CN112578815A - 一种面向多平台异构遥控数据词典的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于GU无人机系统地面指挥控制领域，具体涉及一种面向多平台异构遥控数据词典的系统及方法。通过在加密的遥控字典中引入协议格式，提高了设计研发质量，降低了无人机遥控协议泄露的风险。
Description
技术领域
本发明属于GU无人机系统地面指挥控制领域，具体涉及一种面向多平台异构遥控数据词典的系统及方法。
背景技术
目前无人机系统有着种类繁多、需要上行遥控编码的数据，这些数据格式不尽相同，处理频率也各有差异。现有针对无人机上行遥控数据的编码处理方案中，都限定在特定平台，并将需要遥控编码数据的处理逻辑和遥控协议紧密联系在一起，随着无人机系统升级或协议变化，对应的数据编码处理逻辑也需要重写。然而，协议又和无人机飞行控制、载荷控制等紧密相关，这种协议级别的变化直接影响到飞行安全和载荷使用安全，这就给相关设计和研发单位带来了一定的负担和风险。
现有解决方案中缺乏一种通用多平台的遥控编码方法，无法以一种遥控编码和协议分离的方式提供可靠、快捷、高效的遥控编码服务。随着对地面站平台的自主可控要求日益提高，如何有效的支持国有平台和系统也成为必须考虑支持的问题。
发明内容
发明目的：提供一种基于遥控字典的多平台大型无人机上行数据编码方法。该方法通过加密的遥控字典封装协议，以参数化的形式提供遥控编码支持，从而将遥控数据的编码逻辑和具体协议分离。通过在加密的遥控字典中引入协议格式，提高了设计研发质量，降低了无人机遥控协议泄露的风险。
本发明的技术方案：一方面，提供一种面向多平台异构遥控数据词典的方法，所述方法包括：
对无人机地面指挥控制系统上行、下行遥控内部数据的启动、数据字典的加载、各遥控链路通道及接口识别进行初始化；
根据无人机链路识别算法和数据字典中定义文件的内容，生成内存字典数据，再通过内存数据字典映射获取上行数据映射；根据获取到的上行数据帧头参数、无人机类型和编号、帧计数器和遥控通讯参数的大小和位置，完成数据字典的加载；
通过无人机地面链路通道对数据字典中的加载数据项进行识别，完成上行数据发送准备，并使用通道管理器完成各遥控链路通道、网络及串行接口的初始化及管理准备；
根据无人机遥控链路通道管理器，适时启动链路通道统一定时器，为地面控制指挥系统各链路通道的网络和接口预置通道和接口参数，完成数据发送编码准备工作；
通过数据字典中定义的编码方式，对上行、下行遥控数据进行调制和解码，在地面指挥控制系统链路定时器中调用无人机遥控链路通道的发送接口，完成数据组帧和链路计算机的数据发送。
进一步地，无人机地面指挥控制系统数据字典的加载初始化包括：通过读取配置文件中定义的数据结构，初始化完成指令接收端口配置、遥控数据和端口配置，对组播地址、端口、优先级、波特率、端口、数据位、停止位、控制流、位数据进行识别，完成对数据字典的加载校验初始化。
进一步地，根据无人机链路获取到的上行数据帧头参数、无人机类型和编号、帧计数器和遥控通讯参数的大小和位置，识别配置文件中融台的数据结构及映射关系，从数据字典中解析的数据区中提取数据，映射到分发的数据帧结构中，完成数据字典的加载。
进一步地，通过无人机地面链路通道对数据字典中解析数据区的数据帧进行提取，完成对数据字典中的加载数据项进行识别；解析数据区参数信息包括：参数名称、源码数据类型、唯一标识、偏移量、解码方式、运算信息。
进一步地，通过地面控制指挥系统链路通道定时器，提供快速的解码后数据访问接口和统计数据查询接口，使得各遥控参数在数据词典中均有唯一标识，完成链路通道和接口参数预置和数据编码准备工作；
链路通道定时器参数预置采用固定的数据帧格式；数据帧格式包含帧头、数据区和帧尾，其中，帧头包含同步字信息、飞行器类型、飞行器编号、地面站类型、地面站编号、帧标识，数据区为上行的有效参数内容信息，帧尾由帧计数及校验构成。
