【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及无人机系统架构设计，具体而言，涉及一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法。
技术介绍
1、无人机作为一种在一定空间范围内移动自由度最高的飞行载体，无论是在对地，对空，甚至地下等多种环境下的信息采集，还是小型或中型的物资运输领域，甚至作为地面武装力量的补充，对危险目标实施打击，以及通信中继，照明等多种领域均有广泛应用。随着应用场景的扩展，在不同的场景中对无人机的航线规划能力，飞行控制能力，载荷搭载能力也提出越来高的要求。无人机管控终端作为无人机与操控人员的纽带，承担着将无人机遥测信号通过地面终端屏幕可视化显示传递至操控人员，也将操控人员的操控指令通过后台程序转换为无人机控制指令的作用。
2、目前普遍的无人机管控软件与无人机的沟通一般分为向上和向下信息传递，向下采用将遥测数据打包直接发送至前端界面，向上采用接口调用的方式来实现用户操控指令的转换及指令发送，这种架构是目前商用软件及大型事务处理型系统普遍采用的架构，这种面向接口编程的思想，在应对大量且复杂的逻辑处理及逻辑变更时，开发人员可通过直接变更接口处理逻辑或新增接口来满足用户需求的变更及新增，可最低成本的实现需求。
3、但是，目前的无人机管控系统架构设计风格，无法综合考虑无人机的当前状态确保无人机的安全，以及无法通过无人机的当前状态保障指令的正确执行和响应，在实际使用过程中仍然存在以下的问题：
4、第一：安全性较低，指令级接口具备低耦合设计特点，致力于追求指令的成功发送，但无法兼顾无人机安全设计；无人机虽具备一定的安全应
5、第二：指令驱动并不可靠，无法有效的保障指令的执行成功率；用户界面的指令触发往往具备一次性，为避免无人机多次重复执行某一指令导致飞行异常，前端一般采用节流的方式来规避多次重复的事件发送，以悬停指令为例，在实际飞行中，无人机在及触发紧急避障时，无法在当前状态下执行悬停指令，此时用户的操作无法响应，但当无人机完成自主障碍物规避后，应按照用户要求执行悬停，此时用户需要重新发送指令；
6、第三：面向接口的架构设计风格，效率较低，遥测数据的获取采用接口调用的方式获取，无人机位置，姿态以及飞行状态等数据一般较小，可通过频繁调用接口来实现获取，但无人机上的航线数据，电子围栏数据，载荷图像等，往往较大，高频次的接口调用容易导致链路带宽持续占用过高，此时无人机一般还需通过链路进行实时视频画面播放，此类数据获取接口，一般要求具备用户侧点击获取后能够快速响应能力，但又不能高频次自动请求；
7、第四：无法做到无人机状态监测及故障播报。无人机的状态播放作为无人机强标认证要求是每个无人机系统均需具备的能力，同时也是无人机系统在作为分系统对外反馈自身状态的基础能力。当前面向接口的系统架构风格，往往将遥测播报放到获取遥测信息的接口响应中，遥测数据的获取往往具备高频次，将无人机自身状态按照对方要求封装以及对外播报事件放到遥测获取接口中，不仅增加了遥测数据获取接口的复杂度，增加代码维护成本，且因为两个事件的高耦合性，容易导致系统异常风险，因对外播报导致无人机遥测监控失败，造成无人机的飞行事故，得不偿失；
8、综上所述，现有的无人机管控系统架构设计风格无法在安全性，可靠性，高性能以及低风险上满足现有无人机管控系统的需求。
9、因此，本专利技术旨在提供一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，用以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，本专利技术通过抽象和封装无人机属性，构建现实与虚拟无人机的孪生系统，用于实时更新虚拟无人机属性，完成由属性变化驱动无人机执行动作，进而实现物理世界无人机的飞行控制，载荷控制，状态监控，危险预警的功能。
2、本专利技术是这样实现的，一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，包括以下步骤：
3、s1、提取无人机属性特征进行封装，构建虚拟无人机对象；
4、s2、采用观察者模式对无人机的属性状态变化进行观察，构建属性变化检测机制，根据属性变化检测机制实现外部系统的信息推送接口，用于推送无人机状态信息至外部系统进行广播；
5、s3、依据属性的变化事件对虚拟无人机对象添加属性更新方法，构建属性更新机制，根据属性更新机制将属性变化转换为对无人机的控制指令；
6、s4、根据不同频率的属性更新需求，通过主动获取的方式获取真实无人机数据，利用真实无人机数据判断是否满足立刻进行属性更新的条件，若满足更新的条件，则利用控制指令发送无人机控制接口完成属性更新，否则，将控制指令转入等待指令发送阶段，继续获取真实无人机数据进行判断，直至满足更新的条件。
7、进一步，所述步骤s1中无人机属性特征包括无人机管控对应的地面站属性、无人机的型号、名称、位置、姿态、控制器参数、应急参数、最大载重、最大飞行速度、最小飞行速度、最大爬升角度、载荷类型和载荷属性，通过提取无人机属性特征进行封装，用于保障将真实世界的无人机属性映射至虚拟无人机对象中，实现属性关联分析以及属性驱动设计。
