CN113625779A - 一种无人机控制系统以及地面控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人机控制系统以及地面控制系统，所述无人机控制系统把任务卡与无人机硬件平台进行彻底分离，采用通用指令集模块注册不同机型无人机以及附加设备的指令集，同时注册同一机型在不同任务条件下基于不同飞控参数的指令集，任务卡采用标准形式单独编写后，由通用指令集模块进行翻译并调用相应的指令集控制无人机，在多任务切换、多任务间数据交互和多机协同过程中屏蔽底层硬件细节，实现多任务无障碍切换或一任务在多机型上的无障碍切换，实现调度优化。所述地面控制系统通过接入所述无人机控制系统，发布任务卡并接收状态反馈数据，实现多机协同或多任务卡流畅转换，并基于图形化界面展示飞行状态、飞行速度和任务状态实现监控功能。

Description

一种无人机控制系统以及地面控制系统

技术领域

本发明涉及无人机控制技术领域，尤其涉及一种无人机控制系统以及地面控制系统。

背景技术

无人机发展至今，伴随着各种应用场景内的任务需求多样化发展，从最初单机执行单个任务，到多机协同执行复杂任务，不同机型无人机之间装载任务以及协同执行过程不顺畅的问题日益显现。多无人机协同控制技术是伴随军事需求的增长而发展起来的，由于作战双方存在战场条件、战场环境以及作战任务等因素变化快的特点，无人机在单次出勤过程中可能需要不断变换任务内容。同时，不同的任务可能需要无人机以不同的飞控参数进行硬件上的操控，需要分别编写任务卡；而不同型号的无人机在执行相同任务时，需要由于机型差异导致的飞控参数差异，也要求分别编写任务卡。这就导致多机型协同工作以及多任务切换场景下，需要不断将任务对无人机硬件平台进行重新适配，导致任务执行过程存在障碍。当任务有变化或者无人机等硬件设备发生变化时，便需要重新设计、开发和调试，工作量大且周期长。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种无人机控制系统以及地面控制系统，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，解决同机型无人机在不同任务下或同任务下不同机型需要重新适配硬件需求的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种无人机控制系统，所述系统装载在多种类型无人机上并通过装载不同的任务卡控制无人机执行相应任务，所述系统包括：

任务卡管理模块，用于装载一种或多种任务卡，并同时或依次执行各任务卡，各任务卡按照通用标准形式提供上层的飞控指令和附加设备控制指令；

通用指令集模块，所述通用指令集模块注册有多种指令集，以驱动运行多种型号无人机的硬件以及装载的多种附加设备；所述通用指令集模块对各任务卡提供的所述飞控指令和所述附加设备控制指令进行翻译，并调用当前无人机机型和附加设备对应的指令集执行；所述通用指令集模块还用于多个任务卡之间的数据交互；

通信管理模块，用于与外部设备进行通信，以接收所述任务卡、返回状态反馈数据以及在多个无人机之间建立机间通信。

在一些实施例中，所述任务卡管理模块包括：插卡注册模块，用于装载并运行实体任务卡；和/或，远程装订模块，用于远程加载并运行数字任务卡。

在一些实施例中，所述系统还包括：协议管理模块，用于根据不同型号的无人机以及附加设备的通信协议将相应的指令集注册在所述通用指令集模块中。

在一些实施例中，所述系统还包括：数据管理模块，用于中转所述任务卡、所述状态反馈数据以及多个无人机之间的机间通信数据，并建立数据日志。

在一些实施例中，所述系统还包括：内部消息队列服务模块，用于为所述任务卡管理模块、所述通用指令集模块和所述通信管理模块之间的通信进行加密和建立消息队列。

在一些实施例中，所述通用指令集模块还注册记载同一型号无人机针对不同任务卡的多种指令集。

另一方面，本发明还提供一种无人机地面控制系统，所述地面控制系统用于与一个或多个上述无人机控制系统进行通信连接，发布任务卡并接收状态反馈数据，所述地面控制系统包括：数据库模块、安全访问控制模块、基础服务模块和业务管理模块。

