近年來,無人機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）集群得到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注,在軍事和民用領(lǐng)域都有大量的研究與應(yīng)用。地面控制系統(tǒng)（Ground Control System,GCS）可以對(duì)無人機(jī)集群進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,是控制無人機(jī)集群完成飛行任務(wù)的關(guān)鍵。無人機(jī)集群技術(shù)的不斷發(fā)展對(duì)地面控制系統(tǒng)提出越來越高的要求。傳統(tǒng)的地面控制系統(tǒng)存在通用性和互操作能力不足、耦合度高、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性差等問題,導(dǎo)致地面控制系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)成本增加,不能適應(yīng)無人機(jī)集群規(guī)模的擴(kuò)大。同時(shí),無人機(jī)集群是通過無線數(shù)據(jù)鏈路與地面控制系統(tǒng)保持通信的,這就不可避免地存在時(shí)延的問題。時(shí)延影響著地面控制系統(tǒng)對(duì)無人機(jī)集群控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性,是制約無人機(jī)集群性能的一大因素。本文針對(duì)以上問題,對(duì)基于時(shí)延預(yù)測(cè)的無人機(jī)集群控制技術(shù)及系統(tǒng)展開研究,主要包括三個(gè)方面:（1）設(shè)計(jì)面向無人機(jī)集群的地面控制系統(tǒng)。在本實(shí)驗(yàn)室研究的基于軟件總線的開放式機(jī)器人控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,本文將其應(yīng)用于無人機(jī)集群地面控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方法,并通過軟件總線為各個(gè)功能模塊提供統(tǒng)一的通信方式和監(jiān)測(cè)管理服務(wù)。（2）研究無人機(jī)集群的時(shí)... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１使用４Ｇ作為無人機(jī)集群的數(shù)據(jù)鏈路??：露前５Ｇ?（?５ｔｈ?Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｍｏｂｉｌｅ?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，第五代移動(dòng)通信技．術(shù)）??已經(jīng)提出，世界各國都十分看好５Ｇ技術(shù)的應(yīng)用前景

?２．?３硬件結(jié)構(gòu)??如圖２－２所示，本文設(shè)計(jì)的無人機(jī)集群地面控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，包括：人機(jī)交互??設(shè)備、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)鏈路終端。人機(jī)交互設(shè)備和計(jì)算機(jī)相連接，計(jì)算機(jī)再與數(shù)據(jù)鏈路終??端相連接。??［?無人機(jī)集群?）??Ｓ?？??數(shù)據(jù)鏈路終端??人機(jī)交互設(shè)備?＜?？計(jì)算機(jī)??圖２－２無人機(jī)集群地面控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)??人機(jī)交互設(shè)備主要用于為操作員使用無人機(jī)集群地面控制系統(tǒng)提供多樣化的人機(jī)??交互方式，既包括鼠標(biāo)、鍵盤、顯示屏、麥克風(fēng)、喇叭等傳統(tǒng)的交互設(shè)備，也包括ＶＲ、??ＡＲ等交互設(shè)備。這些人機(jī)交互設(shè)備直接與人的手、口、眼、耳等器倉打交道，通過輸??入設(shè)備操作員可以向無人機(jī)集群地面控制系統(tǒng)輸入飛行任務(wù)，通過輸出設(shè)備操作員可以??實(shí)時(shí)查看無人機(jī)集群的飛行狀態(tài)。??計(jì)算機(jī)是運(yùn)行無人機(jī)集群地面控制系統(tǒng)軟件程序的電子設(shè)備，是整個(gè)無人機(jī)集群地??面控制系統(tǒng)的中樞環(huán)節(jié)。無人機(jī)集群系統(tǒng)的任務(wù)分配、航跡規(guī)劃、狀態(tài)監(jiān)控等數(shù)據(jù)處理??工作都由計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)。根據(jù)無人機(jī)集＿群的實(shí)際需求，為了提高地面控制系統(tǒng)的處理能力，??可以采用多臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)無人機(jī)集群的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。??數(shù)據(jù)鏈路終端用于實(shí)現(xiàn)地面控制系統(tǒng)與無人機(jī)集群之間的通信，包括信號(hào)發(fā)射設(shè)備??和擦號(hào)接收設(shè)備。通過數(shù)據(jù)鏈路終端

集群地面控制系統(tǒng)的架構(gòu)。在該無人機(jī)集群地面控制系統(tǒng)中，功能被封裝為４個(gè)個(gè)模塊，??并通過軟件總線來為各個(gè)功能模塊提供統(tǒng)＾的通信方式和管理服務(wù)。??如圖２－５所示為無人機(jī)集群地面控制系統(tǒng)的分層軟件體系結(jié)構(gòu)，按照層次關(guān)系由上??到下可以劃分為五層：應(yīng)用層、傳輸支持層、傳輸層、軟件總線層和操作系統(tǒng)層。??／＂?廣??圖形用戶界面?時(shí)延預(yù)測(cè)?集群通信??應(yīng)用層?人機(jī)交３?航點(diǎn)控制?編隊(duì)控制??任務(wù)規(guī)劃?群體智能?……??傳輸支持層?通信接口?消息序列化與反序列化??傳輸扇?潸息傳輸??／?、?（?＼?、??軟件總線層?模塊營理?消息智理?數(shù)據(jù)管理??Ｖ?／?Ｖ?????操作系統(tǒng)層?進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理、中斷管理、設(shè)備管理、．？？？??圖２－５無人機(jī)集群地面控制系統(tǒng)的分層軟件體系結(jié)構(gòu)??下面對(duì)無人機(jī)集群地面控制系統(tǒng)的分層軟件體系結(jié)構(gòu)的各層進(jìn)行具體的描述。??（１）應(yīng)用層??應(yīng)用層由無人機(jī)集群地面控制系統(tǒng)中的各個(gè)功能模塊組成。各個(gè)功能模塊只需要考??慮自身內(nèi)部的功能邏輯實(shí)現(xiàn)，不需要關(guān)注如何從其他功能模塊中獲取數(shù)據(jù)，功能模塊之??間的交互都通過統(tǒng)一的接口規(guī)范由軟件總線實(shí)現(xiàn)。只要功能模塊遵循軟件總線提供的接??口規(guī)范，就能夠和其它的功能模塊進(jìn)行§息交互。??功能模塊在使用前首先要向軟件總線進(jìn)行注冊(cè)，告訴軟件總線其模塊名稱、話題名??稱、消息數(shù)據(jù)類型等具體信息，以便軟件總線能夠在系統(tǒng)的消息通信中找到對(duì)應(yīng)的功能??１４??

【參考文獻(xiàn)】：
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