CN101738608B - 一种无人机遥测信息综合处理系统及其综合处理显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机遥测信息综合处理系统及其综合处理显示方法，本发明的遥测信息综合处理系统基于无人机地面站的分布式计算机系统，在其平台之上构建综合处理系统及其各组成模块。该系统的综合处理显示方法利用局域网通信技术和多线程技术，完成对遥测信息的多路接收、按类别分发、模块化并行处理和显示，实现对遥测信息的多机共享，加快了信息处理速度，增强了显示效果，并增加了回放功能。

Description

一种无人机遥测信息综合处理系统及其综合处理显示方法

技术领域

本发明涉及一种无人机遥测信息综合处理系统及其综合处理显示方法，属于无人机遥测系统基带信号处理方法设计领域。

背景技术

无人机是一种有动力、可控制、能携带多种任务载荷、执行多种任务并能重复使用的无人战术飞行器。由于其零伤亡风险和高机动性等优势引起了各国军方的高度重视。图1为地面控制站在无人机测控系统中所处的位置示意图。如图1所示，地面控制站2(简称地面站)是测控与信息传输系统的重要组成部分，它可以通过测控链路通信站3完成对无人机1的状态监控和操作控制，因而地面站是整个无人机系统遥测遥控信息的“交互点”。

地面站负责完成的具体功能常包括：任务规划、飞行航迹显示、测控参数显示、图像显示、有效载荷管理、系统监控、数据记录和指挥控制等。图2为现有技术的地面控制站简化组成示意图。如图2所示，现有技术的地面站简化组成一般包括测控收发装置4、遥测监控计算机5、飞行控制计算机6和任务控制计算机7。测控收发装置4完成从链路通信站接收遥测数据，并转发给遥测监控计算机5；从飞行控制计算机6和任务控制计算机7的接收遥控数据，发送到链路通信站3。

图3为现有技术的遥测监控计算机信息处理流程图。如图3所示，在现有技术中，遥测数据的处理和显示采用单线程流水线技术，功能模块包括单帧遥测数据的接收模块8、单帧遥测数据的处理模块9和单帧遥测数据的显示模块10，单帧遥测数据的接收模块8完成整帧的遥测数据的接收后发送至单帧遥测数据的处理模块9，单帧遥测数据的处理模块9将单帧遥测数据进行比例量纲变换和解码处理后，直接驱动单帧遥测数据的显示模块10，驱动周期即遥测数据接收周期。

在大部分的时间内，无人机都在操纵者的视野范围之外，地面站人员对无人机姿态监控、飞行控制和任务控制都依赖于机载遥测装置回传的遥测数据。而现有技术的地面站组成造成了只有处于遥测监控计算机5机位的操纵人员能够直接观察到遥测信息，而其他机位的操纵人员想要观察遥测信息时则十分不便。

现有技术的遥测监控计算机信息处理流程由于采用单线程流水线技术，每级模块都需要整帧处理完成后才能进入下一级模块，这样的时间延迟累积容易对单帧遥测数据显示模块10的刷新速率产生影响。

此外，现有技术的无人机地面站遥测显示界面大多模仿有人机，显示的信息量少且缺乏变化，容易给地面站人员造成一定程度困扰。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出了一种无人机遥测信息综合处理系统及其综合处理显示方法，使无人机地面站中各个机位的操作人员都能有效共享无人机遥测信息，并加快计算机对遥测信息处理的速度和显示刷新率，改善遥测信息在用户界面上的显示效果，提高了无人机遥测信息显示的可读性，便于无人机地面站人员对无人机的实时监控。

本发明的一种无人机遥测信息综合处理系统，通过测控收发装置与链路通信站通信，采用分布式计算机系统作为硬件平台，分布式计算机系统包括链路控制计算机、飞行控制计算机、任务控制计算机和遥测监控计算机；四台计算机组成一个局域网，局域网采用UDP协议进行数据通信，测控收发装置与链路控制计算机进行通信，将遥测遥控信息发送至链路通信站完成对无人机的遥测遥控，当链路控制计算机接收到遥测信息时通过局域网通信共享该遥测数据，飞行控制计算机、任务控制计算机和遥测监控计算机接收到同样的遥测数据；

无人机遥测信息综合处理系统运行于飞行控制计算机、任务控制计算机和遥测监控计算机，包括网络通信模块、遥测数据分发模块、数据记录模块、数据回放模块、数据处理模块组和数据显示模块组；

数据处理模块组包括飞行姿态参数处理模块、发动机参数处理模块、飞行阶段处理模块、飞控方式处理模块、导航方式处理模块、领航方式处理模块、燃油、电气和惯导处理模块、任务载荷状态处理模块、测控链路状态处理模块、遥控指令回报处理模块和其他遥测参数处理模块；

数据显示模块组包括主飞行仪表显示模块、航向表显示模块、舵面信息显示模块、发动机参数显示模块、阶段/方式显示模块、告警信息显示模块、离散参数显示模块、指令回报显示模块和系统时间显示模块；