8、进一步，所述步骤s1中构建虚拟无人机对象是采用单例模式封装构建虚拟无人机对象，通过无人机的唯一id来创建对应的虚拟无人机对象，用于保障全局对象唯一性。
9、进一步，所述步骤s2中采用观察者模式对无人机的属性状态变化进行观察，是采用面向对象设计，通过监听无人机状态变化并主动向订阅消息对象推送最新状态和变化量，用于实现多观察者实例创建并监听变化。
10、进一步，所述监听无人机状态变化是通过在无人机虚拟对象中增加观察者列表，用于在无人机属性变化时，依据观察者列表添加的观察者类型，实现外部系统的信息推送接口，完成将无人机信息发送至终端观测人员。
11、进一步，所述观察者列表是通过暴露添加观察者方法和删除观察者方法，用于依据系统需求，完成新增观察者和删除观察者的操作。
12、进一步，所述步骤s3中构建属性更新机制包括基于遥测数据的属性更新机制和基于用户侧的属性更新机制，所述基于遥测数据的属性更新机制是通过构建多种定时器，定时调用遥测数据获取接口获取遥测数据，然后利用遥测数据转换为虚拟无人机对象的属性更新，从而实现真实世界无人机属性与虚拟无人机对象同步更新，所述基于用户侧的属性更新机制是依据用户需求对无人机的属性进行变更控制的更新。
13、进一步，所述基于遥测数据的属性更新机制的属性更新方法为：通过解析机载遥测数据包，并依据虚拟无人机对象属性格式，完成属性更新操作。
14、进一步，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，其特征在于，所述步骤S1中无人机属性特征包括无人机管控对应的地面站属性、无人机的型号、名称、位置、姿态、控制器参数、应急参数、最大载重、最大飞行速度、最小飞行速度、最大爬升角度、载荷类型和载荷属性，通过提取无人机属性特征进行封装，用于保障将真实世界的无人机属性映射至虚拟无人机对象中，实现属性关联分析以及属性驱动设计。
3.根据权利要求1所述的一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，其特征在于，所述步骤S1中构建虚拟无人机对象是采用单例模式封装构建虚拟无人机对象，通过无人机的唯一ID来创建对应的虚拟无人机对象，用于保障全局对象唯一性。
4.根据权利要求1所述的一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，其特征在于，所述步骤S2中采用观察者模式对无人机的属性状态变化进行观察，是采用面向对象设计，通过监听无人机状态变化并主动向订阅消息对象推送最新状态和变化量，用于实现多观察者实例创建并监听变化。<...
【技术特征摘要】
1.一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，其特征在于，所述步骤s1中无人机属性特征包括无人机管控对应的地面站属性、无人机的型号、名称、位置、姿态、控制器参数、应急参数、最大载重、最大飞行速度、最小飞行速度、最大爬升角度、载荷类型和载荷属性，通过提取无人机属性特征进行封装，用于保障将真实世界的无人机属性映射至虚拟无人机对象中，实现属性关联分析以及属性驱动设计。
3.根据权利要求1所述的一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，其特征在于，所述步骤s1中构建虚拟无人机对象是采用单例模式封装构建虚拟无人机对象，通过无人机的唯一id来创建对应的虚拟无人机对象，用于保障全局对象唯一性。
4.根据权利要求1所述的一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，其特征在于，所述步骤s2中采用观察者模式对无人机的属性状态变化进行观察，是采用面向对象设计，通过监听无人机状态变化并主动向订阅消息对象推送最新状态和变化量，用于实现多观察者实例创建并监听变化。
5.根据权利要求4所述的一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，其特征在于，所述监听无人机状态变化是通过在无人机虚拟对象中增加观察者列表，用于在无人机属性变化时，依据观察者列表添加的观察者类型，实现外部系统的信息推送接口，完成将无人机信息发送至终端观测人员。
6.根据权利要求5所述的一种基于属性驱动的无人机管控系统架构设计方法，其特征在于，所述观察者列表是通过暴露添加观察者方法和删除观察者方法，用于依据系统需求，完成新增观察者和删除观察者的操作。
7.根据权利要求1所述的一种基于属...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘文，
申请(专利权)人：成都纵横大鹏无人机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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