进一步地，数据字典以“位字节参数”的源码方式，进行遥控上行、下行数据的发送和组帧；根据“位字节参数”中的偏移量及字节位数信息，编码参数类型、占用字节、参数范围、参数精度信息，加密调制数据字典格式；数据字典格式包括：帧结构、解码方式、转换计算方法、物理量单位信息。
另一方面，提供一种面向多平台异构遥控数据词典的系统，所述系统包括：对外接口模块、通道模块、通道管理模块、字典数据映射模块、遥控字典加载和解析模块、遥控字典编辑器、网络支撑模块和串口支撑模块；
其中，编码接口模块：负责提供给用户相关接口，完成无人机地面指挥控制系统遥控数据的管理、上行数据的设置、生成的上行数据帧的获取；
通道模块：负责特定链路通道的管理，接收编码接口模块生成的上行数据帧的格式参数；进行链路通道上行数据的多个网络接口和串行接口的管理，以及该通道的上行帧格式和参数管理；
通道管理器：负责对多个链路通道的调度和管理，接收通道模块下发的上行数据帧格式数据，启动链路通道统一定时器模块，完成链路通道管理和字典数据映射；
字典数据映射模块：负责将遥控字典中定义的参数信息映射到上行遥控帧中，接收通道管理器下发的字典数据映射参数，并根据字典数据映射参数生成对应的遥控帧数据；
遥控字典加载和解析模块：负责将遥控字典中映射的参数加载、解析到遥控字典，根据遥控字典文件定义的内容生成字典数据；
遥控字典编辑器：负责加密的遥控字典的新建、编辑和保存；
网络支撑模块：负责上行数据通过本模块经由网络发给链路计算机。
串口支撑模块：负责上行数据通过本模块经由串口发给链路计算机。
进一步地，遥控字典编辑器：遥控字典编辑器采用加密技术，保护定义的数据格式；定义的数据格式包括：单字符、N字符、双字节整形、四字节整形、单精度浮点、双精度浮点；
统一定时器模块：负责产生1ms级别的高精度定时，在定时周期中将各通道产生的上行遥控数据发送给链路计算机。
本发明的技术效果：通过在加密的遥控字典中引入协议格式，提高了设计研发质量，降低了无人机遥控协议泄露的风险。使无人机地面站指控软件能够方便快捷的处理各类需要编码的遥控数据，提高了各种大型无人机遥控编码的可重用性、可靠性、高效性及对快速开发控制系统的支持。
附图说明
图1是一种基于遥控字典的多平台大型无人机上行数据编码方法示意图；
图2是本发明的具体实施步骤流程示意图。
具体实施方式
实施例1
图2是本发明的具体实施步骤流程示意图，结合图2所示，本实施例，提供一种面向多平台异构遥控数据词典的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，对无人机地面指挥控制系统上行、下行遥控内部数据的启动、数据字典的加载、各遥控链路通道及接口识别进行初始化。
具体地,本实施例,无人机地面指挥控制系统数据字典的加载初始化包括：通过读取配置文件中定义的数据结构，初始化完成指令接收端口配置、遥控数据和端口配置，对组播地址、端口、优先级、波特率、端口、数据位、停止位、控制流、位数据进行识别，完成对数据字典的加载校验初始化。
步骤2：根据无人机链路识别算法和数据字典中定义文件的内容，生成内存字典数据，再通过内存数据字典映射获取上行数据映射；根据获取到的上行数据帧头参数、无人机类型和编号、帧计数器和遥控通讯参数的大小和位置，完成数据字典的加载。
具体地,本实施例,根据无人机链路获取到的上行数据帧头参数、无人机类型和编号、帧计数器和遥控通讯参数的大小和位置，识别配置文件中融台的数据结构及映射关系，从数据字典中解析的数据区中提取数据，映射到分发的数据帧结构中，完成数据字典的加载。
步骤3：通过无人机地面链路通道对数据字典中的加载数据项进行识别，完成上行数据发送准备，并使用通道管理器完成各遥控链路通道、网络及串行接口的初始化及管理准备。
具体地,本实施例,通过无人机地面链路通道对数据字典中解析数据区的数据帧进行提取，完成对数据字典中的加载数据项进行识别；解析数据区参数信息包括：参数名称、源码数据类型、唯一标识、偏移量、解码方式、运算信息。