数据库模块，用于存储和查询所述无人机地面控制系统的历史数据。

安全访问控制模块，用于按照设定协议与所述无人机控制系统建立通信访问。

所述基础服务模块包括：通信服务模块，用于与无人机进行数据接收、数据转换、数据存储和数据转发；知识库模块，用于为设定场景下的问题提供算法解决方案和程序；地理信息模块，用于根据所述无人机控制系统返回的状态反馈数据，对相应无人机的飞行状态、位置和轨迹进行三维显示。

所述业务管理模块包括：任务管理模块，用于将任务卡通过所述通信服务模块发送至所述无人机控制系统进行远程装订。实时监视模块，用于实时展示所述无人机控制系统对应的无人机的任务信息、状态信息。远程遥控模块，用于通过所述通信服务模块对所述无人机控制系统对应的无人机进行远程控制。

在一些实施例中，所述业务管理模块还包括：任务回演模块，用于在任务完成后，提供对任务回演。

在一些实施例中，所述业务管理模块还包括：系统日志模块，用于提取设定项目的任务卡数据和状态反馈数据并记录为日志。

在一些实施例中，所述地面控制系统还包括：用户接入模块，用于为用户提供功能访问接口。

本发明的有益效果至少是：

本发明所述无人机控制系统以及地面控制系统中，所述无人机控制系统把任务卡与无人机硬件平台进行彻底分离，采用通用指令集模块注册不同机型无人机以及附加设备的指令集，同时注册同一机型在不同任务条件下基于不同飞控参数的指令集，任务卡采用标准形式单独编写后，由通用指令集模块进行翻译并调用相应的指令集控制无人机，在多任务切换、多任务间数据交互和多机协同过程中屏蔽底层硬件细节，实现多任务无障碍切换或一任务在多机型上的无障碍切换，实现调度优化。所述地面控制系统通过接入所述无人机控制系统，发布任务卡并接收状态反馈数据，实现多机协同或多任务卡流畅转换，并基于图形化界面展示飞行状态、飞行速度和任务状态实现监控功能。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，在附图中：

图1为本发明一实施例所述无人机控制系统的结构框图；

图2为本发明另一实施例中所述无人机控制系统的结构框图；

图3为本发明一实施例所述地面控制系统的结构框图；

图4为本发明一实施例所述地面控制系统与无人机连接通信结构示意图；

图5为本发明一实施例所述地面控制系统的结构示意图；

图6为本发明一实施例所述无人机控制系统的结构示意图；

图7为本发明一实施例所述无人机控制系统的软件架构图。

附图标记说明：

110：任务卡管理模块； 120：通用指令集模块； 130：通信管理模块；

140：数据管理模块； 150：内部消息队列服务模块； 210：数据库模块；

220：安全访问控制模块； 230：基础服务模块； 231：通信服务模块；

232：知识库模块； 233：地理信息模块； 240：业务管理模块；

241：任务管理模块； 242：实时监视模块； 243：远程遥控模块；

244：任务回演模块； 245：系统日志模块； 250：用户接入模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

随着自动化控制技术、人工智能技术、计算机技术、通信技术、信息融合技术、材料技术等的日益发展和日益成熟，无人机的应用也越来越广泛，例如影视航拍、农林植保、电力巡检、安防应急、航空测绘、交通执法等。其中多无人机执行复杂任务，无论是在军事领域还是民用领域，都比单架无人机更具优势。为了完成复杂任务，多架无人机需要被合理的组织起来，协同控制就是一种非常高效的方法。目前国内外已经有众多的研究院研究所、科研单位对协同控制开展了大量研究。多无人机系统的控制结构主要分为集中式和分布式两种。集中式的特点是存在唯一的中央处理节点，对整个系统进行控制，各无人机只能接受来自主机或者地面站的指令，自身仅具有底层控制功能。与集中式控制系统结构相比，分布式的最大特点是通过信息共享和任务协同来求解全局决策控制问题，将复杂的全局问题分解为一系列子问题并指派给系统中的无人机成员，最后由各无人机通过协同解决问题。以上提到的集中式或者分布式协同控制系统，指的是任务是集中处理还是分解成小任务交由各无人机处理，其本质上任务和整个系统还是耦合在一起的，只不过是任务控制的方式不一样而已。

