一种面向异构地面无人平台的具备互操作性的通用指控系统
技术领域
本发明涉及控制系统的技术领域，具体涉及一种面向异构地面无人平台的具备互操作性的通用指控系统。
背景技术
当前，地面无人平台的异构性日益扩大，异构性指在功能、架构、编程语言、操作系统等方面的差异。互操作性是两个或两个以上的系统或应用之间交换信息并相互利用所交换信息的能力，该能力是不同的无人平台间交流协作的保障，未来所有的无人平台都将得益于互操作性的增强。随着各种类型的无人平台的出现以及协同任务的需求，对于每一种异构的地面无人平台都定制开发指控系统的传统方法显现其成本高昂、效率低下的缺点，在多个异构无人平台组成的系统中已不适用。研制能够在多个异构无人平台之间实现协同、且能操纵各种地面无人平台的通用指控系统的需求日益迫切。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种面向异构地面无人平台的具备互操作性的通用指控系统，能够提高指控系统的开发效率，同时便于对不同异构地面无人平台统一管理。
本发明采用的技术方案如下：
一种面向异构地面无人平台的具备互操作性的通用指控系统，所述通用指控系统包括无人平台发现模块、互助模块、管理模块、遥控驱动模块、自主驱动模块、状态监控模块与侦察监控模块，各模块在交互界面以窗口形式显示；
所述通用指控系统通过无人平台发现模块与通信范围内可控的无人平台建立连接，并建立可控无人平台资源列表，借助管理模块对建立连接的无人平台运行状况进行管理实现初始化、关机、重启、释放控制；
所述互助模块接收通用指控系统的控制需求或来自可控无人平台资源列表内无人平台的求助信息，根据控制需求或无人平台的求助信息，选择相应的无人平台并通过遥控驱动模块或自主驱动模块进行控制，通过状态监控模块与侦察监控模块分别获得无人平台状态信息及侦察结果信息，从而实现通用指控系统对各异构无人平台的指控及各异构无人平台间的协同任务需求。
进一步地，所述无人平台发现模块与无人平台建立连接时，需广播查询信息，向通信范围内进行广播的无人平台提出连接申请，待无人平台同意连接申请后，双方建立连接。
进一步地，所述可控无人平台资源列表包括建立连接的无人平台的身份信息、能力信息、配置信息及权限信息。
进一步地，所述管理模块还通过心跳信号不断检测获得控制权限的无人平台的连接状态，如果断开连接将会重新申请建立连接。
进一步地，若通过遥控驱动模块进行控制，则所述通用指控系统接入外围操纵控制设备，控制无人平台在车体坐标系X、Y、Z三个方向的推进值、制动值以及航向角、侧倾角、横摆角三个轴向的转动值和制动值，实现六自由度的遥控驾驶。
进一步地，若通过自主驱动模块进行控制，则将预设的轨迹或者选择记录的航路点轨迹发送给具有航路点跟随功能的无人平台，无人平台自动沿轨迹行驶。
有益效果：
1、本发明利用通用指控系统的无人平台发现模块与无人平台建立连接，利用互助模块实现各个无人平台间互助信息传递，实现异构无人平台间的协同任务，并通过管理模块、遥控驱动模块、自主驱动模块对无人平台进行控制，对功能架构、操作系统、编程语言等方面异构的地面无人平台具有通用控制能力，有助于减少对不同平台的控制系统的重复开发，提高指控系统的开发效率，同时通用指控系统能够满足对不同地面无人平台的统一管理、迭代开发并适应各种类型的协同任务的需求。
2、本发明通过提出申请、应答机制建立指控系统与无人平台间的连接，保证了各无人平台信息的安全可靠。
3、本发明无人平台的身份信息、能力信息、配置信息及权限信息存储在可控无人平台资源列表内，便于随时查找到拥有所需能力的无人平台，实现两个无人平台间的快速配对。
4、本发明通过心跳信号不断检测获得控制权限的无人平台的连接状态，保证建立连接的可靠性。
附图说明
图1为本发明指控系统各模块控制流程图；
图2为本发明应用场景图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种面向异构地面无人平台的具备互操作性的通用指控系统，包括无人平台发现模块、互助模块、管理模块、遥控驱动模块、自主驱动模块、状态监控模块与侦察监控模块，各模块在交互界面以窗口形式显示。
发现模块为通用指控系统发现可通信范围内存在的异构地面无人平台并建立相应可控无人平台资源列表的模块，它是指控系统具备互操作性的核心模块，指控系统通过其实现对异构地面无人平台的通用控制能力。
发现模块的运行机制是：发现模块不断广播发送查询信息，同时各个异构地面无人平台将自己的身份标识信息在自身的通信范围内进行广播。