步骤4：根据无人机遥控链路通道管理器，适时启动链路通道统一定时器，为地面控制指挥系统各链路通道的网络和接口预置通道和接口参数，完成数据发送编码准备工作。
具体地,本实施例,通过地面控制指挥系统链路通道定时器，提供快速的解码后数据访问接口和统计数据查询接口，使得各遥控参数在数据词典中均有唯一标识，完成链路通道和接口参数预置和数据编码准备工作。
链路通道定时器参数预置采用固定的数据帧格式；数据帧格式包含帧头、数据区和帧尾，其中，帧头包含同步字信息、飞行器类型、飞行器编号、地面站类型、地面站编号、帧标识，数据区为上行的有效参数内容信息，帧尾由帧计数及校验构成。
步骤5：通过数据字典中定义的编码方式，对上行、下行遥控数据进行调制和解码，在地面指挥控制系统链路定时器中调用无人机遥控链路通道的发送接口，完成数据组帧和链路计算机的数据发送。
具体地,本实施例,数据字典以“位字节参数”的源码方式，进行遥控上行、下行数据的发送和组帧；根据“位字节参数”中的偏移量及字节位数信息，编码参数类型、占用字节、参数范围、参数精度信息，加密调制数据字典格式；数据字典格式包括：帧结构、解码方式、转换计算方法、物理量单位信息。
本实施例，通过加密的遥控字典封装协议，以参数化的形式提供遥控编码支持，从而将遥控数据的编码逻辑和具体协议分离，如图1。
本方法实现了遥控协议格式和无人机指控软件的分离，实现了无人机地面站指控软件与上行协议无关。通过提出的加密遥控字典，本方法保护了遥控协议格式，保障了无人机遥控的机密性，也保护了无人机的飞行安全。
实施例2
本实施例，提供一种面向多平台异构遥控数据词典的系统，所述系统包括：对外接口模块、通道模块、通道管理模块、字典数据映射模块、遥控字典加载和解析模块、遥控字典编辑器、网络支撑模块和串口支撑模块；
其中，编码接口模块：负责提供给用户相关接口，完成无人机地面指挥控制系统遥控数据的管理、具体上行数据的设置、生成的上行数据帧的获取；
通道模块：负责特定链路通道的管理，接收编码接口模块生成的上行数据帧的格式参数；进行链路通道上行数据的多个网络接口和串行接口的管理，以及该通道的上行帧格式和参数管理；
通道管理器：负责对多个链路通道的调度和管理，接收通道模块下发的上行数据帧格式数据，启动链路通道统一定时器模块，完成链路通道管理和字典数据映射；
字典数据映射模块：负责将遥控字典中定义的参数信息映射到上行遥控帧中，接收通道管理器下发的字典数据映射参数，并根据字典数据映射参数生成对应的遥控帧数据；
遥控字典加载和解析模块：负责将遥控字典中映射的参数加载、解析到遥控字典，根据遥控字典文件定义的内容生成字典数据；
遥控字典编辑器：负责加密的遥控字典的新建、编辑和保存；
网络支撑模块：负责上行数据通过本模块经由网络发给链路计算机。
串口支撑模块：负责上行数据通过本模块经由串口发给链路计算机。
进一步地，本实施例，遥控字典编辑器：遥控字典编辑器采用加密技术，保护定义的数据格式；定义的数据格式包括：单字符、N字符、双字节整形、四字节整形、单精度浮点、双精度浮点。
统一定时器模块：负责产生1ms级别的高精度定时，在定时周期中将各通道产生的上行遥控数据发送给链路计算机。
Claims (8)
1.一种面向多平台异构遥控数据词典的方法，其特征在于，所述方法包括：
对无人机地面指挥控制系统上行、下行遥控内部数据的启动、数据字典的加载、各遥控链路通道及接口识别进行初始化；
根据无人机链路识别算法和数据字典中定义文件的内容，生成内存字典数据，再通过内存数据字典映射获取上行数据映射；根据获取到的上行数据帧头参数、无人机类型和编号、帧计数器和遥控通讯参数的大小和位置，完成数据字典的加载；
通过无人机地面链路通道对数据字典中的加载数据项进行识别，完成上行数据发送准备，并使用通道管理器完成各遥控链路通道、网络及串行接口的初始化及管理准备；