目前的多无人机系统协同控制都是针对特定的任务而进行的任务式的控制系统设计，当任务有变化或者无人机等硬件设备发生变化时，便需要重新设计、开发、调试、工作量大，周期长，不利于协同控制系统产品化，系列化和型号化，更不利于协同中对任务协同进行分离单独设计、单独发展。因此很有必要设计一个与任务、无人机硬件平台分离的协同控制系统。

本发明中提供一种无人机控制系统以及地面控制系统，其中，无人机控制系统装载无人机端，地面控制系统设置在地面端。地面控制系统可以连接一个或多个主机，再由主机连接一个或多个从机。地面控制系统也可以分别连接每个无人机进行协同控制。

本发明提供一种无人机控制系统，所述系统装载在多种类型无人机上并通过装载不同的任务卡控制无人机执行相应任务，如图1所示，所述系统包括：任务卡管理模块110、通用指令集模块120和通信管理模块130。

任务卡管理模块110用于装载一种或多种任务卡，并同时或依次执行各任务卡，各任务卡按照通用标准形式提供上层的飞控指令和附加设备控制指令。需要说明的是，本实施例中，任务卡是基于目标任务内容，按照设定标准格式设置的任务文件，可以具体限定任务抽象指令、具体的控制指令、控制逻辑和程序、需要返回的状态数据以及标记多任务卡之间需要交互的数据。也即任务卡中包含相应任务中需要无人机执行的飞控指令，需要无人机返回的状态反馈数据，以及各任务之间需要交互的数据。任务卡按照与设定的标准形式或逻辑编制，不需要单独适配无人机的底层硬件，只需要按照统一格式编制顶层控制指令，能够在不同机型的无人机上直接加载执行。

在一些实施例中，任务卡可以采用硬件结构或数字软件形式，任务卡管理模块110可以包括：插卡注册模块，插卡注册模块用于装载并运行实体任务卡；和/或，远程装订模块，远程装订模块用于远程加载并运行数字任务卡。

通用指令集模块120注册有多种指令集，以驱动运行多种型号无人机的硬件以及装载的多种附加设备；通用指令集模块120对各任务卡提供的飞控指令和附加设备控制指令进行翻译，并调用当前无人机机型和附加设备对应的指令集执行。在一些实施例中，通用指令集模块120还注册记载同一型号无人机针对不同任务卡的多种指令集。本实施例中，通用指令集中注册多种机型无人机的控制协议的指令集，以及多种附加设备硬件的控制协议的指令集。通用指令集模块120还用于多个任务卡之间的数据交互。同时，在不同任务下，对同一型号的无人机会产生不同的飞控需求，相应的飞控参数和逻辑会变化，例如追踪任务和队列组合任务相比，队列组合任务要求多个无人机之间空间关系固定不变，但追踪任务无此要求，则在运行过程中，飞控逻辑存在差异，也需要分别针对不同任务对硬件进行适配。又例如，一台无人机在任务过程中需要接入新的硬件设备进行通信或数据交互，就需要对相应的硬件设备进行适配。在一些实施例中，所述系统还包括：协议管理模块，用于根据不同型号的无人机以及附加设备的通信协议将相应的指令集注册在通用指令集模块120中，以随时根据任务需要进行新协议注册。

通信管理模块130用于与外部设备进行通信，接收任务卡、返回状态反馈数据以及在多个无人机之间建立机间通信。通信管理模块130可以实现无人机与云台之间的通信，无人机之间的通信，与地面控制系统之间的通信以及与飞控系统之间建立通信。

在一些实施例中，如图2所示，所述系统还包括：数据管理模块140，用于中转任务卡、状态反馈数据以及多个无人机之间的机间通信数据，并建立数据日志。

在一些实施例中，如图2所示，所述系统还包括：内部消息队列服务模块150，用于为任务卡管理模块110、通用指令集模块120和通信管理模块130之间的通信进行加密和建立消息队列。

