频与遥测的同步。实现对遥测数据的高精度匹配和插值,提高同步的精度。运动估计以完成视频的运动编码,大大提高了视频运动估计的效率和速度,最终实现视频与遥测的同步。实现对遥测数据的高精度匹配和插值,提高同步的精度。     

无人机编队飞行快速试验系统设计

为缩小针对无人机编队控制问题的理论研究与实际应用之间的脱节,设计了一套无人机编队飞行快速试验系统,包括基于X-Plane的硬件在回路(HIL)仿真系统和飞行试验系统.HIL仿真系统和飞行试验系统中使用相同的自驾仪和地面控制站,通过HIL仿真可以提前发现并修正在仿真中暴露的问题,从而减少飞行试验所需的时间和成本,缩短方法从理论到应用的时间.试验系统中解决了无人机之间及无人机与地面站之间的通信问题,使得无人机之间可以直接通信,不用通过地面站转发,且单个地面站可以监视和管理多架无人机.采用网络化的软、硬件设计,使得试验系统能够用于验证各种通信拓扑的编队控制算法.为验证上述系统的有效性,设计长机-僚机编队控制方法对试验系统进行验证.结果表明,通过HIL仿真验证的自驾仪可以直接移植到飞行试验系统中,只需微调一些控制参数即可快速实现无人机编队飞行.     

多旋翼无人机地面控制站软件系统设计与开发

针对多旋翼无人机自主飞行实时监控需求,开发了一套完整的多旋翼无人机地面控制站软件系统;根据多旋翼无人机地面控制站软件总体设计分析,基于功能模块化思想,分别设计并实现了飞行监控、飞行任务管理、二维与三维结合的导航电子地图以及数据库技术等功能,为无人机的实时监控提供了有力保障;地面控制站软件系统的三个用户主界面简约美观,能够实时切换,便于地面操作员对无人机的飞行监管;最后,通过某型多旋翼无人机的飞行作业,对地面控制站软件系统进行了全方位测试;实验测试有效地证实了该地面控制站软件系统具有完善的监控功能,操作简便,完全满足无人机地面控制站需求,已经作为标配软件提供给用户使用。     

无人机综合仿真与测试平台技术研究

固定翼无人机在军事,国防,民用上都具有非常广泛的应用。无人机系统包括三大部分：无人机机体,无人机地面控制站以及无人机地面综合检测站。详细介绍了当前已交付使用的一种适应于多种型号的无人机地面综合实验平台,包括无人机地面飞行仿真和地面检测和故障诊断三个部分。从整体设计方案出发,从技术角度分析各个子系统的功能和设计方案。提出了可以应用于无人机地面实验平台的基于专家系统的遥控-遥测知识对的知识库的建立和通过搜索知识库的故障诊断方法。并以一个平台子系统为例介绍了以任务管理和数据流控制为核心的软硬件设计方案。     

基于遥测数据共享的无人机试飞监测技术研究

针对传统无人机试飞监测系统与无人机平台设计耦合度高、通用性差的问题,设计了一种轻量化的试飞监测系统。对传统的无人机指挥控制系统与试飞监测系统的构型进行分析,梳理两个系统的共性业务流程,确定了轻量化试飞监测系统的构型。阐述了试飞监测软件的架构设计,并重点对数据解析模块进行介绍,提出了一种基于配表的遥测数据解析技术,使不同型号的试飞监测需求与软件框架相隔离,保证了软件的通用性。实际应用表明,所设计的无人机试飞监测系统避免了机上测试改装,缩短了无人机系统的研制周期,具有很高的工程实用价值。     

基于OSG和OSDK的无人机标校系统设计及实现

通过对无人机标校过程中遇到的精度不高、稳定性较差、可操作性较低、易受环境因素干扰、专业标校软件缺失等问题进行分析,设计一套包含硬件及软件在内的无人机标校方案,硬件设计包含对机载应答机的指标设计、需求设计及选型,对无人机的指标设计、需求设计及选型,以及配套硬件设备的选型,设计一套可行性高,功能完整的无人机标校软件,设计部分主要包含三部分功能,分别为基于OSG三维建模的标校无人机飞行轨迹生成软件、基于大疆OSDK开发包开发的飞行轨迹导入并启动飞行任务软件、基于远控模块实现机载应答机参数设置的控制软件,并提出无人机标校中的主要技术指标参数,最终形成一套切实可行的无人机标校系统,增加无人机标校的可行性及可靠性,为无人机标校软件的开发及无人机标校实施打下基础。     

地面站视景仿真系统的设计与优化

为了能更直观形象地展现无人机的飞行状态及攻击目标的效果,提高地面站操纵人员的操作效率,开发了无人机地面站三维视景仿真系统.论述了无人机地面站三维视景系统的设计方法,给出了系统总体结构图,研究了基于Vega Prime视景仿真软件的三维视景系统开发流程,以及如何采用大地形动态分页调度、独立通信线程等先进技术,重点解决了大场景下视景仿真刷新率低的难点.软件设计中引入多线程编程思想,详述了每个线程的具体实现,极大优化了程序性能.     

高实时性的无人机飞控软件测试系统设计

机载计算机作为无人机系统的控制核心,在设计过程中对其进行性能监测及功能验证是保证其正常工作的基本途径;运行于机载计算机内的飞控软件已成为无人机飞控系统设计中最重要的因素之一,采用Labview和RTX搭配的建模方式,模拟无人机机载计算机的真实硬件环境,在Windows操作系统下构建一套高实时性的测试系统方案,完成对机载计算机飞控软件的实时监测评估和性能测试;经实际测试,该系统能够实现对无人机飞控软件的实时监测和测试,实时性带来的实时误差不超过1％.     

基于VC的无人机模拟训练系统软件开发

为了能够让无人机地面操纵人员熟悉无人机的操作,介绍了一种以VC++可视化语言为开发工具设计的一套模拟训练软件系统;软件基于模块化设计思想,采用串口通信和以太网两种通信方式;串口通信上,实现了故障指令代码的实时发送等功能;以太网通信上,很好地实现了与飞控地面站的通信;另外,本软件还可以实现训练评价和故障模拟等功能;最终将模拟训练系统与地面站以及飞控系统联调,系统运行良好,通信实时性很高,很好地完成了各部分功能,并具有很好的扩展性。     

基于MPC的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统

目前研究的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统跟踪过程不稳定,导致跟踪结果不准确;为此基于MPC设计了一种新的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统.通过空中飞行控制器、地面控制器和人工干预器实现了无人机航线的跟踪控制;空中飞行控制器包括GPS导航定位模块、姿态评估模块(MTI)、飞行控制系统计算机,显示模块等;地面控制器探测周围飞行环境,规避障碍物、规划安全航线,传输至空中自主飞行控制系统,包括无线通讯的数据连接电路和地面终端控制模块;人工干预模块能对飞行过程中发生的意外情况进行人工干预以避免突发情况造成危险;以VS2010为开发环境,利用C++软件设计软件流程;利用MPC多变量控制策略,以最优动态轨迹为控制目标,获取无人机的实时飞行状况,设定航线规划流程,实行航线动态规划;实验结果表明,所设计的无人机航迹跟踪控制系统稳定性较好,跟踪控制结果与预期的跟踪控制曲线重合度更高,平均误差控制在1 cm以内.