遥测数据分发模块包括数据缓冲区、遥测帧头判断模块、帧分割模块、第一副帧分割模块、第二副帧分割模块、第三副帧分割模块、第四副帧分割模块、飞行姿态参数缓冲区、发动机参数缓冲区、飞行阶段缓冲区、飞控方式缓冲区、导航方式缓冲区、领航方式缓冲区、燃油、电气和惯导缓冲区、任务载荷状态缓冲区、测控链路状态缓冲区、遥控指令回报缓冲区和其他遥测参数缓冲区；

网络通信模块负责完成接收局域网内链路控制计算机通过UDP协议发送到遥测监控计算机的遥测数据；

遥测数据分发模块的数据缓冲区对接受数据进行缓冲，数据通过遥测帧头判断模块、帧分割模块、第一副帧分割模块、第二副帧分割模块、第三副帧分割模块、第四副帧分割模块进行数据分发，得到的参数分别存储在飞行姿态参数缓冲区、发动机参数缓冲区、飞行阶段缓冲区、飞控方式缓冲区、导航方式缓冲区、领航方式缓冲区、燃油、电气和惯导缓冲区、任务载荷状态缓冲区、测控链路状态缓冲区、遥控指令回报缓冲区和其他遥测参数缓冲区，然后，存储的数据按照参数类别发送至数据处理模块组对应的飞行姿态参数处理模块、发动机参数处理模块、飞行阶段处理模块、飞控方式处理模块、导航方式处理模块、领航方式处理模块、燃油、电气和惯导处理模块、任务载荷状态处理模块、测控链路状态处理模块、遥控指令回报处理模块和其他遥测参数处理模块，对数据进行处理；

处理后的数据传送至主飞行仪表显示模块、航向表显示模块、舵面信息显示模块、发动机参数显示模块、阶段/方式显示模块、告警信息显示模块、离散参数显示模块、指令回报显示模块和系统时间显示模块进行显示；

