基于VisualNet的无人机地面站资源管理系统的设计与实现

天际线

【摘要】 设计了基于VisualNet 的无人机地面站资源管理系统，介绍了资源图库的建立方法、设备线路的建立，以及如何利用系统进行设备统计、查询和定位等功能。系统无需编程和二次开发，便能将设备制图、线路管理、数据管理、路由分析、文档管理和查询定位功能集成到了一起，做到了资源管理的标准化、规范化。本系统拥有其他从底层开发的软件所无法比拟的快捷的实现过程、良好的图形化效果和便捷的管理功能。
【关键词】VisualNet 图形化设计 无人机地面站资源管理
随着科技的进步以及军用和民用领域的需求不断增加，大车固定翼的察打一体无人机由于线航时间长、侦查范围广、打击能力强、负载能力强等优势，得到各种领域越来越多的重视。因此对无人机地面控制站功能和性能的要求也随之提升。
地面站功能的强大依赖于内部种类繁多的电子设备，设备之间的连接关系非常复杂，而且同一种类的电子设备相关参数、接口各不相同。拿某型号无人机地面站为例，其内部包含几十个电子设备，上百个连接器，以及数以千计的线缆。因此，对于上述信息的管理是非常繁琐和困难的，不利于地面站的制造和维护，同时也会降低工作效率，提高管理成本。因此对于无人机地面站内部资源的科学管理是非常有必要的。
目前主要的管理方式还是依托于纸质的文档资料，这种传统的方式虽然简单易行，但是缺点也是十分明显的，比如在成百上千条的信息中搜索指定信息比较困难，设备之间、连接器之间及其管脚的定义只用文字和符号来表示，不够直观，不容易对系统设备间的拓扑关系进行掌握，而且不能灵活地对资料进行编辑、修改，一旦出现故障需要维护的时候，我们可能抱着一大堆图纸，翻前翻后去查找各种信息。另外一种方式就是开发定制管理软件，但是这种方法开发周期长，开发费用较高，如果某些功能需要更改或者升级，还需要花费额外的时间和费用。第三种方法就是采用通用的软件工具，比如AutoCAD或者Visio之类，这类软件通用性强，可以应用于各种领域，虽然借助于图形来描述资源之间的关系，但是很难把众多的设备信息、技术参数、业务数据表达出来，不同的图纸之间的图形关系也无法直观表达，还缺乏有效的统计查找功能。综上所述，有必要找寻种更为有效且合适的方法来对复杂系统资源进行管理。


1、系统总体介绍

无人机地面站资源管理系统基于VisualNet进行开发设计，采用了自顶向下、由总到分，由粗到细的设计方式，先设计系统顶层的框架，然后分别设计各个框架下的设备组成，再对各个设备的接口进行描述，最后只需要完成各个设备接口的连接，整个系统下各个设备之间、模块之间的拓扑关系便可以得到。
系统总体结构主要包括三个部分，第一部分为用户界面，主要包括地面站数模图片、地面站内部席位分布图，设备接口可采用实物图片，并且设备都按照实际位置分布。界面层大量使用实际照片或设计图能够使管理系统与实际联系得更加紧密。第二部分为逻辑层，逻辑层将系统的结构从上至下进行逐一细分，先是地面站，其次是地面站内部的席位，第三是席位上的设备，然后是设备上的接口，最后细化到接口内部线序定义。每一层都有独立的页面，双击该页面的目标进入下一层页面。逻辑层能够给操作者一个清晰明了的系统逻辑关系，是比较核心的一层。第三部分为数据库，包括图形数据和图形说明信息数据， VisualNet 能够利用这些数据生成统计报表，省去了单独整理统计数据的步骤，只需要专注于系统结构以及设备连接关系的设计，数据统计由VisualNet自动完成，所有数据都采用 VisualNet内部数据库进行管理，不需要考虑数据接口的问题。


