无人机系统理论基础 课件 第三十课时 地面站的功能结构及发展趋势

第三十课时地面站的功能结构及发展趋势BU

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AVIATION目录/CONTENTS§2地面站的重要功能§1地面站软件§3地面站的发展趋势§1地面站软件地面站软件总体结构模块划分：通信控制与数据处理模块、虚拟仪表及数据显示模块、电子地图模块、航迹规划模块以及数据管理模块某地面站软件平台功能结构图地面站软件总体结构通信控制与数据传输模块通信控制：控制串口通信启停、设置串口号、传输波特率、校验位等参数数据处理：1.将串口接收数据帧按照拟定的通信格式进行解析处理，送到虚拟仪表及数据显示模块进行显示2.将控制指令上传至空中飞行平台地面站软件总体结构虚拟仪表及数据显示模块飞行数据文本显示及报警部分：可视化原始数据，对机载电源电压、油料余量、飞行高度等数据进行安全报警虚拟仪表显示部分：对不能可视化数据再处理，通过模拟传统仪表的工作方式对飞行姿态进行展示地面站软件总体结构虚拟仪表及数据显示模块飞行姿态三维展示模块：依据已解析的姿态角信息，将飞行器三维模型控件在三维空间中按照对应的坐标轴进行角度旋转地面站软件总体结构电子地图模块功能：加载电子地图、设置地图图层实时定位无人机位置、绘制飞行轨迹、获取地理位置对地图进行放大、缩小、平移、目标居中地面站软件总体结构航迹规划模块实际飞行任务出发，考虑限制条件，对传统航迹规划算法进行改进，借助MATLAB编程软件实现仿真，对航行路径进行规划将仿真航点坐标转换到实际地理航点坐标，实现航迹规划算法应用地面站软件总体结构数据管理模块功能：有数据存储、任务复盘实现对下传飞行数据的存储回放复盘飞行任务地面站软件总体结构地面站软件功能模块关系图地面站软件工作流程地面站软件工作流程图地面站软件界面设计基于LabVIEW的交互式用户接口从软件界面上获取数据，通过鼠标和键盘操纵控件，并将操作数据流向底层程序地面站软件示意图地面站软件界面设计数据显示区：时间、定位经纬度、高度、转速、速度、俯仰角、滚转角、航向角、机载电源电压、油量、报警提示虚拟仪表区：空速、飞行姿态、航向、转速功能操作区：电子地图区、串口设置区、指令控制区、波形显示区§2地面站的重要功能地面站的重要功能通信控制与数据处理流程：通过无线链路对下传的飞行数据不间断地接收，通过定义的串口通信协议对飞行数据进行解析，进而实时显示航空实验及飞行模拟时，通常采用模拟仪表或者虚拟仪表的方案展示飞行数据，成本低、设计方便地面站的重要功能通信控制与数据处理仪表：空速表、飞行姿态仪、高度表、侧滑指示器、航向指示器、垂直速率表空速表：显示飞机相对于空气的运动速度飞行姿态仪：测量飞机的姿态角常见的虚拟仪表盘地面站的重要功能电子地图功能：加载电子地图电子地图基本的功能，如调节地图缩放比例尺，借助地图工具实现对地图的平移、坐标居中以及实时获取鼠标选点的经纬度信息地面站的重要功能电子地图功能：③对无人机的地理位置进行实时定位④简单的航迹规划功能⑤航迹回放功能地面站的重要功能航迹规划实现飞行器自主飞行、无人机技术应用的关键技术及研究重点原理：在电子地图以及定位系统的支撑下，利用航迹规划算法，在起始点与目标点之间搜索并生成一条可飞行路径核心：规划算法地面站的重要功能航迹规划传统经典算法：数学规划法、最优控制法、梯度法、牛顿法、动态规划法缺点：计算量大、规划时间长、容易陷入局部最优解现代智能算法：启发式寻优算法、遗传算法、蚁群智能算法、人工神经网络算法、机器学习算法§3地面站的发展趋势地面站的发展趋势功能需求联合操纵能力互用性开放性商用科技实景操作地面站的发展趋势发展思路及要求半自主控制：具备一定程度的自主决策任务规划与重新规划：具备灵活的任务规划能力以适应形势的变化数据实用性：保证数据可靠性通用化设计：通用化、可配置步云登月

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