数据记录模块负责完成以文件格式实时记录真实飞行中的遥测参数，数据回放模块负责完成飞行任务完成后期的回放数据检测和模拟训练功能。

基于无人机遥测信息综合处理系统的无人机遥测信息综合处理和显示方法，包括以下步骤：

步骤一：构建遥测信息综合处理系统；

步骤二：选择地面控制站的工作模式；

步骤三：正常模式下遥测数据的获取和传输；

步骤四：正常模式下遥测数据的存储、同步和分发；

步骤五：正常模式下遥测数据的处理和显示；

步骤六：回放模式下遥测数据的同步和分发；

步骤七：回放模式下遥测数据的处理和显示。

本方法的优点在于：

1)构建多台计算机组成的分布式计算机系统，利用局域网通信技术实现对遥测信息的多机共享，便于地面站各机位操作人员监测无人机状态；

2)对遥测数据实施按类别的分割和分发，利用多线程技术实现对遥测信息的模块化并行处理和显示，加快了信息处理速度，也便于使用和维护；

3)采用模块化可切换的人机界面模式，扩大遥测信息的显示量，加入存储和回放功能，扩展了无人机地面站功能。

附图说明

图1为地面控制站在无人机测控系统中所处的位置示意图；

图2为现有技术的地面控制站简化组成示意图；

图3为现有技术的遥测监控计算机信息处理流程图；

图4为本本发明地面控制站简化组成示意图；

图5为无人机遥测信息综合处理系统的结构示意图；

图6为本发明遥测数据分发模块结构示意图；

图7为发明的方法流程示意图；

图8为本发明单个遥测帧的帧头判断模块处理流程图；

图9为本发明遥测数据显示模块人机界面构成图；

图10本发明遥测数据回放处理流程图。

图中：             1.无人机              2.地面控制站

3.测控链路通信站   4.测控收发装置        5.现有技术的飞行控制

                                         计算机

6.现有技术的任务   7.现有技术的遥测监控  8.现有技术的遥测帧接

控制计算机         计算机                收模块

9.现有技术的遥测   10.现有技术的遥测帧   11.链路控制计算机

帧处理模块         显示模块

12.飞行控制计算机  13.任务控制计算机     14.遥测监控计算机

15.网络通信模块    16.遥测数据分发模块   17.数据记录模块

18.数据回放模块    19.数据处理模块组     20.数据显示模块组

21.飞行姿态参数处  22.发动机参数处理模   23.飞行阶段处理模块

理模块             块

24.飞控方式处理模  25.导航方式处理模块   26.领航方式处理模块

块

27.燃油、电气和惯  28.任务载荷状态处理   29.测控链路状态处理模

导处理模块         模块                  块

30.遥控指令回报处  31.其他遥测参数处理   32.主飞行仪表显示模块

理模块               模块

33.航向表显示模块    34.舵面信息显示模块    35.发动机参数显示模块

36.阶段/方式显示     37.告警信息显示模块    38.离散参数显示模块

模块

39.指令回报显示模    40.系统时间显示模块    41.接收数据缓冲区

块

42.遥测帧头判断模    43.帧分割模块          44.第一副帧分割模块

块

45.第二副帧分割模    46.第三副帧分割模块    47.第四副帧分割模块

块

48.飞行姿态参数缓    49.发动机参数缓冲区    50.飞行阶段缓冲区

冲区

51.飞控方式缓冲区    52.导航方式缓冲区      53.领航方式缓冲区

54.燃油、电气和惯    55.任务载荷状态缓冲    56.测控链路状态缓冲区

导缓冲区             区

57.遥控指令回报缓    58.其它遥测参数缓冲

冲区                 区

具体实施方式

下面结合附图对本发明的进行详细说明。

一种无人机遥测信息综合处理系统，如图4、图5所示，构建无人机地面控制站2中的分布式计算机系统，作为综合处理显示系统运行的硬件平台，地面控制站2的分布式计算机系统如图4所示，包括链路控制计算机11、飞行控制计算机12、任务控制计算机13和遥测监控计算机14，四台计算机组成一个局域网，局域网采用UDP协议进行数据通信。测控收发装置4与链路控制计算机11进行通信，将遥测遥控信息发送至链路通信站3完成对无人机1的遥测遥控，当链路控制计算机11接收到遥测信息时通过局域网通信共享该遥测数据，飞行控制计算机12、任务控制计算机13和遥测监控计算机14接收到同样的遥测数据。

图4所示的分布式计算机系统构成了遥测信息综合处理系统的硬件平台，在其基础之上构建了遥测信息综合处理系统，该系统可以在飞行控制计算机12、任务控制计算机13和遥测监控计算机14分别运行，以满足各机位人员都可以完成对遥测数据的监控。

基于遥测监控计算机14的遥测信息综合处理系统如图5所示，包括网络通信模块15、遥测数据分发模块16、数据记录模块17、数据回放模块18、数据处理模块组19和数据显示模块组20。

数据处理模块组19包括飞行姿态参数处理模块21、发动机参数处理模块22、飞行阶段处理模块23、飞控方式处理模块24、导航方式处理模块25、领航方式处理模块26、燃油、电气和惯导处理模块27、任务载荷状态处理模块28、测控链路状态处理模块29、遥控指令回报处理模块30和其他遥测参数处理模块31。

数据显示模块组20包括主飞行仪表显示模块32、航向表显示模块33、舵面信息显示模块34、发动机参数显示模块35、阶段/方式显示模块36、告警信息显示模块37、离散参数显示模块38、指令回报显示模块39和系统时间显示模块40。

遥测数据分发模块16如图6所示，包括数据缓冲区41、遥测帧头判断模块42、帧分割模块43、第一副帧分割模块44、第二副帧分割模块45、第三副帧分割模块46、第四副帧分割模块47、飞行姿态参数缓冲区48、发动机参数缓冲区49、飞行阶段缓冲区50、飞控方式缓冲区51、导航方式缓冲区52、领航方式缓冲区53、燃油、电气和惯导缓冲区54、任务载荷状态缓冲区55、测控链路状态缓冲区56、遥控指令回报缓冲区57和其他遥测参数缓冲区58。

网络通信模块15负责完成接收局域网内链路控制计算机11通过UDP协议发送到遥测监控计算机14的遥测数据；

遥测数据分发模块16的数据缓冲区41对接受数据进行缓冲，数据通过遥测帧头判断模块42、帧分割模块43、第一副帧分割模块44、第二副帧分割模块45、第三副帧分割模块46、第四副帧分割模块47进行数据分发，得到的参数分别存储在飞行姿态参数缓冲区48、发动机参数缓冲区49、飞行阶段缓冲区50、飞控方式缓冲区51、导航方式缓冲区52、领航方式缓冲区53、燃油、电气和惯导缓冲区54、任务载荷状态缓冲区55、测控链路状态缓冲区56、遥控指令回报缓冲区57和其他遥测参数缓冲区58，然后，存储的数据按照参数类别发送至数据处理模块组19对应的飞行姿态参数处理模块21、发动机参数处理模块22、飞行阶段处理模块23、飞控方式处理模块24、导航方式处理模块25、领航方式处理模块26、燃油、电气和惯导处理模块27、任务载荷状态处理模块28、测控链路状态处理模块29、遥控指令回报处理模块30和其他遥测参数处理模块31，对数据进行处理。

处理后的数据传送至主飞行仪表显示模块32、航向表显示模块33、舵面信息显示模块34、发动机参数显示模块35、阶段/方式显示模块36、告警信息显示模块37、离散参数显示模块38、指令回报显示模块39和系统时间显示模块40进行显示。

