基于VisualNet的無人機(jī)地面站資源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王超+嵇治剛+叢暉+刁兆亮

摘 要 設(shè)計(jì)了基于VisualNet的無人機(jī)地面站資源管理系統(tǒng)，介紹了資源圖庫(kù)的建立方法、設(shè)備線路的建立，以及如何利用系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備統(tǒng)計(jì)、查詢和定位等功能。系統(tǒng)無需編程和二次開發(fā)，便能將設(shè)備制圖、線路管理、數(shù)據(jù)管理、路由分析、文檔管理和查詢定位功能集成到了一起，做到了資源管理的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。本系統(tǒng)擁有其他從底層開發(fā)的軟件所無法比擬的快捷的實(shí)現(xiàn)過程、良好的圖形化效果和便捷的管理功能。

【關(guān)鍵詞】VisualNet 圖形化設(shè)計(jì) 無人機(jī)地面站 資源管理

隨著科技的進(jìn)步以及軍用和民用領(lǐng)域的需求不斷增加，大型固定翼的察打一體無人機(jī)由于續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、偵查范圍廣、打擊能力強(qiáng)、負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，得到各種領(lǐng)域越來越多的重視。因此對(duì)無人機(jī)地面控制站功能和性能的要求也隨之提升。

地面站功能的強(qiáng)大依賴于內(nèi)部種類繁多的電子設(shè)備，設(shè)備之間的連接關(guān)系非常復(fù)雜，而且同一種類的電子設(shè)備相關(guān)參數(shù)、接口各不相同。拿某型號(hào)無人機(jī)地面站為例，其內(nèi)部包含幾十個(gè)電子設(shè)備，上百個(gè)連接器，以及數(shù)以千計(jì)的線纜。因此，對(duì)于上述信息的管理是非常繁瑣和困難的，不利于地面站的制造和維護(hù)，同時(shí)也會(huì)降低工作效率，提高管理成本。因此對(duì)于無人機(jī)地面站內(nèi)部資源的科學(xué)管理是非常有必要的。

目前主要的管理方式還是依托于紙質(zhì)的文檔資料，這種傳統(tǒng)的方式雖然簡(jiǎn)單易行，但是缺點(diǎn)也是十分明顯的，比如在成百上千條的信息中搜索指定信息比較困難，設(shè)備之間、連接器之間及其管腳的定義只用文字和符號(hào)來表示，不夠直觀，不容易對(duì)系統(tǒng)設(shè)備間的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行掌握，而且不能靈活的對(duì)資料進(jìn)行編輯、修改，一旦出現(xiàn)故障需要維護(hù)的時(shí)候，我們可能抱著一大堆圖紙，翻前翻后去查找各種信息。另外一種方式就是開發(fā)定制管理軟件，但是這種方法開發(fā)周期長(zhǎng)，開發(fā)費(fèi)用較高，如果某些功能需要更改或者升級(jí)，還需要花費(fèi)額外的時(shí)間和費(fèi)用。第三種方法就是采用通用的軟件工具，比如AutoCAD或者Visio之類，這類軟件通用性強(qiáng)，可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域，雖然借助于圖形來描述資源之間的關(guān)系，但是很難把眾多的設(shè)備信息、技術(shù)參數(shù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表達(dá)出來，不同的圖紙之間的圖形關(guān)系也無法直觀表達(dá)，還缺乏有效的統(tǒng)計(jì)查找功能。綜上所述，有必要找尋一種更為有效且合適的方法來對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)資源進(jìn)行管理。

1 系統(tǒng)總體介紹

無人機(jī)地面站資源管理系統(tǒng)基于VisualNet進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，采用了自頂向下、由總到分、由粗到細(xì)的設(shè)計(jì)方式，先設(shè)計(jì)系統(tǒng)頂層的框架，然后分別設(shè)計(jì)各個(gè)框架下的設(shè)備組成，再對(duì)各個(gè)設(shè)備的接口進(jìn)行描述，最后只需要完成各個(gè)設(shè)備接口的連接，整個(gè)系統(tǒng)下各個(gè)設(shè)備之間、模塊之間的拓?fù)潢P(guān)系便可以得到。

