CN106502266A - 一种多机协同作业指挥控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多机协同作业指挥控制系统，属于航空通信领域。采用分布式计算模型，每个地面站和分系统作为一个节点；所述多机协同指挥控制系统包括：综合信息处理分系统、知识库分系统、态势评估分系统、智能辅助决策分系统、任务规划分系统、数据管理分系统、数据通信分系统、协同控制调度分系统、传输网络的硬件设备及指控链路终端配套设备；采用多地面站通过统一的标准接口和通信方式组成支持专用数据通道和带宽，满足编队作业协同能力及互操作的网络传输中心，梳理多机任务的整体规划、协同、分配、仲裁和调度流程，解决多无人机协同作业问题，提高作业能力；实现了飞行安全的多余度备份，实时信息共享，形成整体态势，提高了指挥效率。

Description

一种多机协同作业指挥控制系统

技术领域

本发明属于航空通信技术领域，具体涉及一种多机协同作业指挥控制系统。

背景技术

无人机是一种飞行时间长，能昼夜持续空中侦察、监视的无人驾驶飞机，具有高空、高速、长航时、可以搭载多种任务载荷等特点，在侦察、灾情评估、地质测绘、林业勘探等方面发挥着越来越多的作用，显示出巨大的应用前景。

随着计算机、信息技术、自动驾驶技术和遥控遥测技术的发展，到目前为止无人机的作用也已经超越了早期的侦察、通信中继、反辐射等支援任务，开始逐渐承担直接的作业任务。国内无人作业飞机平台也已实现首飞，但指挥控制仍停留在单机层面，多机协同执行任务的技术尚不成熟。主要原因如下：

1)单地面站硬件配置方面不能实现一战控多机；

2)多机任务的整体规划、协同、分配、仲裁和调度流程难度大。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种多机协同作业指挥控制系统，采用多地面站通过统一的标准接口和通信方式组成支持专用数据通道和带宽，满足编队作业协同能力及互操作的网络传输中心，梳理多机任务的整体规划、协同、分配、仲裁和调度流程，设计多机协同指挥控制系统，解决多无人机协同作业问题。

本发明的技术方案：一种多机协同作业指挥控制系统，所述多机协同指挥控制系统以传输网络为中心，采用分布式计算模型，每个地面站和分系统作为一个节点；所述各个分系统及地面站通过统一的标准接口和通信方式连接到传输网络中心；

所述多机协同指挥控制系统包括：综合信息处理分系统、知识库分系统、态势评估分系统、智能辅助决策分系统、任务规划分系统、数据管理分系统、数据通信分系统、协同控制调度分系统、传输网络的硬件设备及指控链路终端配套设备；

