CN106325296A - 一种精确空投系统地面监控软件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精确空投系统地面监控软件，包括：目标点管理模块，数据通讯模块，数据解析模块，数据存储模块，图形化显示模块，语音播报模块和人工指令模块；该软件运行于监控设备，用于完成精确空投系统在地面检测及准备、地面性能检测、空投试验等过程中，存储空投系统的信息参数，显示空投系统的位置、高度、运动姿态、速度、卫星锁定等状态参数，通过图形化的界面显示翼伞在空中的二维及三维运动轨迹；同时，地面监控人员可通过监控软件中的控制界面对精确空投系统实施人工操纵控制干预。本发明监控直观清晰，控制干预快速有效，提高了空投系统的可控性，程序采用的可视化操作输入参数，人机界面方便直观，易于掌握运用。

Description

一种精确空投系统地面监控软件

技术领域

本发明涉及空投系统地面监控领域，尤其涉及一种精确空投系统地面监控软件。

背景技术

在精确空投系统中，通过卫星导航模块获得空投系统定位信息，解算出导航参数，进而控制翼伞的飞行方向，实现空投系统的精确飞行平稳着陆。在翼伞飞行控制过程中，空投系统通过通讯电台传输翼伞的运动状态信息到地面监控站，地面监控计算机运行地面监控软件，存储记录、显示、并回放空投系统的运动参数及飞行轨迹。

现有技术中：地面监控软件在windons操作系统环境下运行，显示的内容少，使用受到一定的局限。监控软件功能存在欠缺，无法满足在多种约束条件下的各种功能的实现需求，对精确空投过程监控、人工干预、试验关键参数的配置、记录显示回放功能表现等方面存在不足，难于为准确实现精确空投提供数据支持及试验事后分析。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中地面监控软件显示的内容少，局限性较大的缺陷，提供一种模块化设计，监控功能全面的精确空投系统地面监控软件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种精确空投系统地面监控软件，包括：

目标点管理模块，用于管理精确空投系统预定的目标点信息，实现1～16个目标点的注入、读取、显示、编辑功能，并将目标点信息生成目标点文件，形成的目标点文件能用于保存、调取、打开或直接注入到精确空投系统导航控制仪中；

数据通讯模块，用于建立精确空投系统导航控制仪与监控设备之间连接后的通讯，监控设备接收空投系统从空中按照一定频率发送下传的参数信息，包含：空投系统当前的经度、纬度、高度、地速、航向角、与目标点的水平投影距离、偏航角、空投系统的姿态航向角、俯仰角、横滚角、有效目标点的编号、控制量、左右电机位置反馈信号、导航模式状态、控制模式、卫星锁星的数量、卫星时间，监控设备按照数据协议接收每帧数据；

数据解析模块，用于对接收到的数据，按照数据协议的约定规则，对数据进行解析，得到可显示的数值量；

数据存储模块，用于将接收到的每帧的原始数据、解析后数据，以及各字段名称、接收时间以excel表格形式存储；

图形化显示模块，用于将接收到的空投系统经纬度、高度按照一定的比例尺显示运动轨迹，并且跟随运动轨迹点显示该点详细的状态参数信息，同时打开已经存储的历史数据文件，并完成图像化显示；