数据记录模块17负责完成以文件格式实时记录真实飞行中的遥测参数，数据回放模块18负责完成飞行任务完成后期的回放数据检测和模拟训练功能。

基于无人机遥测信息综合处理系统的无人机遥测信息综合处理和显示方法，流程如图7所示，包括以下步骤：

步骤一：构建遥测信息综合处理系统；

步骤二：选择地面控制站2的工作模式；

选择地面控制站2为正常模式或者回放模式，正常模式下，待处理和显示的遥测信息为实际飞行中实时回传的遥测信息，遥测帧以定时间隔t(定时间隔一般为毫秒级，如某型无人机采用80ms)进行回传；回放模式下，对实际飞行时记录的遥测数据进行的处理和显示，用以完成对数据后期检测或者模拟训练等功能。两种工作模式下遥测数据帧结构相同，主要包括无人机当前的飞行姿态参数、发动机参数、飞行阶段回报、飞控方式回报、导航方式回报、领航方式回报、燃油、电气和惯导状态回报、任务载荷状态回报、遥控指令回报、以及测控链路状态等其他的连续和离散遥测参数。

如果选择地面控制站2为正常模式，则顺序执行步骤三至步骤五；

如果选择地面控制站2为回放模式，则顺序执行步骤六至步骤七；

步骤三：正常模式下遥测数据的获取和传输；

当地面控制站2在正常工作模式下，图4所示的地面站分布式计算机系统数据具体通信流程如下：

1)遥测数据的链路接收：

无人机1测控链路数据下传至测控链路通信站3，被链路通信站3的接收设备同步和获取，以有线方式传输至地面控制站2的测控收发装置4，链路控制计算机11通过遥测遥控系统接口定义与测控收发装置进行数据交换，接收无人机链路的遥测数据，完成遥测数据的链路获取；

2)遥测数据的局域网分发：

链路控制计算机11完成对遥测数据中测控链路信息的监控、链路数据的初级接收和局域网内的分发。链路控制计算机11通过UDP协议以定时间隔t(如80ms)向飞行控制计算机12、任务控制计算机13和遥测监控计算机14发送遥测数据，完成遥测数据的局域网分发；

3)遥测数据的局域网接收：

飞行控制计算机12、任务控制计算机13和遥测监控计算机14以异步方式接收局域网中的由链路控制计算机11定时发送的遥测数据。这里的异步方式是指，以遥测监控计算机14为例，遥测监控计算机14开放足够容量的数据缓冲区用于自动缓存周期的遥测数据，完成遥测数据的局域网接收。飞行控制计算机5和任务控制计算机6也以类似机理完成遥测数据的局域网接收。

步骤四：正常模式下遥测数据的存储、同步和分发；

图5所示的网络通信模块15负责完成接收局域网内链路控制计算机11通过UDP协议发送到遥测监控计算机14的遥测数据；遥测数据分发模块16负责完成将遥测信息按参数类别加以区分并分发，分发后发送至数据处理模块组19的各处理模块分别进行数据处理；数据记录模块17负责完成以文件格式实时记录真实飞行中的遥测参数；数据回放模块18负责完成飞行任务完成后期的回放数据检测和模拟训练功能。

正常模式下可以完成遥测数据的存储、同步和分发，具体包括以下步骤：

1)遥测数据的存储：

图5所示的网络通信模块15负责完成遥测监控计算机14内用于网络通信的数据缓冲区内遥测数据的实时读取。这里的实时读取是指当数据缓冲区内接收到的数据为一个完整的遥测帧时，网络通信模块15将这一帧的遥测数据读取并发送至遥测数据分发模块16，防止旧的遥测数据被新一周期的遥测数据覆盖，进而完成遥测数据的机内接收，操作人员可以通过人机界面将接收到的原始遥测数据通过数据记录模块17存储至本地硬盘。

2)遥测数据的同步：

图5所示的遥测数据分发模块16接收到网络通信模块15发送的完整一帧的遥测数据，缓存到图6所示的数据缓冲区41中，遥测帧头判断模块42将该帧遥测数据读入并判断该帧的完整性。

图8为本发明单个遥测帧的帧头判断模块处理流程图。

如图8所示，遥测帧的帧头判断模块42处理流程图具体包括以下步骤：

(1)从接收数据缓冲区34以定时间隔t(如80ms)读取一帧遥测数据；

(2)判断第一副帧帧头并处理；

通过判断读入数据的前2字节是否为帧结构定义的第一副帧标志，如果判断结果为“是”，则处理第一副帧，即根据第一副帧长度读取第一副帧，之后进入步骤(3)；若判断结果为“否”，则进入步骤(6)。

(3)判断第二副帧帧头并处理；

通过判断读入数据的前2字节是否为帧结构定义的第二副帧标志，如果判断结果为“是”，则处理第二副帧，即根据第二副帧长度读取第二副帧，之后进入步骤(4)；若判断结果为“否”，则进入步骤(6)。