其中，任务卡管理模块110、通用指令集模块120、通信管理模块130、数据管理模块140和内部消息队列服务模块150可以采用能够存储并运行计算机程序的单片机、处理器等计算机介质，也可以是存储在单个电子设备内运行的不同程序模块。

另一方面，本发明还提供一种无人机地面控制系统，所述地面控制系统用于与一个或多个上述无人机控制系统进行通信连接，发布任务卡并接收状态反馈数据，如图3所示，所述地面控制系统包括：数据库模块210、安全访问控制模块220、基础服务模块230和业务管理模块240。

数据库模块210用于存储和查询无人机地面控制系统的历史数据。可以采用MySQL数据库进行数据存储和调用。

安全访问控制模块220用于按照设定协议与所述无人机控制系统建立通信访问。

基础服务模块230包括：通信服务模块231、知识库模块232和地理信息模块233。

其中，通信服务模块231，用于与无人机进行数据接收、数据转换、数据存储和数据转发；进一步地，通信服务模块231用于与无人机之间进行协议注册、协议解析和记录相应的协议日志。知识库模块232，用于为设定场景下的问题提供算法解决方案和程序；知识库可以按照任务划分为多个任务库，每个人物库中配置不同的问题解决模型，形成模型库，模型库又根据解决问题采用的不同算法建立相应的算法库。地理信息模块233，用于根据无人机控制系统返回的状态反馈数据，对相应无人机的飞行状态、位置和轨迹进行三维显示。地理信息模块233可以采用网络地理信息系统（WebGIS），实现空间数据的检索、查询、制图输出、实时展示等功能。

业务管理模块240包括：任务管理模块241、实时监视模块242和远程遥控模块243。其中，任务管理模块241用于将任务卡通过通信服务模块231发送至无人机控制系统进行远程装订。实时监视模块242用于实时展示无人机控制系统对应的无人机的任务信息、状态信息。远程遥控模块243用于通过通信服务模块231对无人机控制系统对应的无人机进行远程控制。

在一些实施例中，如图3所示，所述业务管理模块240还包括：任务回演模块244，用于在任务完成后，提供对任务回演。

在一些实施例中，如图3所示，所述业务管理模块240还包括：系统日志模块245，用于提取设定项目的任务卡数据和状态反馈数据并记录为日志。

在一些实施例中，如图3所示，所述地面控制系统还包括：用户接入模块250，用于为用户提供功能访问接口。通过构建平台层，使得用户可以通过各种电子设备接入，如通过手机、平板、计算机以及专用电子设备，设备间通信可以采用WIFI网络、WLAN网络、4G网络和/或5G网络。

下面结合具体实施例对本发明进行说明：

如图4所示，由地面管控系统、无人机主机、无人机从机组构成无人机系统，其中各无人机主机和无人机从机上设有无人机控制系统，无人机主机的无人机控制系统分别连接地面管控系统和无人机从机的无人机控制系统。在另一些实施例中，也可以采用地面管控系统直接连接各无人机的无人机控制系统。具体的，地面管控系统可以向无人机主机发布任务，再由无人机主机向各无人机从机指派任务。无人机从机的任务执行状态返回至无人机主机，无人机主机将任务状态和各无人机的状态返回地面控制系统。

地面管控系统具有对无人机群进行遥控管理、实时监视、任务离线（在线）仿真、任务装订和历史任务回演等功能。在任务开始前进行仿真规划、任务生成及装订，任务开始后进行实时监视、遥控，以及在线实时仿真，任务结束后的回演及讲评等。同时建立任务仿真及决策控制的相关知识库系统的无人机群地面管控平台。

