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基于Flexray总线的车载指挥控制设计与实现

作者:时间:2012-11-17来源:网络收藏
0 引言

在现代战争中,无人机相对有人机而言具有低成本、零伤亡、高机动、可重复使用等诸多优势,其使用范围已扩展到军事、民用等领域。在军事上可用于侦察、监视、通信中继、电子对抗、战果评估等;在民用上可用于大地测量、气象观测、城市环境监测、地球资源勘探、森林防火、核污染生化污染区的取样与监控等。无人机系统通常由机载系统、数据链和地面站组成。

地面站是无人机系统的中枢,它的主要功能包括:任务计划、飞行控制、信息处理显示、目标检测和定位、数据记录等。车载地面站由于其机动性好、便于快速部署、可迅速到达任务区域附近而受到用户青睐。但车载地面站面临高低温、高湿、冲击、振动、电磁辐射干扰等恶劣环境,以及对其性能、体积、重量、功耗等的苛刻要求,普通的商用计算机无法满足车载环境要求及控制的实时性要求。 本文针对某车载无人机地面站的需求,提出了一种指挥控制计算机设计方案及实现方法。

1 系统功能分析

无人机地面站指挥控制计算机用于无人机的跟踪和指令控制。它通过无线电接收机接收无人机遥感传送的图像信号,经图像处理后送给车载地面站的驾驶员,同时由指挥控制计算机进行图像贮存。 车载地面站的驾驶员可对无人机的飞行及其任务的执行进行监视,通过地面站的指令发射机可向无人机发出控制指令,无人机接收后按照命令可不断调整飞行路线,完成任务。图1为车载无人机地面站指挥控制计算机的系统交联图。



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计算机是车载地面站的核心,是系统正常有序工作的重要控制部件。指挥控制计算机负责组织管理车载地面站内部设备,使地面站内各设备能够有序协调工作,并通过FlexRay总线与车载电子系统进行数据交换,保障地面站捕获无人机发回的任务区域图像信号,及时将地面站驾驶员的操控指令发射至无人机。其主要功能如下:

(1)进行地面站与车载电子系统之间的信息交换;

(2)采集驾驶员发出的操控指令,并将指令传送至指令发射机,由指令发射机调制后发射至无人机,同时将操控指令发送给记录器进行记录;

(3)控制指令发射机、图像接收机天线伺服系统转动,使天线主波瓣对准无人机以获得最佳的信号强度;

(4)采集图像接收机传送来的图像数据信号,并将图像显示在车载显示器上,同时将图像记录在记录器上;

(5)控制地面站内各设备的自检和周期性监测。

2 计算机系统结构设计

随着车载计算机的体积小型化、功能多元化和操作实时化,要求新一代无人机地面站指挥控制计算机必须是体积小、重量轻、功耗低的、可支持多任务实时操作系统的嵌入式计算机。根据指挥控制计算机的功能性能要求,可将指挥控制计算机划分为处理器模块、接口模块、显示模块、通信模块、电源模块等5个功能模块,各功能模块通过CPCI总线进行通讯。

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