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括三個(gè)部分，第一部分為用戶界面，主要包括地面站數(shù)模圖片、地面站內(nèi)部席位分布圖，設(shè)備接口可采用實(shí)物圖片，并且設(shè)備都按照實(shí)際位置分布。界面層大量使用實(shí)際照片或設(shè)計(jì)圖能夠使管理系統(tǒng)與實(shí)際聯(lián)系的更加緊密。第二部分為邏輯層，邏輯層將系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從上之下進(jìn)行逐一細(xì)分，先是地面站，其次是地面站內(nèi)部的席位，第三是席位上的設(shè)備，然后是設(shè)備上的接口，最后細(xì)化到接口內(nèi)部線序定義。每一層都有獨(dú)立的頁(yè)面，雙擊該頁(yè)面的目標(biāo)進(jìn)入下一層頁(yè)面。邏輯層能夠給操作者一個(gè)清晰明了的系統(tǒng)邏輯關(guān)系，是比較核心的一層。第三部分為數(shù)據(jù)庫(kù)，包括圖形數(shù)據(jù)和圖形說明信息數(shù)據(jù)，VisualNet能夠利用這些數(shù)據(jù)生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表，省去了單獨(dú)整理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的步驟，只需要專注于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及設(shè)備連接關(guān)系的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)由VisualNet自動(dòng)完成，所有數(shù)據(jù)都采用VisualNet內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，不需要考慮數(shù)據(jù)接口的問題。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

2.1 圖庫(kù)的編輯與屬性的定義

為了方便用戶的開發(fā)，VisualNet自身包含了豐富的圖庫(kù)，也叫做外部圖庫(kù)，外部圖庫(kù)可通過在官網(wǎng)下載圖庫(kù)包再導(dǎo)入至本地計(jì)算機(jī)來使用，但是不同領(lǐng)域和行業(yè)有其特有的設(shè)備，而這些設(shè)備的圖庫(kù)需要自己編輯，也就是采用內(nèi)部圖庫(kù)來制作。

內(nèi)部圖庫(kù)與外部圖庫(kù)一樣都包含兩大部分，如圖2所示，分別為節(jié)點(diǎn)模板和連線模板。節(jié)點(diǎn)模板涵蓋的類別很多，本系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)模板包含計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、光端機(jī)、UPS、機(jī)柜、顯控臺(tái)、航插、網(wǎng)絡(luò)接口等，將上述設(shè)備的圖片或者示意圖，通過添加節(jié)點(diǎn)模板的方式導(dǎo)入至內(nèi)部圖庫(kù)中，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需要還可以對(duì)該節(jié)點(diǎn)的屬性信息進(jìn)行添加，比如設(shè)備編號(hào)、型號(hào)、生產(chǎn)廠家、端口數(shù)量、安裝位置等，對(duì)于屬性信息的合理設(shè)置有利于后續(xù)的統(tǒng)計(jì)和查找。

連線模板需要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際使用情況進(jìn)行編輯和添加。本系統(tǒng)的連線可分為5類，分別為電源線、串口數(shù)據(jù)線、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線、光纜、其他數(shù)據(jù)線。在添加過程中可以對(duì)每一類連線的顏色、粗細(xì)、顯示樣式等信息進(jìn)行設(shè)置，與節(jié)點(diǎn)模板一樣，可以添加屬性，比如線纜長(zhǎng)度、線纜型號(hào)、傳輸數(shù)據(jù)等。

2.2 系統(tǒng)框架搭建以及設(shè)備線路的建立

內(nèi)部圖庫(kù)建立好之后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)框架搭建。一般都采取自頂向下的方式逐一進(jìn)行設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，可從上至下分為5個(gè)層次，如圖3所示。在編輯時(shí)，只需要把各層需要的節(jié)點(diǎn)模塊從內(nèi)部圖庫(kù)或外部圖庫(kù)中添加到頁(yè)面中即可。如果當(dāng)前層添加完畢之后，雙擊節(jié)點(diǎn)模塊，就能夠進(jìn)入下一層的編輯。

添加完每層的節(jié)點(diǎn)后，進(jìn)行設(shè)備線路的建立，也就是建立各個(gè)設(shè)備接口的連接關(guān)系，該部分工作主要集中在系統(tǒng)的第四層進(jìn)行，這樣做有利于理清設(shè)備之間的連接關(guān)系和數(shù)據(jù)流向，而第五層涉及到的接口內(nèi)具體的線序定義，可應(yīng)用于指導(dǎo)做線或者故障排查。

VisualNet的節(jié)點(diǎn)連接與其他制圖軟件的區(qū)別主要體現(xiàn)在支持跨頁(yè)連接，即使在不同頁(yè)面中的節(jié)點(diǎn)也能夠方便的連接，連接后會(huì)在各自的頁(yè)面內(nèi)自動(dòng)生成另外一端節(jié)點(diǎn)和連線。