语音播报模块，用于播报当前信息状态的参数，能够自定义播报选项，设定播报的频次；

人工指令模块，用于对空投系统发送地面人工指令，包含人工操纵指令、系统控制、参数设置。

进一步地，本发明的数据通讯模块通过串口、USB口或蓝牙的方式与导航控制仪建立连接。

进一步地，本发明的数据解析模块包括导航参数解析模块和控制参数解析模块。

进一步地，本发明的数据存储模块包括原始数据存储模块和解析后数据存储模块。

进一步地，本发明的图形化显示模块具体包括：

二维运动轨迹模块，用于以东向、北向为平面轴显示当前条件下空投系统的平面运动轨迹，轨迹能放大、缩小和平移；

三维运动轨迹模块，用于建立东向、北向和高度的三维坐标系，显示当前条件下空投系统的三维运动轨迹，三维坐标系可围绕三轴的任意轴旋转，便于从各个方向观察运动轨迹；

轨迹点参数显示模块，用于显示跟随运动轨迹点的详细状态参数信息；

历史数据文件打开模块，用于打开监控设备中已经保存的历史数据；

历史数据轨迹回放模块，用于回放存储的历史轨迹数据；

历史数据显示模块，用于显示存储的历史数据。

进一步地，本发明的语言播报模块具体包括：

定义播报选项模块，用于定义播报选项；

设定播报频次模块，用于设定播报的频次；

语音合成模块，用于根据设定的参数，合成语音信息，并播报当前信息状态的参数。

进一步地，本发明的人工指令模块具体包括：

人工操纵模块，用于执行左转15°、左转30°、左转60°、左转90°、左盘旋、右转15°、右转30°、右转60°、右转90°、右盘旋、刹车操作；

系统控制模块，用于执行导航控制仪的重新启动、断电操纵控制；

参数设置模块，用于设定可配置的关键参数及操纵比例系数参数，并读取导航控制仪中存储的参数，注入配置的新的参数。

本发明产生的有益效果是：本发明的精确空投系统地面监控软件，通过功能模块化设计，能够实现对精确空投系统空投过程的全程监控及控制干预，克服气象及地理条件复杂，目视环境差等外界因素的影响，帮助地面监控人员实时掌握空投系统的运动轨迹，观测空投系统重要状态参数，收集空投系统的关键数据，必要时由地面监控人员发出人工干预指令，记录的关键数据为对空投过程事后分析及评价提供依据；本发明包含了目标点管理、数据通讯、数据解析、数据存储、图形化显示、语音播报、人工指令等软件功能模块，实现对精确空投系统空投过程的全程监控及控制干预，功能强大任务界面丰富，适用于技术状态成熟的空投系统的监控，同时也适用于技术成熟度不高，需现场干预及调试的空投系统的监控，监控直观清晰，控制干预快速有效，提高了空投系统的可控性。程序采用的可视化操作输入参数，人机界面方便直观，易于掌握运用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的监控软件功能结构示意图；

图2是本发明实施例的软件模块内部数据流示意图；

图3是本发明实施例的软件程序主流程图；

图4是本发明实施例的二维轨迹显示及参数注入图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例的精确空投系统地面监控软件，包括：

目标点管理模块，用于管理精确空投系统预定的目标点信息，实现1～16个目标点的注入、读取、显示、编辑功能，并将目标点信息生成目标点文件，形成的目标点文件能用于保存、调取、打开或直接注入到精确空投系统导航控制仪中；

数据通讯模块，用于建立精确空投系统导航控制仪与监控设备之间连接后的通讯，监控设备接收空投系统从空中按照一定频率发送下传的参数信息，包含：空投系统当前的经度、纬度、高度、地速、航向角、与目标点的水平投影距离、偏航角、空投系统的姿态航向角、俯仰角、横滚角、有效目标点的编号、控制量、左右电机位置反馈信号、导航模式状态、控制模式、卫星锁星的数量、卫星时间，监控设备按照数据协议接收每帧数据；

数据解析模块，用于对接收到的数据，按照数据协议的约定规则，对数据进行解析，得到可显示的数值量；

数据存储模块，用于将接收到的每帧的原始数据、解析后数据，以及各字段名称、接收时间以excel表格形式存储；

图形化显示模块，用于将接收到的空投系统经纬度、高度按照一定的比例尺显示运动轨迹，并且跟随运动轨迹点显示该点详细的状态参数信息，同时打开已经存储的历史数据文件，并完成图像化显示；