地面管控平台具有以下功能1）~5）：

1）任务离线、在线仿真。根据任务场景、能使用的无人机对象及相关功能性能指标、任务目标等不同参数进行任务的仿真规划与决策控制，得出比较优化的帕累托解方案。

2）任务卡生成及远程装订。根据优选出来的解决方案以及各个选中执行任务的无人机对象的任务抽象指令，生成各个资源对象的任务卡，并能支持远程装订到各架具体的无人机。

3）任务在线监控；任务执行过程中，系统支持无人机群整个任务执行全过程的实时监视及远程控制功能。

4）历史任务回演及讲评。

5）支持任务仿真及任务决策的知识库系统。

地面管控系统的逻辑架构如图5所示，本系统将被设计为统一的无人机群监管云平台，为PC端用户、移动端用户以及手持端用户提供统一的访问接入服务，根据其不同的权限提供不同的访问功能。总体上本平台由平台层、业务层、基础服务层、安全访问控制层及数据库层组成，每层完成相应的具体功能。其中，所述地面管控系统包括：数据库层、安全访问控制层、基础服务层、业务层和平台层。

数据库层提供历史数据的存储和查询功能。安全访问控制层提供整个系统的安全访问控制。

基础服务层就包括通信服务，地理信息系统，离线的知识库。通信服务用于无人机群系统的通信管理，以及与无人机通信的数据交互协议管理（协议的注册和解析等，保证通信双方数据的正确性），通信服务还用于数据的接收、转换、存储和转发等数据管理。知识库用于为常用的应用场景提供较为适应的可靠的算法解决方案、对应的模型以及常用的任务程序。通过知识库来提供默认的选择和较为普遍的解决方式方法。当系统运行过一段时间以后，可以根据系统的运行和应用场景不断的补充知识库的内容。地理信息系统用于通过应用前端的three.js库，在浏览器上显示三维信息。包括无人机的三维显示和目标的三维显示，以及实时的飞机和目标的姿态和位置显示。相应的飞行轨迹显示和飞机和目标信息的图表显示。

业务层负责具体业务逻辑处理，包括：任务管理、实时监视、远程控制、任务回演、系统日志以及访问审核等。业务层包括：任务管理，包括任务仿真与决策控制，任务卡生成与远程装订以及任务的查询统计等；实时监视，实时展示无人机群任务执行信息，包括无人机群的状态信息、目标信息等；远程遥控，根据任务实际需要，远程遥控无人机群；任务回演，任务完成后，提供对任务回演，对任务进行讲评；系统日志，记录必要的日志，包括任务装订过程、执行过程的主要日志，飞机运动过程的主要日志，以及其他的必要的日志等，并提供相应的查询、统计分析等管理功能。

平台层用于提供用户统一的功能访问界面服务。

无人机控制系统是无人机群任务完成的主体，为无人机群协同控制软件的核心主体部分，主要完成本机控制和机群协同，具体包括：飞机本体控制，机间通信，任务卡管理（主机决策，从机决策）以及安全授权管理等，其功能框架结构如图6所示。无人机系统协同控制软件在逻辑上划分为通信管理模块、指令管理模块、任务管理模块（如：协同搜索和协同决策）、内部消息队列服务模块、协议管理模块、数据管理模块这几个部分，具体说明如下a~f。

a、通信管理模块负责系统与外部的通信，包括与地面、与其它飞机、与飞控、与摄像头控制云台、与任务卡等。其中任务卡之间的通信采用双方互相匹配的机制来进行。框架负责提供安全、可靠、正确的通信信道，任务卡之间通过相互匹配的方式使用框架信道通信。

b、指令管理模块负责飞控控制指令、摄像头云台控制指令和地面端的控制指令的翻译和执行状态管理。把相关具体的控制动作抽象出来，采用抽象的指令（如无人机本体的控制指令有：前进、后退、转弯，爬升、降落等，摄像机云台控制指令有：左右旋转、上下旋转等）进行管理。指令翻译负责根据不同的硬件以及不同的型号等采用不同的指令协议进行指令的解析。

c、协议管理模块负责不同厂家、不同型号的无人机、摄像头、枪弹等硬件实体的具体通信协议与本系统抽象指令之间的正确解析的维护，即添加、删除和修改这些具体协议的解析代码，并注册到本系统中。