為了方便說明本節(jié)操作，下面以建立交換機(jī)連接關(guān)系為例進(jìn)行說明。如圖所示，打開工程文件，進(jìn)入項(xiàng)目頂層如圖4所示，雙擊GCS圖標(biāo)，進(jìn)入GCS內(nèi)部席位布局圖，如圖5所示。由于交換機(jī)在任務(wù)規(guī)劃席位中，因此繼續(xù)雙擊任務(wù)規(guī)劃席位，進(jìn)入該席位內(nèi)部設(shè)備分布圖如圖6所示，找到交換機(jī)，雙擊進(jìn)入交換機(jī)具體接口頁(yè)面，如圖7所示。接下來根據(jù)設(shè)備接線表找到與交換機(jī)有關(guān)聯(lián)的設(shè)備，再按照上述步驟依次找到設(shè)備的接口頁(yè)面，按住鍵盤上的ALT鍵，用鼠標(biāo)分別點(diǎn)擊兩端的接口，接口之間會(huì)生成一條直線，然后用鼠標(biāo)在連線模板中選中“網(wǎng)線”，然后點(diǎn)擊剛才生成的那條直線，直線就會(huì)變成“網(wǎng)線”的類型，依次類推，將其他交換機(jī)接口完成上述操作，就完成了交換機(jī)連接關(guān)系的建立。同理，將其他設(shè)備按照上述步驟操作就完成了整個(gè)系統(tǒng)建立。

2.3 資源信息的統(tǒng)計(jì)和查找

本系統(tǒng)是基于VisualNet的資源管理系統(tǒng)，它不但能將設(shè)備的連接關(guān)系以圖形的方式進(jìn)行描述，而且還具備信息的統(tǒng)計(jì)和查找功能。在完成設(shè)備連接，并設(shè)置各個(gè)節(jié)點(diǎn)的屬性后，就可以在設(shè)計(jì)頁(yè)面下方點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)報(bào)表”選項(xiàng)卡，確定統(tǒng)計(jì)類型和統(tǒng)計(jì)范圍，點(diǎn)擊“報(bào)表統(tǒng)計(jì)”按鈕，系統(tǒng)便能自動(dòng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)以及數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，通過統(tǒng)計(jì)結(jié)果能夠清楚的掌握設(shè)備包含哪些端口、每個(gè)端口的連接器型號(hào)、編號(hào)、以及端口數(shù)據(jù)等內(nèi)容等如圖8所示，并能夠?qū)С鲋帘砀瘛?/p>

本系統(tǒng)的查找功能分為幾種方式，第一種就是普通查找，即通過設(shè)定查找條件最終得到查詢結(jié)果，比如要在整個(gè)系統(tǒng)中查找“計(jì)算機(jī)”，那么在如圖9所示的查詢頁(yè)面中設(shè)置搜索條件，然后點(diǎn)擊查找，搜索結(jié)果會(huì)在軟件下方顯示出來。第二種為模糊查詢，這種方式不需要指定節(jié)點(diǎn)或線纜的類型，只要設(shè)定節(jié)點(diǎn)或者線纜的字段信息如圖10所示，然后點(diǎn)擊查詢，就能查詢到所有符合該字段信息的節(jié)點(diǎn)或線纜。第三種查找方式為“細(xì)節(jié)預(yù)覽”，這種方式對(duì)于查詢線纜兩端的設(shè)備或端口最為方便，首先選擇“細(xì)節(jié)預(yù)覽”按鈕，然后用鼠標(biāo)單擊想要查看的線纜，在系統(tǒng)空白頁(yè)面處會(huì)彈出子窗口并線纜兩端的設(shè)備，具體連接端口用紅色箭頭標(biāo)出，如圖11所示。

3 結(jié)論

VisualNet軟件本身是一個(gè)專供開發(fā)定制各種設(shè)備線路資源管理的開發(fā)平臺(tái)。一般情況下，如果要開發(fā)一套資源管理系統(tǒng)，需要經(jīng)歷需求調(diào)研、代碼編寫、檢測(cè)調(diào)試、上線試運(yùn)行、原始數(shù)據(jù)錄入等5個(gè)過程。而基于VisualNet的管理系統(tǒng)只需要根據(jù)實(shí)際的設(shè)備連接關(guān)系，把它們畫出來并進(jìn)行設(shè)備或線纜屬性的錄入，就完成了系統(tǒng)的實(shí)施。這種搭積木式的設(shè)計(jì)方式，特別適合于設(shè)備繁多，連接關(guān)系復(fù)雜的大型系統(tǒng)。

基于VisualNet的無人機(jī)地面站資源管理系統(tǒng)把設(shè)備制圖、線路管理、數(shù)據(jù)管理、路由分析、文檔管理和查詢定位功能很好地集成到了一起，做到了資源管理的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。比起常規(guī)的資源管理系統(tǒng)的實(shí)施，采用VisualNet平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源管理系統(tǒng)所需時(shí)間縮短了近80%，投資費(fèi)用也大大降低，并且對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施采用模塊化設(shè)計(jì)和層次化管理方式，即使今后設(shè)備更換或線路更新，也能很方便地進(jìn)行擴(kuò)展。因此，該系統(tǒng)具有很高的推廣價(jià)值。

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