语音播报模块，用于播报当前信息状态的参数，能够自定义播报选项，设定播报的频次；

人工指令模块，用于对空投系统发送地面人工指令，包含人工操纵指令、系统控制、参数设置。

如图2所示，数据通讯模块通过串口、USB口或蓝牙的方式与导航控制仪建立连接。

数据解析模块包括导航参数解析模块和控制参数解析模块。

数据存储模块包括原始数据存储模块和解析后数据存储模块。

图形化显示模块具体包括：

二维运动轨迹模块，用于以东向、北向为平面轴显示当前条件下空投系统的平面运动轨迹，轨迹能放大、缩小和平移；

三维运动轨迹模块，用于建立东向、北向和高度的三维坐标系，显示当前条件下空投系统的三维运动轨迹，三维坐标系可围绕三轴的任意轴旋转，便于从各个方向观察运动轨迹；

轨迹点参数显示模块，用于显示跟随运动轨迹点的的详细状态参数信息；

历史数据文件打开模块，用于打开监控设备中已经保存的历史数据；

历史数据轨迹回放模块，用于回放存储的历史轨迹数据；

历史数据显示模块，用于显示存储的历史数据。

语言播报模块具体包括：

定义播报选项模块，用于定义播报选项；

设定播报频次模块，用于设定播报的频次；

语音合成模块，用于根据设定的参数，合成语音信息，并播报当前信息状态的参数。

人工指令模块具体包括：

人工操纵模块，用于执行左转15°、左转30°、左转60°、左转90°、左盘旋、右转15°、右转30°、右转60°、右转90°、右盘旋、刹车操作；

系统控制模块，用于执行导航控制仪的重新启动、断电操纵控制；

参数设置模块，用于设定可配置的关键参数及操纵比例系数参数，并读取导航控制仪中存储的参数，注入配置的新的参数。

如图1所示，在本发明的另一个具体实施例中，精确空投系统地面监控软件，用于完成精确空投系统在地面检测及准备、地面性能检测、空投试验等过程中，存储并显示状态参数、显示运动轨迹、实施人工控制等功能。软件采用模块化设计，包含目标点管理、数据通讯、数据解析、数据存储、图形化显示、语音播报、人工指令等一级功能模块，软件功能模块结构图见图1。各功能模块完成的主要功能内容包含：

(1)模块一：目标点管理：目标点管理用于精确空投系统预定的目标点信息的管理，可实现1～16个目标点的注入、读取、显示、编辑等功能，也可将目标点信息生成目标点文件，形成的目标点文件可保存，可调取，可打开，可用于直接注入到精确空投系统导航控制仪中。

(2)模块二：数据通讯：精确空投系统导航控制仪与监控设备之间连接后通讯建立，监控设备接收空投系统从空中按照一定频率发送下传的参数信息，包含：空投系统当前的经度、纬度、高度、地速、航向角、与目标点的水平投影距离、偏航角、空投系统的姿态航向角、俯仰角、横滚角、有效目标点的编号、控制量、左右电机位置反馈信号、导航模式状态、控制模式、卫星锁星的数量，卫星时间等，监控设备按照数据协议接收每帧数据。

(3)模块三：数据解析：数据解析是指对接收到的数据，按照数据协议的约定规则，对数据进行解析，得到可显示的数值量。

(4)模块四：数据存储：将接收到的每帧的原始数据(16进制)、解析后数据(10进制)，以及各字段名称、接收时间等以excel表格形式存储。

(5)模块五：图像化显示：将接收到的空投系统经纬度、高度按照一定的比例尺显示运动轨迹、并且跟随运动轨迹点显示该点详细的状态参数信息。也可打开已经存储的历史数据文件，并完成图像化显示。

(6)模块六：语音播报：播报当前信息状态的参数，能够自定义播报选项，设定播报的频次。

(7)模块七：人工指令：对空投系统发送地面人工指令，包含人工操纵指令、系统控制、参数设置等功能。

如图4所示，监控软件功能通过“设备、状态、二维、三维、目标点、控制”六个命令分屏显示并实现。

首先连接硬件设备，将空中导航控制仪与监控设备连接。导航控制仪属于空中设备，监控设备属于地面设备，两者之间可采用有线或无线的方式连接，例如，在地面检测与准备阶段：导航控制仪采用串口连接线与监控设备有线连接，或者采用蓝牙接口无线连接；在空投过程中，导航控制仪与监控设备采用无线通讯模块连接并建立通讯。

打开软件，单击“设备”命令，显示“文件”、“串口”两个选项。“文件”选项用于打开已经保存在监控设备中的历史数据文件，可实现历史数据的显示与回放，该命令通过软件模块五(图像化显示)实现。“串口”选项用于监控设备与导航控制仪建立通讯连接，如图3所示，可选择串口(USB口)或蓝牙连接的方式，该命令通过软件模块二(数据通讯)实现。

