一種多任務(wù)載荷管理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多任務(wù)載荷管理裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無人機(jī)技術(shù)的日漸成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，執(zhí)行的任務(wù)種類也越來越多，如偵察、監(jiān)視、通訊中繼等。在執(zhí)行這些不同類型的任務(wù)時無人機(jī)上需要搭載不同的任務(wù)載荷，如光電平臺、多功能雷達(dá)、航空相機(jī)、通訊中繼設(shè)備等等。其中，任務(wù)載荷是指用于執(zhí)行某種任務(wù)或功能的設(shè)備。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的無人機(jī)任務(wù)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，無人機(jī)系統(tǒng)中，無人機(jī)操縱員對無人機(jī)5上的任務(wù)載荷6的控制通過測控鏈路進(jìn)行。測控鏈路包括地面站測控終端2和機(jī)載測控終端7，通常兩者之間通過無線電鏈路建立兩條信道:一條低速信道用于上傳無人機(jī)的遙控指令和下傳無人機(jī)的遙測數(shù)據(jù)；另一條高速信道用于下傳任務(wù)載荷的任務(wù)數(shù)據(jù)，如光電平臺的紅外/可見光圖像和多功能雷達(dá)的SAR圖像等。
[0004]無人機(jī)操縱員通過地面站計算機(jī)I發(fā)出對飛行控制與管理計算機(jī)8的飛行遙控指令和對任務(wù)載荷6的任務(wù)遙控指令，由地面站測控終端2經(jīng)無線電鏈路發(fā)至機(jī)載測控終端7，飛行遙控指令由飛行控制與管理計算機(jī)8接收后處理執(zhí)行，而任務(wù)遙控指令再經(jīng)飛行控制與管理計算機(jī)8處理后發(fā)送至任務(wù)載荷6執(zhí)行。任務(wù)載荷6的遙測數(shù)據(jù)首先發(fā)往飛行控制與管理計算機(jī)8，飛行控制與管理計算機(jī)8將任務(wù)載荷6的遙測數(shù)據(jù)與無人機(jī)其它遙測參數(shù)綜合打包后由機(jī)載測控終端7經(jīng)無線電鏈路發(fā)送至地面站測控終端2，然后經(jīng)地面站計算機(jī)I處理后顯示在無人機(jī)操縱員的控制界面上。任務(wù)載荷6的任務(wù)數(shù)據(jù)直接由機(jī)載測控終端7經(jīng)無線電鏈路發(fā)送至地面站測控終端2，再由任務(wù)數(shù)據(jù)處理設(shè)備3進(jìn)行后續(xù)處理。任務(wù)載荷6工作所需的無人機(jī)實(shí)時姿態(tài)、位置、地速等導(dǎo)航數(shù)據(jù)和時鐘信號(一般為秒脈沖信號)由導(dǎo)航系統(tǒng)9提供。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)條件下一架無人機(jī)通常只能安裝一臺任務(wù)載荷，主要受下述條件限制:一是飛行控制與管理計算機(jī)硬件接口資源有限，通常只為任務(wù)載荷提供一個硬件接口 ；二是機(jī)載測控終端只能為任務(wù)載荷提供一個硬件接口和一個高速的任務(wù)數(shù)據(jù)下傳信道；三是導(dǎo)航系統(tǒng)通常也只為任務(wù)載荷提供一個硬件接口。上述三個硬件接口在現(xiàn)有技術(shù)條件下都是采用點(diǎn)對點(diǎn)的信號傳輸形式，從而限定了一架無人機(jī)只能安裝一臺任務(wù)載荷。由于不同任務(wù)載荷的硬件接口通常并不相同，而飛行控制與管理計算機(jī)、機(jī)載測控終端和導(dǎo)航系統(tǒng)為任務(wù)載荷提供的硬件接口類型確定后無法更改，因此換裝不同的任務(wù)載荷時需要對原有飛行控制與管理計算機(jī)、機(jī)載測控終端、導(dǎo)航系統(tǒng)或者任務(wù)載荷的硬件接口進(jìn)行一定的修改。