根据无人机遥控链路通道管理器，适时启动链路通道统一定时器，为地面控制指挥系统各链路通道的网络和接口预置通道和接口参数，完成数据发送编码准备工作；
通过数据字典中定义的编码方式，对上行、下行遥控数据进行调制和解码，在地面指挥控制系统链路定时器中调用无人机遥控链路通道的发送接口，完成数据组帧和链路计算机的数据发送。
2.根据权利要求1所述的面向多平台异构遥控数据词典的方法，其特征在于，无人机地面指挥控制系统数据字典的加载初始化包括：通过读取配置文件中定义的数据结构，初始化完成指令接收端口配置、遥控数据和端口配置，对组播地址、端口、优先级、波特率、端口、数据位、停止位、控制流、位数据进行识别，完成对数据字典的加载校验初始化。
3.根据权利要求1所述的面向多平台异构遥控数据词典的方法，其特征在于，根据无人机链路获取到的上行数据帧头参数、无人机类型和编号、帧计数器和遥控通讯参数的大小和位置，识别配置文件中融台的数据结构及映射关系，从数据字典中解析的数据区中提取数据，映射到分发的数据帧结构中，完成数据字典的加载。
4.根据权利要求1所述的面向多平台异构遥控数据词典的方法，其特征在于，通过无人机地面链路通道对数据字典中解析数据区的数据帧进行提取，完成对数据字典中的加载数据项进行识别；解析数据区参数信息包括：参数名称、源码数据类型、唯一标识、偏移量、解码方式、运算信息。
5.根据权利要求1所述的面向多平台异构遥控数据词典的方法，其特征在于，通过地面控制指挥系统链路通道定时器，提供快速的解码后数据访问接口和统计数据查询接口，使得各遥控参数在数据词典中均有唯一标识，完成链路通道和接口参数预置和数据编码准备工作；
链路通道定时器参数预置采用固定的数据帧格式；数据帧格式包含帧头、数据区和帧尾，其中，帧头包含同步字信息、飞行器类型、飞行器编号、地面站类型、地面站编号、帧标识，数据区为上行的有效参数内容信息，帧尾由帧计数及校验构成。
6.根据权利要求1所述的面向多平台异构遥控数据词典的方法，其特征在于，数据字典以“位字节参数”的源码方式，进行遥控上行、下行数据的发送和组帧；根据“位字节参数”中的偏移量及字节位数信息，编码参数类型、占用字节、参数范围、参数精度信息，加密调制数据字典格式；数据字典格式包括：帧结构、解码方式、转换计算方法、物理量单位信息。
7.一种面向多平台异构遥控数据词典的系统，其特征在于，所述系统包括：对外接口模块、通道模块、通道管理模块、字典数据映射模块、遥控字典加载和解析模块、遥控字典编辑器、网络支撑模块和串口支撑模块；
其中，编码接口模块：负责提供给用户相关接口，完成无人机地面指挥控制系统遥控数据的管理、上行数据的设置、生成的上行数据帧的获取；
通道模块：负责特定链路通道的管理，接收编码接口模块生成的上行数据帧的格式参数；进行链路通道上行数据的多个网络接口和串行接口的管理，以及该通道的上行帧格式和参数管理；
通道管理器：负责对多个链路通道的调度和管理，接收通道模块下发的上行数据帧格式数据，启动链路通道统一定时器模块，完成链路通道管理和字典数据映射；
字典数据映射模块：负责将遥控字典中定义的参数信息映射到上行遥控帧中，接收通道管理器下发的字典数据映射参数，并根据字典数据映射参数生成对应的遥控帧数据；
遥控字典加载和解析模块：负责将遥控字典中映射的参数加载、解析到遥控字典，根据遥控字典文件定义的内容生成字典数据；
遥控字典编辑器：负责加密的遥控字典的新建、编辑和保存；
网络支撑模块：负责上行数据通过本模块经由网络发给链路计算机；
串口支撑模块：负责上行数据通过本模块经由串口发给链路计算机。
8.根据权利要求1所述的面向多平台异构遥控数据词典的系统，其特征在于，遥控字典编辑器：遥控字典编辑器采用加密技术，保护定义的数据格式；定义的数据格式包括：单字符、N字符、双字节整形、四字节整形、单精度浮点、双精度浮点；
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