所述综合信息处理分系统能够对来自数据通信分系统的信息进行融合、分类处理并利用现代信息处理方法和传统融合方法得出各类信息的属性，判断对象的种类和性质；

所述知识库分系统包括组织知识库、领域知识库、冲突类别库和消解策略库；

所述组织知识库设置社会规则、各终端作业单元资源配置及组织结构重组方面知识；

所述领域知识库设置有领域问题求解知识；

所述冲突类别库设置有传感器目标分配冲突、作业安全边界冲突以及时间、空间精度冲突；

所述消解策略库能够提供相应冲突消解策略；

所述态势评估分系统能够将源于综合信息处理分系统的数据和知识库分系统的信息融合，并结合终端作业单元的数据及友邻信息，判断作业领域态势；

所述智能辅助决策分系统，能够提供作业过程所需的辅助计算和分析；

所述任务规划分系统能够依据态势评估分系统的评估结果和知识库系统中的规则完成作业计划生成、空域计划和控制、任务分解和分发、任务执行监控、重新制定计划；

所述数据管理分系统包括：情报信息管理模块、作业资料管理模块、文电管理模块和任务数据信息管理模块；

所述情报信息管理模块能够对情报信息进行搜集、分析、综合、储存、显示和分发；

所述作业资料管理模块能够用于建立各级指挥所的公共数据库和专用数据库，并储存、管理和维护作业指挥信息；

所述文电管理模块能够进行文电起草、编辑、接收、发送、分发、储存和检索；

所述任务数据信息管理模块能够对任务规划数据、执行任务时产生的中间结果数据和协同作业时相关终端单元的状态数据进行储存、分发；

所述数据通信分系统能够将指挥系统和作业单元之间的数据进行交换及建立各级指挥系统的计算机局域网；

所述协同控制调度分系统能够将作业任务进行匹配和层次分解；

优选地，所述知识库分系统中的领域知识库设置有地理环境、作业对手情况、装备载荷配置参数及规则方面的知识。

优选地，所述智能辅助决策分系统能够判断双方综合作业能力，合理分配装备资源并计算火力效果。

优选地，所述协同控制调度分系统能够调度安排各作业单元的指控顺序、时间、空间及资源。

本发明的有益效果：

1)实现多机协同控制，能够完成独自作业不能完成的任务，提高作业能力；

2)站间故障重构具备席位的互操作能力，实现了飞行安全的多余度备份；

3)实时信息共享，形成整体态势；

4)分布式计算和智能辅助决策，提高做指挥效率。

附图说明

图1为本发明一种多机协同作业指挥控制系统的一优选实施例的系统拓扑结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示：一种多机协同作业指挥控制系统，多机协同指挥控制系统以传输网络为中心，采用分布式计算模型，每个地面站和分系统作为一个节点；各个分系统及地面站通过统一的标准接口和通信方式连接到传输网络中心。

多机协同指挥控制系统包括：综合信息处理分系统、知识库分系统、态势评估分系统、智能辅助决策分系统、任务规划分系统、数据管理分系统、数据通信分系统、协同控制调度分系统、传输网络的硬件设备及指控链路终端配套设备。

a)综合信息处理分系统

负责接收处理来自数据通信模块传来的信息，包括语音指挥信号、作业指令、情报信息、兵力信息、作业领域态势等信息，然后将其进行融合、分类处理，使用时空对准、航迹互联、证据理论等传统融合算法和现代神经网络、模糊理论、支持向量机、聚类分析等现代信息处理方法，得出各类信息的属性，判别对象的种类、性质；

b)知识库分系统

知识库包括组织知识库、领域知识库、冲突类别库和消解策略库。组织知识库存放社会规则、各终端作业单元资源配置及组织结构重组等方面的知识；领域知识库即领域问题求解知识，包括地理环境、对手情况、装备载荷配置参数、工作方式具体资源、规则和经验等；冲突类别库存放着传感器目标分配冲突、作业安全边界冲突以及时间、空间精度冲突等；消解策略库能够根据冲突类型，提供相应的冲突消解策略。

c)态势评估分系统

负责从综合信息处理模块传来的数据和知识库中的信息融合出作业情况；根据终端作业单元侦查的数据、友邻的信息，上级对态势环境的描述和命令、指示、判断作业领域态势、对方威胁和意图等；具有收集作业领域的空间和时间的状态变化信息功能，为指挥员监控态势变化提供有力支持，便于指挥员及时连接和掌握变化信息，快速做出反应。

d)智能辅助决策分系统

指给指挥员提供辅助决策的功能，提供作业过程中所需的辅助计算和分析，为决策提供依据，以提高指挥员科学决策的快速反应能力，适应现代无人机作业的需要。完成定下决心、组织协同、信息对抗等所需的大量计算；加速作业计划的制定；判断双方综合作业能力；合理分配兵力、兵器；实施信息攻击时各种电磁频谱优化组合计算，人员和兵力可能所示的预测，计算火力突出效果。

e)任务规划分系统

负责根据态势评估结果和知识库中的规则进行作业任务规划，主要完成作业计划生成、空域计划和控制、任务分解和分发、任务执行监控、重新制定计划。在作业过程中时常保持对作业行动的跟踪，看规划决策是否有效。如果情况发生变化，则立即重新进行决策。每一次的决策情况又可重新学习，以更新知识库。

f)数据管理分系统

数据管理包含情报信息管理、作业资料管理、文电管理和任务数据信息管理。其中情报信息管理包括情报的搜集、分析、综合、存储、显示和分发，例如积累、检索、传递、显示有关敌我各方的作业条件，并进行分析、综合，形成战略态势，为作业指挥决策提供依据；作业资料管理主要用于建立各级指挥所的公共数据库和专用数据库，存储、管理和维护作业指挥信息，并提供检索服务，为指挥员快速查找信息提供保障；文电管理具备文电起草、编辑、接收、发送、分发、存储和检索功能，对来往文电进行登记和归档，主要提供给指挥员方便快捷的文电处理功能，辅助指挥员快速交换信息；任务数据信息管理主要包括任务规划数据、执行任务时产生的中间结果数据和协同作业时相关终端单元的状态等数据。