发现模块不断接收来自异构地面无人平台的广播信息。
指控系统通过发现模块向通信范围内的无人平台提出连接申请，待无人平台同意连接申请后，双方建立连接。连接建立后，指控系统向无人平台发送能力信息、配置信息、权限信息等查询消息，待无人平台回复后，建立可控无人平台资源列表，该列表包括无人平台的身份信息、能力信息、配置信息、权限信息等相关信息。表1为发现模块运行机制中涉及的各类消息。
表1发现模块消息
互助模块为通用控制系统连接异构无人平台，实现各个平台间互助信息传递，异构无人平台间协同任务的模块。
互助模块的运行机制是：当指控系统有控制需求或收到来自可控无人平台资源列表内无人平台A的“求助”时，指控系统通过互助模块查询可控无人平台资源列表，对能力满足无人平台A所需且空闲的无人平台B提出指控申请，当无人平台B同意后，获得其指控权限，进而指挥无人平台B对无人平台A进行帮助。表2为互助模块运行机制中涉及的各类消息。
表2互助模块消息
管理模块是通用控制系统管理异构无人平台运行状况的模块。
其运行机制是：指控系统通过管理模块对加入可控无人平台资源列表的无人平台进行运行状况管理。管理模块通过心跳信号不断检测获得控制权限的无人平台的连接状态，如果断开连接将会重新申请建立连接。通过管理模块可对无人平台进行初始化、关机、重启、释放控制等操作。表3为管理模块涉及的各类信息。
表3管理模块消息
遥控驱动模块为指控系统远程操控无人平台的模块。
其运行机制是：在无人平台遥控驾驶模式下，指控系统可以快速接入摇杆、键盘、操控面板等不同外界操纵控制设备，实现对异构无人平台的运动遥控。外界操纵控制设备能够快速接入指控系统的原因在于，无论是何种设备，均采用统一的遥控运动控制方式，即通过控制无人平台车体坐标系X、Y、Z三个方向的推进值、制动值以及航向角、侧倾角、横摆角三个轴向的转动值和制动值，实现六自由度的遥控驾驶，控制无人平台的基本运动，同时无人平台在状态模块监控模块的控制下，间隔固定时段向状态监控模块反馈当前状态信息，包括当前位置、速度、航向信息等。表4为遥控驱动模块涉及的各类消息。
表4遥控驱动模块消息
自主驱动模块为指控系统驱动无人平台自主行驶功能的系统。
其运行机制是：指控系统指挥无人平台记录航路点，接着把预设的轨迹或者选择记录的航路点轨迹发送给具有航路点跟随功能的无人平台，无人平台接收指控系统发送的航路点轨迹，从而启用所在无人平台的自主功能，自动沿轨迹行驶，并在状态模块监控模块的控制下，间隔固定时段向状态监控模块反馈当前状态信息，包括位置与速度、航向信息等。表5为自主驱动模块涉及的各类消息。
表5自主驱动模块消息
状态监控模块为指控系统接收无人平台定时回传的状态信息，实时显示当前连接平台辆反馈的自身状态信息的模块。
其运行机制是：指控系统通过状态监控模块问询无人平台相关信息，无人平台定时相应报告自身各种状态信息，实现指控系统对无人平台状态的实时监控。表6为状态监控模块涉及的各类消息。平台状态信息包括定位信息即当前位置、速度、航向、电池余量、通信状态、工作状态(自主或者遥控)、速度模式及健康状态(平台自带)。
表6无人平台(无人车)状态监控消息
侦察监控模块为指控系统获取无人平台侦察信息的模块。
其运行机制是：当指控系统通过侦察监控模块向无人平台提出侦察结果问询申请，无人平台实时向指控系统报告自身通过各类传感器得到的侦察数据与侦察结果，包括通过雷达、相机、烟雾、红外、超声传感器、温度传感器等传感器获得的原始数据、侦察结果数据与报警信息。表7为侦察监控模块涉及的各类消息，从而实现指控中心对无人平台侦察结果的实时监控。
表7无人平台(无人车)侦察监控消息
如图1所示，指控系统通过无人平台发现模块与通信范围内可控的无人平台建立连接，并建立可控无人平台资源列表，借助管理模块对建立连接的无人平台运行状况进行管理实现初始化、关机、重启、释放控制。
互助模块接收指控系统的控制需求或来自可控无人平台资源列表内无人平台的求助信息，根据控制需求或无人平台的求助信息，选择相应的无人平台并通过遥控驱动模块或自主驱动模块进行控制，然后通过状态监控模块与侦察监控模块分别获得无人平台状态信息及侦察结果信息，从而实现指控系统对各异构无人平台的指控及各异构无人平台间的协同任务需求。如图2所示，指控系统与通信范围内可控的无人平台A、B、C、D建立连接，能够依次控制无人平台A转向、无人平台B加速、无人平台C实时传递侦察图像、无人平台D沿指定航路点轨迹运动。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。