d、数据管理模块是数据的控制中心，负责所有数据的中转，并且保存一些必要的日志数据，为系统的测试和调试提供方便。

e、任务管理模块保障飞机的任务卡的正确执行，包括任务卡注册，任务启停以及任务数据通信等。任务是协同控制框架所服务的对象。可以通过插卡或者远程任务装订的方式进行任务的装订。其中任务分为前置任务、正式任务和撤离任务。前置任务负责飞机的启动、起飞等具有固定流程的任务和一些正式任务的预备动作。正式任务是具体的任务流程，可以包括协同决策任务和协同搜索任务；协同决策任务包括任务分配、航迹规划和台式预测；协同搜索任务包括目标识别、态势构建和云台控制等。协同搜索和协同决策任务卡是一些具体的算法库，在执行不同任务的时候可以选择不同的搜索和决策算法执行。后置任务是一些收尾处理，包括飞机的数据处理和飞机降落等固定的收尾流程。

f、内部消息队列服务模块提供数据服务，主要是模块间的数据传递，通过消息队列等通信方式实现数据传递。

无人机控制系统通过内部消息服务，为系统各模块提供数据服务，包括飞控控制数据、飞机信息数据、识别数据、搜索数据等，任务卡程序依据这些数据服务执行具体的任务流程，实现系统的解耦提高任务执行的灵活性。如图7所示，无人机任务卡装载有前置任务、正式任务和后置任务，前置任务可以包括飞机的启动、起飞等具有固定流程的任务和预备动作；后置任务为收尾处理流程，包括飞机的数据处理和飞机降落等固定的收尾流程。正式任务为具体任务流程。任务插件注册后，无人机与任务插件通信，服务线程中，与NUC（微型电脑）服务通信并执行服务，与云台服务通信执行相应的云台任务，实现无人机与地面控制系统之间的机地通信，无人机之间的机间通信。服务线程中的消息形成各类型的消息队列，包括：搜索消息队列、决策消息队列、机间消息队列、NUC消息队列和机地消息队列等。

无人机控制系统的任务流程中，首先进行必要的初始化（加载配置文件、飞机状态检查、启动飞控通信服务），然后加载任务卡，配置任务卡执行流程。接着主控就把任务控制权转交给任务卡程序，主控程序只在后台对任务卡进行数据的保障。任务卡执行完任务再把控制权回交给主控，主控依据任务卡执行流程执行下一步任务卡，直到最后结束程序。任务卡实现具体任务的细节，主控抽象化调用任务卡，并且保障任务卡的数据交互。同时各个功能模块也被任务卡抽象化调用，以实现各种不同的任务。

本实施例提供一种灵活的易于扩展的协同控制框架，适用于无人机侦查和打击等任务场景，并且把具体执行的任务进行抽象，在上层对任务进行编制和设置，框架屏蔽硬件底层实现细节，适配不同的无人机和云台等硬件设备。可以协同控制多种类型的无人机，能自动适配不同任务场景及任务需求，适配不同厂家、不同型号、不同飞控硬件平台以及不同能力的无人机群的易于扩展的、支持快速控制系统构建的协同控制软件框架系统，以适应未来多变的复杂场景下的不同协同任务需求。

任务插卡式无人机协同控制系统任务是核心，可以通过插卡或者远程任务装订的方式进行任务的装载。把任务单独的隔离出来，任务可以单独的设计和编程不同的任务流程。任务分为前置任务、正式任务和撤离任务。前置任务负责飞机的启动、起飞等具有固定流程的任务和一些正式任务的预备动作。正式任务是具体的任务流程。撤离任务是一些收尾处理，包括飞机的数据处理和飞机降落等固定的收尾流程。可以灵活多变的适合不同的执行任务，和不同的做战环境。对于同一格式标准的任务可以直接通过任务插卡式无人机协同控制系统调用不同型号的无人机以及不同的附加设备硬件实施和运行。