g)数据通信分系统

包括远程数据通信和本地数据通信。远程数据通信实现司令部、军部、同级、下属各级指挥所和作业终端单元之间的数据交换，如指挥指令的上传下达、同级协同、作业领域信息共享、语音通话和视频通话；本地数据通信建立各级指挥所计算机局域网，实现指挥所内各部门、各分系统信息互通。

h)协同控制调度分系统

负责协同作业时根据作业决策和编队内各终端作业单元状态调度指控顺序、时间、空间、资源等；编队作业严格的层次指挥结构完全从属性协同等特点，根据编队协同规则，由指挥控制系统根据自身能力来确定本编队能否完成任务，若能则分解、分发总任务到下级指挥控制系统和终端作业单元，否则发出协同信息给协同控制调度模块或友邻同级指挥控制系统确定协同作业；协同控制调度模块在接受协同请求后，查找知识库所代表的友邻作业单元，将任务设计到的能力需求与友邻能力进行匹配，从而完成任务的分解。

本发明提出了一种多机协同作业指挥控制系统，采用多地面站通过统一的标准接口和通信方式组成支持专用数据通道和带宽，满足编队作业协同能力及互操作的网络传输中心，梳理多机任务的整体规划、协同、分配、仲裁和调度流程，设计多机协同指挥控制系统，解决多无人机协同作业问题，提高作业能力；实现了飞行安全的多余度备份，实时信息共享，形成整体态势，提高了指挥效率。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种多机协同作业指挥控制系统，其特征在于，所述多机协同作业指挥控制系统以传输网络为中心，采用分布式计算模型，每个地面站和分系统作为一个节点；所述各个分系统及地面站通过统一的标准接口和通信方式连接到传输网络中心；

所述多机协同作业指挥控制系统包括：综合信息处理分系统、知识库分系统、态势评估分系统、智能辅助决策分系统、任务规划分系统、数据管理分系统、数据通信分系统、协同控制调度分系统、传输网络的硬件设备及指挥控制链路终端配套设备；

所述综合信息处理分系统能够对来自数据通信分系统的信息进行融合、分类处理并利用现代信息处理方法和传统融合方法得出各类信息的属性，判断对象的种类和性质；

所述知识库分系统包括组织知识库、领域知识库、冲突类别库和消解策略库；

所述组织知识库设置社会规则、各终端作业单元资源配置及组织结构重组方面知识；

所述领域知识库设置有领域问题求解知识；

所述冲突类别库设置有传感器目标分配冲突、作业安全边界冲突以及时间、空间精度冲突；

所述消解策略库能够提供相应冲突消解策略；

所述态势评估分系统能够将源于综合信息处理分系统的数据和知识库分系统的信息融合，并结合终端作业单元的数据及友邻信息，判断作业领域态势；

所述智能辅助决策分系统，能够提供作业过程所需的辅助计算和分析；

所述任务规划分系统能够依据态势评估分系统的评估结果和知识库系统中的规则完成作业计划生成、空域计划和控制、任务分解和分发、任务执行监控、重新制定计划；

所述数据管理分系统包括：情报信息管理模块、作业资料管理模块、文电管理模块和任务数据信息管理模块；

所述情报信息管理模块能够对情报信息进行搜集、分析、综合、储存、显示和分发；

所述作业资料管理模块能够用于建立各级指挥所的公共数据库和专用数据库，并储存、管理和维护作业指挥信息；

所述文电管理模块能够进行文电起草、编辑、接收、发送、分发、储存和检索；

所述任务数据信息管理模块能够对任务规划数据、执行任务时产生的中间结果数据和协同作业时相关终端单元的状态数据进行储存、分发；

所述数据通信分系统能够将指挥系统和作业单元之间的数据进行交换及建立各级指挥系统的计算机局域网；

所述协同控制调度分系统能够将作业任务进行匹配和层次分解。

2.根据权利1所述的多机协同作业指挥控制系统，其特征在于：所述知识库分系统中的领域知识库设置有地理环境、对手情况、装备载荷配置参数及规则方面的知识。

3.根据权利1所述的多机协同作业指挥控制系统，其特征在于：所述智能辅助决策分系统能够判断双方综合作业能力，合理分配装备资源并计算火力效果。

4.根据权利1所述的多机协同作业指挥控制系统，其特征在于：所述协同控制调度分系统能够调度安排各作业单元的指控顺序、时间、空间及资源。