(4)判断第三副帧帧头并处理；

通过判断读入数据的前2字节是否为帧结构定义的第三副帧标志，如果判断结果为“是”，则处理第三副帧，即根据第三副帧长度读取第三副帧，之后进入步骤(5)；若判断结果为“否”，则进入步骤(6)。

(5)判断第四副帧帧头并处理；

通过判断读入数据的前2字节是否为帧结构定义的第四副帧标志，如果判断结果为“是”，则处理第四副帧，即根据第四副帧长度读取第四副帧，之后进入步骤(7)；若判断结果为“否”，则进入步骤(6)。

(6)舍弃该帧遥测数据；

第一、二、三和四副帧中任何一个副帧帧头发生错误或缺失，即表明该遥测帧不完整，则舍弃该帧遥测数据，进入步骤(7)。

(7)结束。

如果该帧为完整的遥测数据帧，则帧分割模块43开始对该遥测帧进行分割和分发。

3)遥测数据的分发：

图6所示的帧分割模块43完成对完整一帧遥测帧的分割，分割原则按照遥测数据帧结构将该遥测帧分割为第一副帧、第二副帧、第三副帧和第四副帧，分别输入到第一副帧分割模块44、第二副帧分割模块45、第三副帧分割模块46、第四副帧分割模块47进行副帧的再分割。

第一副帧分割模块44将第一副帧分割为飞行姿态参数和发动机参数，分别存储至飞行姿态参数缓冲区48、发动机参数缓冲区49；第二副帧分割模块45将第二副帧分割为飞行阶段、飞控方式、导航方式和领航方式，分别存储至飞行阶段缓冲区50、飞控方式缓冲区51、导航方式缓冲区52和领航方式缓冲区53；第三副帧分割模块46将第三副帧分割为燃油、电气和惯导状态、任务载荷状态和测控链路状态，分别存储至燃油、电气和惯导缓冲区54、任务载荷状态缓冲区55、测控链路状态缓冲区56；第四副帧分割模块47将第四副帧分割为遥控指令回报和其他遥测参数，分别存储至遥控指令回报缓冲区57和其他遥测参数缓冲区58。

步骤五：正常模式下遥测数据的处理和显示；

如图5所示，数据处理模块组19中的各处理模块负责完成模块化分发后各部分遥测参数的处理，具体处理包括解码和单位变换。图6所示的飞行姿态参数缓冲区48、发动机参数缓冲区49、飞行阶段缓冲区50、飞控方式缓冲区51、导航方式缓冲区52、领航方式缓冲区53、燃油、电气和惯导缓冲区54、任务载荷状态缓冲区55、测控链路状态缓冲区56、遥控指令回报缓冲区57、其它遥测参数缓冲区58中的遥测参数分别发送至图6所示的飞行姿态参数处理模块21、发动机参数处理模块22、飞行阶段处理模块23、飞控方式处理模块24、导航方式处理模块25、领航方式处理模块26、燃油、电气和惯导处理模块27、任务载荷状态处理模块28、测控链路状态处理模块29、遥控指令回报处理模块30、其他遥测参数处理模块30。

如图5所示，数据显示模块组20中的各显示模块负责完成处理后遥测参数在用户界面上模块化形象化的显示。遥测数据处理模块对与之对应的显示模块之间的驱动是并行的，其中：飞行姿态参数处理模块21将单位换算后的飞行姿态参数分别发送到主飞行仪表显示模块32、航向表显示模块33和舵面信息显示模块34进行显示；发动机参数处理模块22将单位换算后的发动机参数发动机发送至参数显示模块35进行显示；飞行阶段处理模块23、飞控方式处理模块24、导航方式处理模块25和领航方式处理模块26将解码后飞行阶段、飞控方式、导航方式和领航方式发送至阶段/方式显示模块36进行显示；燃油、电气和惯导处理模块27、任务载荷状态处理模块28和测控链路状态处理模块29将解码后的燃油、电气和惯导状态、任务载荷状态和测控链路状态发送至离散参数显示模块38进行显示，并配合告警信息显示模块37对产生告警的燃油、电气和惯导状态、任务载荷状态和测控链路状态进行实时告警显示；遥控指令回报处理模块30将解码后的遥控指令回报发送至指令回报显示模块39进行显示。

数据显示模块组20的各显示模块以人机界面的形式在遥测监控计算机14的显示屏上进行显示。根据人机工程学的要求，遥测信息需要以形象便捷的方式显示给地面站人员，在确保信息完整的前提下突出主要信息，增强无人机遥测信息显示的可读性。遥测监控计算机14的显示屏为16：9的液晶显示屏，各遥测数据显示模块组成的人机界面在其上进行刷新和显示。如图9所示，本发明遥测数据显示模块人机界面构成图如下：

