无人机系统控制站操作容错控制技术
第３８卷第５期２０１６年１０月
指挥控制与仿真
ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ ３８一Ｎｏ ５Ｏｃｔ ２０１６
文章编号：１６７３?３８１９（２０１６）０５?０１２３?０４
无人机系统控制站操作容错控制技术
张翠萍，王宏伦，沙一飞，郑丽丽
（北京航空航天大学无人驾驶飞行器设计研究所，北京一１００１９１）
摘一要：通过对国内外无人机系统控制站操作容错技术发展现状及大量实际飞行操作经验的总结和分析研究，明确了现阶段无人机控制站操作容错控制技术主要涵盖了操作软件容错二控制站面板容错和操作界面布局容错等三个维度的核心问题三并从设计依据和原则入手，提出了无人机系统控制站操作容错设计的要求，分别针对软件容错设计二面板容错设计二操作界面容错布局要求进行了分析，可为无人机控制站操作容错设计提供有益参考三关键词：无人机；控制站；操作容错
中图分类号：Ｖ２７９一一一一文献标志码：Ａ一一一一ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３?３８１９．２０１６．０５．０２７
Ｆａｕｌｔ?ｔｏｌｅｒａｎｔＯｐｅｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＵＡＳＣｏｎｔｒｏｌＳｔａｔｉｏｎ
ＺＨＡＮＧＣｕｉ?ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＨｏｎｇ?ｌｕｎ，ＳＨＡＦｅｉ，ＺＨＥＮＧＬｉ?ｌｉ
（ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｎｐｕｔｔｉｎｇｆｏｒｗａｒｄｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｔｈｒｏｕｇｈｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｔｈｅｆａｕｌｔ?ｔｏｌｅｒａｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈ?ｎｏｌｏｇｙｏｎＵＡＳｃｏｎｔｒｏｌｓｔａｔｉｏｎａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｖａｓｔｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｇａｉｎｅｄｆｒｏｍａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈ?ｎｉｑｕｅｓｉｎｃｌｕｄｅｆａｕｌｔ?ｔｏｌｅｒａｎｔｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｓｏｆｔｗａｒｅ，ｆａｕｌｔ?ｔｏｌｅｒａｎｔｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔａｔｉｏｎｐａｎｅｌａｎｄｔｈｅｆａｕｌｔ?ｔｏｌｅｒａｎｔｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅａｂｏｖｅ?ｍｅｎｔｉｏｎｅｄｔｈｒｅｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｓａｎｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｔｈｅｆａｕｌｔ?ｔｏｌｅｒａｎｔｄｅｓｉｇｎｏｎＵＡＳｃｏｎｔｒｏｌｓｔａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＡＶ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｔａｔｉｏｎ；ｆａｕｌｔ?ｔｏｌｅｒａｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎ
收稿日期：２０１６?０４?１５修回日期：２０１６?０５?１９
作者简介：张翠萍（１９７９－），女，广西桂林人，硕士，工程师，
研究方向为无人机导航飞控系统三
王宏伦（１９７７－），男，博士，研究员，博士生导师三沙一飞（１９７９－），男，硕士，工程师三郑丽丽（１９８４－），女，硕士，工程师三
一一无人机系统的控制站ＣＳ（ＣｏｎｔｒｏｌＳｔａｔｉｏｎ）是无人机系统的重要组成部分之一，作为整个无人机系统的作战指挥中心，控制站的控制内容一般包括：飞行器的飞行过程，飞行航迹，有效载荷的任务功能，通讯链路的正常工作，以及飞行器的发射和回收三在执行任务过程中，操纵员不仅需要对操作流程相当熟悉，还需要能够根据大量飞行数据二设备状态灵活地分析飞机的状态，克服各种未知因素的不利影响，以保证全系统整体功能的成功实现三这种高压长时紧张的劳动强度下，经常发生一些操作失误也就再所难免三美空军２００７年发布的报告指出，至少八成 捕食者 坠毁事故在一定程度上涉及人为错误三因此提高控制站操作容错能力将非常有利于降低由于操作失误等人为因素造成飞行事故的几率三
目前对控制站设计多集中在体系结构设计［１
－３］
二数
据处理实现方法［４］二软件设计方法［５
－６］
等，对于操作容
错设计方面考虑很少三而文献［７］将发展 无人机操控的安全二告警与防错技术 作为无人机地面站技术的七大发展技术趋势之一提出，正是说明操作容错控制技术的重要性三在复杂系统集成与综合的背景下，无人机系统控制站操作容错设计的难点，是针对软硬件集成系统，要求在可靠性二安全性二人机工程三方面达到高度协调统一三
本文通过对国内外无人机系统控制站操作容错技术发展现状及大量实际飞行操作经验的总结和分析研究，明确了现阶段无人机控制站操作容错控制技术主要涵盖的三个维度核心问题：操作软件容错二控制站面板容错和操作界面布局容错三围绕上述问题，本文从设计依据和原则入手，提出了无人机系统控制站操作容错设计的要求，分别针对软件容错设计二面板容错设计二操作界面容错布局要求进行了分析三
１一控制站操作容错设计研究
１．１一总体结构
针对无人机系统控制站产生人机交互的主要部位即为操作容错设计的对象，主要包括控制操作软件二控制操作面板二控制操作界面三如图１所示三
１．２一设计原则
为保证无人机系统控制站操作容错设计合理二可行，在进行控制站设计时应遵照以下三个原则：实用原则二同
万方数据