[0006]此外不同任務(wù)載荷的通訊協(xié)議也存在差異，例如波特率、數(shù)據(jù)位格式、數(shù)據(jù)接收和發(fā)送周期、遙控指令幀和遙測數(shù)據(jù)幀格式等等，均需要通過軟件進(jìn)行控制和處理。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，與任務(wù)載荷有關(guān)的軟件代碼大多包含于飛行控制與管理軟件之中，任務(wù)載荷的換裝將會引起飛行控制與管理軟件代碼的修改。如果同時搭載多個任務(wù)載荷，與任務(wù)載荷有關(guān)的軟件代碼必然增多，從而增大飛行控制與管理計算機(jī)的負(fù)擔(dān)，并影響飛行控制與管理軟件的實(shí)時性。
[0007]飛行控制與管理軟件的功能和性能直接影響無人機(jī)的飛行安全，是一種高安全性和高實(shí)時性的嵌入式軟件，屬于無人機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵軟件，即使只是對飛行控制與管理軟件進(jìn)行部分的修改也可能帶來安全隱患，需要進(jìn)行完善的、高標(biāo)準(zhǔn)的軟件測試和驗(yàn)證以確保飛行控制與管理軟件的安全性，因此會帶來較大的人力物力投入，同時所需的時間周期也較長。在保持飛行控制與管理軟件不變的情況下，如果只是對任務(wù)載荷管理設(shè)備中的非關(guān)鍵軟件進(jìn)行修改，相應(yīng)的軟件測試和驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)要求將會明顯降低，所需的人力物力和時間周期也會大大減少。
[0008]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的無人機(jī)任務(wù)管理系統(tǒng)，由于受到現(xiàn)有技術(shù)條件的限制，無人機(jī)在換裝不同的任務(wù)載荷或者同時搭載多種任務(wù)載荷時，須對原有設(shè)備硬件和飛行控制與管理軟件進(jìn)行較大的修改，需要投入大量的人力物力，且花費(fèi)較長的時間周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種多任務(wù)載荷管理裝置及方法，可以在無人機(jī)上同時搭載多個任務(wù)載荷，后續(xù)無需對原有設(shè)備硬件和飛行控制與管理軟件進(jìn)行較大的修改，節(jié)省人力物力和縮短研制周期。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案:
[0011]一種多任務(wù)載荷管理裝置，包括導(dǎo)航數(shù)據(jù)分發(fā)模塊(101)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理模塊(102)、多通道可配置通訊模塊(103)、主控模塊(104)、任務(wù)數(shù)據(jù)選擇模塊(105)、任務(wù)數(shù)據(jù)處理模塊(106)；
[0012]任務(wù)載荷遙控指令由飛行控制與管理計算機(jī)(8)首先發(fā)送至所述多通道可配置通訊模塊(103)，然后由所述主控模塊(104)分解處理后生成發(fā)送至各任務(wù)載荷的遙控指令，再由所述多通道可配置通訊模塊(103)分發(fā)至任務(wù)載荷甲(11)、任務(wù)載荷乙(12)和任務(wù)載荷丙(13)；
[0013]任務(wù)載荷甲(11)、任務(wù)載荷乙(12)和任務(wù)載荷丙(13)的遙測數(shù)據(jù)先發(fā)往所述多通道可配置通訊模塊(103)，然后經(jīng)所述主控模塊(104)綜合后再由所述多通道可配置通訊模塊(103)發(fā)往飛行控制與管理計算機(jī)(8);
[0014]所述任務(wù)載荷甲(11)、所述任務(wù)載荷乙(12)和所述任務(wù)載荷丙(13)的任務(wù)數(shù)據(jù)首先發(fā)送至所述任務(wù)數(shù)據(jù)選擇模塊(105)，所述主控模塊(104)按照所述飛行控制與管理計算機(jī)(8)的遙控指令選擇其中一路任務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述任務(wù)數(shù)據(jù)處理模塊(106)，經(jīng)過處理后發(fā)送至機(jī)載測控終端(7);