单击“状态”命令，显示当前条件下空投系统的状态参数，包含：空投系统当前的经度、纬度、高度、地速、航向角、与目标点的水平投影距离、偏航角、空投系统的姿态航向角、俯仰角、横滚角、有效目标点的编号、控制量、左右电机位置反馈信号、导航模式状态、控制模式、卫星锁星的数量，卫星时间等参数。若此时已通过“设备”命令打开了某历史数据文件，则此时显示的是该历史数据的上述信息参数，若无历史数据文件打开，则显示当前空投系统的上述信息参数。该命令通过软件模块三(数据解析)、模块五(图像化显示)及模块六(语音播报)实现。

单击“二维”命令，以东向(X轴)北向(Y轴)为平面轴显示当前条件下空投系统的平面运动轨迹，轨迹可放大、可缩小、可平移。显示界面上有当前比例尺，比例尺跟随显示图形大小变化发生相应的变化；可点击“+”或“-”对轨迹放大或缩小观看；可平移选中的轨迹段显示在页面中央；用鼠标定位到轨迹上任意点，可显示该点的经度、纬度，高差，距离，偏航角，控制量，控制模式等关键参数信息。若此时已通过“设备”命令打开了某历史数据文件，则此时显示的是该历史数据的平面运动轨迹，否则显示的是当前空投系统的平面运动轨迹。该命令通过软件模块三(数据解析)、模块五(图像化显示)及模块六(语音播报)实现。

单击“三维”命令，建立东向(X轴)北向(Y轴)高度(Z轴)的三维坐标系，显示当前条件下空投系统的三维运动轨迹，三维坐标系可围绕三轴的任意轴旋转，便于从各个方向观察运动轨迹。若此时已通过“设备”命令打开了某历史数据文件，则此时显示的是该历史数据的三维运动轨迹，否则显示的是当前空投系统的三维运动轨迹。该命令通过软件模块三(数据解析)、模块五(图像化显示)及模块六(语音播报)实现。

单击“目标点”命令，显示“新建”、“打开”、“保存”、“读取”、“注入”五个选项。“新建”选项用于新建目标点文件，依次输入目标点的编号、经度、纬度、海拔高度，可任意输入1～16目标点。“打开”选项用于打开监控设备中已经保存的目标点文件。“保存”选项用于将新建的目标点文件保存至监控设备中。“读取”选项用于调取导航控制仪中存储的目标点。“注入”选项用于将新建的目标点或者打开的目标点注入到导航控制仪中。上述五个操作选项任务执行完成后，均会有工作正常或异常的反馈信息提示。该命令通过软件模块一(目标点管理)实现。

单击“控制”命令，显示“人工操纵”、“系统控制”、“参数设置”三个选项。“人工操纵”选项可分别执行左转15°、左转30°、左转60°、左转90°、左盘旋、右转15°、右转30°、右转60°、右转90°、右盘旋、刹车操作。“系统控制”选项可执行对导航控制仪的重新启动、断电操纵控制。“参数设置”选项用于设定可配置的关键参数及操纵比例系数等参数，可“读取”导航控制仪中存储的参数，也可“注入”配置的新的参数。该命令通过软件模块七(人工指令)实现。

关闭软件，显示“是否退出该软件”，点击“是”，软件退出，本次接收的数据及人工控制命令等信息自动存储在监控设备默认的路径中。该命令通过软件模块四(数据存储)实现。

在本发明的另一个具体实施例中，监控软件包含七个一级软件模块，分别是目标点管理、数据通讯、数据解析、数据存储、图形化显示、语音播报、人工指令，实现数据显示、存储、调用以及人工控制。监控软件内部数据流见图2。监控设备与空中导航控制仪通过USB接口连接，或蓝牙通讯的方式，完成数据传输，空中导航控制仪将导航参数、控制参数通过通讯接口以约定的数据协议每秒传输一次至监控设备中，监控设备将接收到的数据校验合格后，进行数据解析，解析后的空投系统定位参数以二维(经纬度)形式及三维形式显示(经纬度高度)，在鼠标指向二维显示轨迹航迹点时，同时显示数据方框，方框内包含该航迹点的经纬度、高度、偏航角、控制模式、电机控制量、电机位置等信息，见图4。显示轨迹的同时，对空投系统关键参数进行语音合成，自动按频次进行语音播报。地面监控软件的软件主流程见图3。当需要进行人工控制时，点击“控制”命令，选择“参数设置”选项，在各参数框内输入配置参数，点击“注入”，完成参数设置功能。见图4。