系统时间显示模块40位于人机界面的最上方，以横向显示条方式加以显示。其下方的显示区域被平均分为左右两个显示区域，其中主飞行仪表显示模块32位于左上；航向表显示模块33位于左中；舵面信息显示模块34位于左下；指令回报显示模块39和阶段/方式显示模块36位于右上，两者可以根据需要进行切换，同一时刻只能进行一种模块的显示；发动机参数显示模块35位于右中；离散参数显示模块38和告警信息显示模块37位于右下，两者可以根据需要进行切换，同一时刻只能进行一种模块的显示。

步骤六：回放模式下遥测数据的同步和分发；

在实际飞行任务完成后，操作人员可以选择回放工作模式，此时图6所示的数据回放模块18根据实际需要负责完成遥测信息综合显示系统的数据回放功能，以文件的格式读取硬盘上存储的遥测帧，读取的遥测帧以一定的定时间隔t(如80ms)的周期发送至数据分发模块16，数据分发模块16以及其后端的各个功能模块完成与实际飞行中相同的功能，达到了对回放数据的检测目的，数据回放功能还可以用于对地面站人员的模拟训练。

本发明遥测数据回放处理流程如图10所示，具体包括以下步骤：

①从遥测监控计算机14硬盘上读取遥测数据文件；

②判断遥测帧帧头；

读取遥测数据文件中记录的遥测数据，判断遥测数据帧头，具体与步骤五中的步骤2)遥测数据的同步相同。

③周期发送遥测数据；

由于回放功能要模拟真实飞行效果，因此数据回放功能遵从实际飞行遥测数据的发送周期，以定时间隔t的周期发送至回放数据缓冲区，供遥测数据分发模块16读取。

④判断文件结束；

遥测数据文件设置文件结束标志，每读完一个遥测帧后判断一次文件是否结束，若判断结果为“是”则说明遥测文件读取结束，退出步骤六，进行步骤七；若判断结果为“否”，则进入步骤六的步骤⑤。

⑤读取下一遥测帧。

读取下一遥测帧，返回步骤②。

步骤七：回放模式下遥测数据的处理和显示；

在回放工作模式下，遥测数据的处理和显示与步骤五相同。

Claims (3)

1.一种无人机遥测信息综合处理系统，通过测控收发装置与链路通信站通信，其特征在于：采用分布式计算机系统作为硬件平台，分布式计算机系统包括链路控制计算机、飞行控制计算机、任务控制计算机和遥测监控计算机；四台计算机组成一个局域网，局域网采用UDP协议进行数据通信，测控收发装置与链路控制计算机进行通信，将遥测遥控信息发送至链路通信站完成对无人机的遥测遥控，当链路控制计算机接收到遥测信息时通过局域网通信共享该遥测信息，飞行控制计算机、任务控制计算机和遥测监控计算机接收到同样的遥测信息；

无人机遥测信息综合处理系统运行于飞行控制计算机、任务控制计算机和遥测监控计算机，包括网络通信模块、遥测数据分发模块、数据记录模块、数据回放模块、数据处理模块组和数据显示模块组；

数据处理模块组包括飞行姿态参数处理模块、发动机参数处理模块、飞行阶段处理模块、飞控方式处理模块、导航方式处理模块、领航方式处理模块、燃油、电气和惯导处理模块、任务载荷状态处理模块、测控链路状态处理模块、遥控指令回报处理模块和其他遥测参数处理模块；

数据显示模块组包括主飞行仪表显示模块、航向表显示模块、舵面信息显示模块、发动机参数显示模块、阶段/方式显示模块、告警信息显示模块、离散参数显示模块、指令回报显示模块和系统时间显示模块；

遥测数据分发模块包括数据缓冲区、遥测帧头判断模块、帧分割模块、第一副帧分割模块、第二副帧分割模块、第三副帧分割模块、第四副帧分割模块、飞行姿态参数缓冲区、发动机参数缓冲区、飞行阶段缓冲区、飞控方式缓冲区、导航方式缓冲区、领航方式缓冲区、燃油、电气和惯导缓冲区、任务载荷状态缓冲区、测控链路状态缓冲区、遥控指令回报缓冲区和其他遥测参数缓冲区；

网络通信模块负责完成接收局域网内链路控制计算机通过UDP协议发送到遥测监控计算机的遥测数据；

遥测数据分发模块的数据缓冲区对接受数据进行缓冲，数据通过遥测帧头判断模块、帧分割模块、第一副帧分割模块、第二副帧分割模块、第三副帧分割模块、第四副帧分割模块进行数据分发，得到的参数分别存储在飞行姿态参数缓冲区、发动机参数缓冲区、飞行阶段缓冲区、飞控方式缓冲区、导航方式缓冲区、领航方式缓冲区、燃油、电气和惯导缓冲区、任务载荷状态缓冲区、测控链路状态缓冲区、遥控指令回报缓冲区和其他遥测参数缓冲区，然后，存储的数据按照参数类别发送至数据处理模块组对应的飞行姿态参数处理模块、发动机参数处理模块、飞行阶段处理模块、飞控方式处理模块、导航方式处理模块、领航方式处理模块、燃油、电气和惯导处理模块、任务载荷状态处理模块、测控链路状态处理模块、遥控指令回报处理模块和其他遥测参数处理模块，对数据进行处理；