综上所述，本发明所述无人机控制系统以及地面控制系统中，所述无人机控制系统把任务卡与无人机硬件平台进行彻底分离，采用通用指令集模块注册不同机型无人机以及附加设备的指令集，同时注册同一机型在不同任务条件下基于不同飞控参数的指令集，任务卡采用标准形式单独编写后，由通用指令集模块进行翻译并调用相应的指令集控制无人机，在多任务切换、多任务间数据交互和多机协同过程中屏蔽底层硬件细节，实现多任务无障碍切换或一任务在多机型上的无障碍切换，实现调度优化。所述地面控制系统通过接入所述无人机控制系统，发布任务卡并接收状态反馈数据，实现多机协同或多任务卡流畅转换，并基于图形化界面展示飞行状态、飞行速度和任务状态实现监控功能。

本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（ASIC）、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM（EROM）、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频（RF）链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机控制系统，其特征在于，所述系统装载在多种类型无人机上并通过装载不同的任务卡控制无人机执行相应任务，所述系统包括：

任务卡管理模块，用于装载一种或多种任务卡，并同时或依次执行各任务卡，各任务卡按照通用标准形式提供上层的飞控指令和附加设备控制指令；

通用指令集模块，所述通用指令集模块注册有多种指令集，以驱动运行多种型号无人机的硬件以及装载的多种附加设备；所述通用指令集模块对各任务卡提供的所述飞控指令和所述附加设备控制指令进行翻译，并调用当前无人机机型和附加设备对应的指令集执行；所述通用指令集模块还用于多个任务卡之间的数据交互；

通信管理模块，用于与外部设备进行通信，以接收所述任务卡、返回状态反馈数据以及在多个无人机之间建立机间通信。

2.根据权利要求1所述的无人机控制系统，其特征在于，所述任务卡管理模块包括：

插卡注册模块，用于装载并运行实体任务卡；

和/或，远程装订模块，用于远程加载并运行数字任务卡。

3.根据权利要求1所述的无人机控制系统，其特征在于，所述系统还包括：协议管理模块，用于根据不同型号的无人机以及附加设备的通信协议将相应的指令集注册在所述通用指令集模块中。

4.根据权利要求1所述的无人机控制系统，其特征在于，所述系统还包括：数据管理模块，用于中转所述任务卡、所述状态反馈数据以及多个无人机之间的机间通信数据，并建立数据日志。

5.根据权利要求1所述的无人机控制系统，其特征在于，所述系统还包括：内部消息队列服务模块，用于为所述任务卡管理模块、所述通用指令集模块和所述通信管理模块之间的通信进行加密和建立消息队列。

6.根据权利要求1所述的无人机控制系统，其特征在于，所述通用指令集模块还注册记载同一型号无人机针对不同任务卡的多种指令集。

7.一种无人机地面控制系统，其特征在于，所述地面控制系统用于与一个或多个如权利要求1至6任意一项所述无人机控制系统进行通信连接，发布任务卡并接收状态反馈数据，所述地面控制系统包括：

数据库模块，用于存储和查询所述无人机地面控制系统的历史数据；

安全访问控制模块，用于按照设定协议与所述无人机控制系统建立通信访问；

基础服务模块，所述基础服务模块包括：

通信服务模块，用于与无人机进行数据接收、数据转换、数据存储和数据转发；

知识库模块，用于为设定场景下的问题提供算法解决方案和程序；

地理信息模块，用于根据所述无人机控制系统返回的状态反馈数据，对相应无人机的飞行状态、位置和轨迹进行三维显示；

业务管理模块，所述业务管理模块包括：

任务管理模块，用于将任务卡通过所述通信服务模块发送至所述无人机控制系统进行远程装订；

实时监视模块，用于实时展示所述无人机控制系统对应的无人机的任务信息、状态信息；

远程遥控模块，用于通过所述通信服务模块对所述无人机控制系统对应的无人机进行远程控制。

8.根据权利要求7所述的无人机地面控制系统，其特征在于，所述业务管理模块还包括：任务回演模块，用于在任务完成后，提供对任务回演。

9.根据权利要求8所述的无人机地面控制系统，其特征在于，所述业务管理模块还包括：系统日志模块，用于提取设定项目的任务卡数据和状态反馈数据并记录为日志。

10.根据权利要求9所述的无人机地面控制系统，其特征在于，所述地面控制系统还包括：用户接入模块，用于为用户提供功能访问接口。

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