本发明适用于精确空投系统地面功能检测及空投过程监控，包含了目标点管理、数据通讯、数据解析、数据存储、图形化显示、语音播报、人工指令等软件功能模块，实现对精确空投系统空投过程的全程监控及控制干预，功能强大任务界面丰富，适用于技术状态成熟的空投系统的监控，同时也适用于技术成熟度不高，需现场干预及调试的空投系统的监控，监控直观清晰，控制干预快速有效，提高了空投系统的可控性。程序采用的可视化操作输入参数，人机界面方便直观，易于掌握运用。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种精确空投系统地面监控软件，其特征在于，包括：

目标点管理模块，用于管理精确空投系统预定的目标点信息，实现1～16个目标点的注入、读取、显示、编辑功能，并将目标点信息生成目标点文件，形成的目标点文件能用于保存、调取、打开或直接注入到精确空投系统导航控制仪中；

数据通讯模块，用于建立精确空投系统导航控制仪与监控设备之间连接后的通讯，监控设备接收空投系统从空中按照一定频率发送下传的参数信息，包含：空投系统当前的经度、纬度、高度、地速、航向角、与目标点的水平投影距离、偏航角、空投系统的姿态航向角、俯仰角、横滚角、有效目标点的编号、控制量、左右电机位置反馈信号、导航模式状态、控制模式、卫星锁星的数量、卫星时间，监控设备按照数据协议接收每帧数据；

数据解析模块，用于对接收到的数据，按照数据协议的约定规则，对数据进行解析，得到可显示的数值量；

数据存储模块，用于将接收到的每帧的原始数据、解析后数据，以及各字段名称、接收时间以excel表格形式存储；

图形化显示模块，用于将接收到的空投系统经纬度、高度按照一定的比例尺显示运动轨迹，并且跟随运动轨迹点显示该点详细的状态参数信息，同时打开已经存储的历史数据文件，并完成图像化显示；

语音播报模块，用于播报当前信息状态的参数，能够自定义播报选项，设定播报的频次；

人工指令模块，用于对空投系统发送地面人工指令，包含人工操纵指令、系统控制、参数设置。

2.根据权利要求1所述的精确空投系统地面监控软件，其特征在于，数据通讯模块通过串口、USB口或蓝牙的方式与导航控制仪建立连接。

3.根据权利要求1所述的精确空投系统地面监控软件，其特征在于，数据解析模块包括导航参数解析模块和控制参数解析模块。

4.根据权利要求1所述的精确空投系统地面监控软件，其特征在于，数据存储模块包括原始数据存储模块和解析后数据存储模块。

5.根据权利要求1所述的精确空投系统地面监控软件，其特征在于，图形化显示模块具体包括：

二维运动轨迹模块，用于以东向、北向为平面轴显示当前条件下空投系统的平面运动轨迹，轨迹能放大、缩小和平移；

三维运动轨迹模块，用于建立东向、北向和高度的三维坐标系，显示当前条件下空投系统的三维运动轨迹，三维坐标系可围绕三轴的任意轴旋转，便于从各个方向观察运动轨迹；

轨迹点参数显示模块，用于显示跟随运动轨迹点的的详细状态参数信息；

历史数据文件打开模块，用于打开监控设备中已经保存的历史数据；

历史数据轨迹回放模块，用于回放存储的历史轨迹数据；

历史数据显示模块，用于显示存储的历史数据。

6.根据权利要求1所述的精确空投系统地面监控软件，其特征在于，语言播报模块具体包括：

定义播报选项模块，用于定义播报选项；

设定播报频次模块，用于设定播报的频次；

语音合成模块，用于根据设定的参数，合成语音信息，并播报当前信息状态的参数。

7.根据权利要求1所述的精确空投系统地面监控软件，其特征在于，人工指令模块具体包括：

人工操纵模块，用于执行左转15°、左转30°、左转60°、左转90°、左盘旋、右转15°、右转30°、右转60°、右转90°、右盘旋、刹车操作；

系统控制模块，用于执行导航控制仪的重新启动、断电操纵控制；

参数设置模块，用于设定可配置的关键参数及操纵比例系数参数，并读取导航控制仪中存储的参数，注入配置的新的参数。