处理后的数据传送至主飞行仪表显示模块、航向表显示模块、舵面信息显示模块、发动机参数显示模块、阶段/方式显示模块、告警信息显示模块、离散参数显示模块、指令回报显示模块和系统时间显示模块进行显示；

数据记录模块负责完成以文件格式实时记录真实飞行中的遥测参数，数据回放模块负责完成飞行任务完成后期的回放数据检测和模拟训练功能。

2.根据权利要求1所述一种无人机遥测信息综合处理系统，其特征在于，所述的系统时间显示模块位于人机界面的最上方，以横向显示条方式加以显示；其下方的显示区域被平均分为左右两个显示区域，其中主飞行仪表显示模块位于左上；航向表显示模块位于左中；舵面信息显示模块位于左下；指令回报显示模块和阶段/方式显示模块位于右上，两者根据需要进行切换，同一时刻只能进行一种模块的显示；发动机参数显示模块位于右中；离散参数显示模块和告警信息显示模块位于右下，两者根据需要进行切换，同一时刻只能进行一种模块的显示。

3.基于无人机遥测信息综合处理系统的无人机遥测信息综合处理和显示方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：构建遥测信息综合处理系统；

步骤二：选择地面控制站的工作模式；

选择地面控制站为正常模式或者回放模式，正常模式下，待处理和显示的遥测信息为实际飞行中实时回传的遥测信息，遥测帧以定时间隔t进行回传；回放模式下，对实际飞行时记录的遥测数据进行的处理和显示，用以完成对数据后期检测或者模拟训练；

如果选择地面控制站为正常模式，则顺序执行步骤三至步骤五；

如果选择地面控制站为回放模式，则顺序执行步骤六至步骤七；

步骤三：正常模式下遥测数据的获取和传输；

当地面控制站在正常工作模式下，分布式计算机系统数据具体通信流程如下：

1）遥测数据的链路接收：

无人机测控链路数据下传至测控链路通信站，被链路通信站的接收设备同步和获取，以有线方式传输至地面控制站的测控收发装置，链路控制计算机通过遥测遥控系统接口定义与测控收发装置进行数据交换，接收无人机链路的遥测数据，完成遥测数据的链路获取；

2）遥测数据的局域网分发：

链路控制计算机完成对遥测数据中测控链路信息的监控、链路数据的初级接收和局域网内的分发；链路控制计算机通过UDP协议以定时间隔t向飞行控制计算机、任务控制计算机和遥测监控计算机发送遥测数据，完成遥测数据的局域网分发；

3）遥测数据的局域网接收：

飞行控制计算机、任务控制计算机和遥测监控计算机以异步方式接收局域网中的由链路控制计算机定时发送的遥测数据；

步骤四：正常模式下遥测数据的存储、同步和分发；

具体包括以下步骤：

1）遥测数据的存储：

网络通信模块负责完成遥测监控计算机内用于网络通信的数据缓冲区内遥测数据的实时读取；所述的实时读取是指当数据缓冲区内接收到的数据为一个完整的遥测帧时，网络通信模块将这一帧的遥测数据读取并发送至遥测数据分发模块，防止旧的遥测数据被新一周期的遥测数据覆盖，进而完成遥测数据的机内接收；

2）遥测数据的同步：

遥测数据分发模块接收到网络通信模块发送的完整一帧的遥测数据，缓存到数据缓冲区中，遥测帧头判断模块将该帧遥测数据读入并判断该帧的完整性；

遥测帧的帧头判断模块处理流程图具体包括以下步骤：

（1）从接收数据缓冲区以定时间隔t读取一帧遥测数据；

（2）判断第一副帧帧头并处理；

通过判断读入数据是否为帧结构定义的第一副帧标志，如果判断结果为“是”，则处理第一副帧，即根据第一副帧长度读取第一副帧，之后进入步骤（3）；若判断结果为“否”，则进入步骤（6）；

（3）判断第二副帧帧头并处理；

通过判断读入数据是否为帧结构定义的第二副帧标志，如果判断结果为“是”，则处理第二副帧，即根据第二副帧长度读取第二副帧，之后进入步骤（4）；若判断结果为“否”，则进入步骤（6）；

（4）判断第三副帧帧头并处理；

通过判断读入数据是否为帧结构定义的第三副帧标志，如果判断结果为“是”，则处理第三副帧，即根据第三副帧长度读取第三副帧，之后进入步骤（5）；若判断结果为“否”，则进入步骤（6）；

（5）判断第四副帧帧头并处理；

通过判断读入数据是否为帧结构定义的第四副帧标志，如果判断结果为“是”，则处理第四副帧，即根据第四副帧长度读取第四副帧，之后进入步骤（7）；若判断结果为“否”，则进入步骤（6）；