[0015]導(dǎo)航數(shù)據(jù)和時鐘信號由導(dǎo)航系統(tǒng)(9)首先發(fā)送至所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理模塊(102)處理后，再由所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)分發(fā)模塊(101)分發(fā)至所述任務(wù)載荷甲(11)、所述任務(wù)載荷乙
(12)和所述任務(wù)載荷丙(13)。
[0016]可選的:所述主控模塊(104)根據(jù)所述飛行控制與管理計算機(jī)(8)、所述任務(wù)載荷甲(11)、所述任務(wù)載荷乙(12)和所述任務(wù)載荷丙(13)的硬件接口類型，對所述多通道可配置通訊模塊(103)對應(yīng)的硬件接口通道進(jìn)行配置，實(shí)現(xiàn)硬件接口的適配。
[0017]可選的:所述主控模塊(104)可按照所述飛行控制與管理計算機(jī)(8)發(fā)來的遙控指令控制所述任務(wù)數(shù)據(jù)選擇模塊(105)選擇所述任務(wù)載荷甲(11)、所述任務(wù)載荷乙(12)和所述任務(wù)載荷丙(13)輸出的多路任務(wù)數(shù)據(jù)中的一路發(fā)送至所述任務(wù)數(shù)據(jù)處理模塊(106)，經(jīng)過所述任務(wù)數(shù)據(jù)處理模塊(106)處理后再發(fā)送至所述機(jī)載測控終端(7)，實(shí)現(xiàn)多個任務(wù)載荷的任務(wù)數(shù)據(jù)的分時回傳。
[0018]可選的:所述導(dǎo)航系統(tǒng)(9)發(fā)送的導(dǎo)航數(shù)據(jù)和時鐘信號經(jīng)所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理模塊
(102)處理后，再由所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)分發(fā)模塊(101)分發(fā)至所述任務(wù)載荷甲(11)、所述任務(wù)載荷乙(12)和所述任務(wù)載荷丙(13)，實(shí)現(xiàn)將單路導(dǎo)航數(shù)據(jù)和時鐘信號同時提供給多個任務(wù)載荷使用。
[0019]以上所述多通道可配置通訊模塊(103)的配置、任務(wù)載荷遙控指令的分解和分發(fā)、任務(wù)載荷遙測數(shù)據(jù)的綜合、任務(wù)數(shù)據(jù)的選擇均主要由所述主控模塊(104)內(nèi)部的軟件進(jìn)行控制，并由所述多通道可配置通訊模塊(103)、所述主控模塊(104)和所述任務(wù)數(shù)據(jù)選擇模塊(105)的硬件電路配合予以實(shí)現(xiàn)；導(dǎo)航數(shù)據(jù)和時鐘信號的處理和轉(zhuǎn)發(fā)一般由所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理模塊(102)和所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)分發(fā)模塊(101)以硬件電路的方式實(shí)現(xiàn)；任務(wù)數(shù)據(jù)的處理也通常由所述任務(wù)數(shù)據(jù)處理模塊(106)以硬件電路的方式實(shí)現(xiàn)。
[0020]一種多任務(wù)載荷管理方法，所述方法應(yīng)用于多任務(wù)載荷管理裝置(10)，所述多任務(wù)載荷管理裝置包括:導(dǎo)航數(shù)據(jù)分發(fā)模塊(101)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理模塊(102)、多通道可配置通訊模塊(103)、主控模塊(104)、任務(wù)數(shù)據(jù)選擇模塊(105)、任務(wù)數(shù)據(jù)處理模塊(106);
[0021]所述方法包括:
[0022]所述主控模塊(104)根據(jù)飛行控制與管理計算機(jī)(8)、任務(wù)載荷甲(11)、任務(wù)載荷乙(12)和任務(wù)載荷丙(13)的硬件接口對所述多通道可配置通訊模塊(103)進(jìn)行配置，然后進(jìn)行以下循環(huán)處理:
[0023]任務(wù)載荷遙控指令由飛行控制與管理計算機(jī)(8)首先發(fā)送至所述多通道可配置通訊模塊(103)，然后由所述主控模塊(104)分解處理后生成發(fā)送至各任務(wù)載荷的遙控指令，