（6）舍弃该帧遥测数据；

第一、二、三和四副帧中任何一个副帧帧头发生错误或缺失，即表明该遥测帧不完整，则舍弃该帧遥测数据，进入步骤（7）；

（7）结束；

如果该帧为完整的遥测数据帧，则帧分割模块开始对该遥测帧进行分割和分发；

3）遥测数据的分发：

帧分割模块完成对完整一帧遥测帧的分割，分割原则按照遥测数据帧结构将该遥测帧分割为第一副帧、第二副帧、第三副帧和第四副帧，分别输入到第一副帧分割模块、第二副帧分割模块、第三副帧分割模块、第四副帧分割模块进行副帧的再分割；

第一副帧分割模块将第一副帧分割为飞行姿态参数和发动机参数，分别存储至飞行姿态参数缓冲区、发动机参数缓冲区；第二副帧分割模块将第二副帧分割为飞行阶段、飞控方式、导航方式和领航方式，分别存储至飞行阶段缓冲区、飞控方式缓冲区、导航方式缓冲区和领航方式缓冲区；第三副帧分割模块将第三副帧分割为燃油、电气和惯导状态、任务载荷状态和测控链路状态，分别存储至燃油、电气和惯导缓冲区、任务载荷状态缓冲区、测控链路状态缓冲区；第四副帧分割模块将第四副帧分割为遥控指令回报和其他遥测参数，分别存储至遥控指令回报缓冲区和其他遥测参数缓冲区；

步骤五：正常模式下遥测数据的处理和显示；

数据处理模块组中的各处理模块负责完成模块化分发后各部分遥测参数的处理，具体处理包括解码和单位变换；飞行姿态参数缓冲区、发动机参数缓冲区、飞行阶段缓冲区、飞控方式缓冲区、导航方式缓冲区、领航方式缓冲区、燃油、电气和惯导缓冲区、任务载荷状态缓冲区、测控链路状态缓冲区、遥控指令回报缓冲区、其它遥测参数缓冲区中的遥测参数分别发送至飞行姿态参数处理模块、发动机参数处理模块、飞行阶段处理模块、飞控方式处理模块、导航方式处理模块、领航方式处理模块、燃油、电气和惯导处理模块、任务载荷状态处理模块、测控链路状态处理模块、遥控指令回报处理模块、其他遥测参数处理模块；

数据显示模块组中的各显示模块负责完成处理后遥测参数在用户界面上模块化形象化的显示；遥测数据处理模块对与之对应的显示模块之间的驱动是并行的，其中：飞行姿态参数处理模块将单位换算后的飞行姿态参数分别发送到主飞行仪表显示模块、航向表显示模块和舵面信息显示模块进行显示；发动机参数处理模块将单位换算后的发动机参数发动机发送至参数显示模块进行显示；飞行阶段处理模块、飞控方式处理模块、导航方式处理模块和领航方式处理模块将解码后飞行阶段、飞控方式、导航方式和领航方式发送至阶段/方式显示模块进行显示；燃油、电气和惯导处理模块、任务载荷状态处理模块和测控链路状态处理模块将解码后的燃油、电气和惯导状态、任务载荷状态和测控链路状态发送至离散参数显示模块进行显示，并配合告警信息显示模块对产生告警的燃油、电气和惯导状态、任务载荷状态和测控链路状态进行实时告警显示；遥控指令回报处理模块将解码后的遥控指令回报发送至指令回报显示模块进行显示；

数据显示模块组的各显示模块以人机界面的形式在遥测监控计算机的显示屏上进行显示；

步骤六：回放模式下遥测数据的同步和分发；

在飞行任务完成后，操作人员选择回放工作模式，数据回放模块根据实际需要负责完成遥测信息综合显示系统的数据回放功能，以文件的格式读取硬盘上存储的遥测帧，读取的遥测帧以定时间隔t的周期发送至数据分发模块，数据分发模块以及其后端的各个功能模块完成与实际飞行中相同的功能；

具体包括以下步骤：

①从遥测监控计算机硬盘上读取遥测数据文件；

②判断遥测帧帧头；

读取遥测数据文件中记录的遥测数据，判断遥测数据帧头，具体与步骤五中的步骤2）遥测数据的同步相同；

③周期发送遥测数据；

由于回放功能要模拟真实飞行效果，因此数据回放功能遵从实际飞行遥测数据的发送周期，以定时间隔t的周期发送至回放数据缓冲区，供遥测数据分发模块读取；

④判断文件结束；

遥测数据文件设置文件结束标志，每读完一个遥测帧后判断一次文件是否结束，若判断结果为“是”则说明遥测文件读取结束，退出步骤六，进行步骤七；若判断结果为“否”，则进入步骤六的步骤⑤；

⑤读取下一遥测帧；

读取下一遥测帧，返回步骤②；

步骤七：回放模式下遥测数据的处理和显示；

在回放工作模式下，遥测数据的处理和显示与步骤五相同。

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