2、系统设计步骤

2.1 图库的编辑与属性的定义

为了方便用户的开发，VisualNet自身包含了丰富的图库，也叫做外部图库，外部图库可通过在官网下载图库包再导入至本地计算机来使用，但是不同领域和行业有其特有的设备，而这些设备的图库需要自己编辑，也就是采用内部图库来制作。
内部图库与外部图库一样都包含两大部分，分别为节点模板和连线模板。节点模板涵盖的类别很多，本系统的节点模板包含计算机、交换机、光端机、UPS、机柜、显控台、航插、网络接口等，将上述设备的图片或者示意图，通过添加节点模板的方式导入至内部图库中，同时根据实际需要还可以对该节点的属性信息进行添加，比如设备编号、型号、生产厂家、端口数量、安装位置等，对于属性信息的合理设置有利于后续的统计和查找。
连线模板需要根据系统的实际使用情况进行编辑和添加。本系统的连线可分为5类，分别为电源线、串口数据线、网络数据线、光缆、其他数据线。在添加过程中可以对每一类连线的颜色、粗细、显示样式等信息进行设置，与节点模板一样，可以添加属性，比如线缆长度、线缆型号、传输数据等。

2.2 系统框架搭建以及设备线路的建立

内部图库建立好之后，就可以进行系统框架搭建。一般都采取自顶向下的方式逐一进行设计，本系统在设计时，可从上至下分为5个层次。在编辑时，只需要把各层需要的节点模块从内部图库或外部图库中添加到页面中即可。如果当前层添加完毕之后，双击节点模块，就能够进入下一层的编辑。
添加完每层的节点后，进行设备线路的建立，也就是建立各个设备接口的连接关系，该部分工作主要集中在系统的第四层进行，这样做有利于理清设备之间的连接关系和数据流向，而第五层涉及到的接口内具体的线序定义，可应用于指导做线或者故障排查。
VisualNet的节点连接与其他制图软件的区别主要体现在支持跨页连接，即使在不同页面中的节点也能够方便的连接，连接后会在各自的页面内自动生成另外一端节点和连线。
为了方便说明本节操作，下面以建立交换机连接关系为例进行说明。如图所示，打开工程文件，进入项目顶层，双击GCS图标，进入GCS内部席位布局图。由于交换机在任务规划席位中，因此继续双击任务规划席位，进入该席位内部设备分布图，找到交换机，双击进入交换机具体接口页面。接下来根据设备接线表找到与交换机有关联的设备，再按照上述步骤依次找到设备的接口页面，按住键盘上的ALT键，用鼠标分别点击两端的接口，接口之间会生成一条直线，然后用鼠标在连线模板中选中“网线”，然后点击刚才生成的那条直线，直线就会变成“网线”的类型，依次类推，将其他交换机接口完成上述操作，就完成了交换机连接关系的建立。同理，将其他设备按照上述步骤操作就完成了整个系统建立。

2.3资源信息的统计和查找

本系统是基于VisualNet的资源管理系统，它不但能将设备的连接关系以图形的方式进行描述，而且还具备信息的统计和查找功能。在完成设备连接，并设置各个节点的属性后，就可以在设计页面下方点击“数据报表”选项卡，确定统计类型和统计范围，点击“报表统计”按钮，系统便能自动进行节点以及数据的统计，通过统计结果能够清楚的掌握设备包含哪些端口、每个端口的连接器型号、编号、以及端口数据等内容等，并能够导出至表格。
本系统的查找功能分为几种方式，第一种就是普通查找，即通过设定查找条件最终得到查询结果，比如要在整个系统中查找“计算机”，那么在查询页面中设置搜索条件，然后点击查找，搜索结果会在软件下方显示出来。第二种为模糊查询，这种方式不需要指定节点或线缆的类型，只要设定节点或者线缆的字段信息，然后点击查询，就能查询到所有符合该字段信息的节点或线缆。第三种查找方式为“细节预览”，这种方式对于查询线缆两端的设备或端口最为方便，首先选择“细节预览”按钮，然后用鼠标单击想要查看的线缆，在系统空白页面处会弹出子窗口并线缆两端的设备，具体连接端口用红色箭头标出。
3、结论

VisualNet软件本身是一个专供开发定制各种设备线路资源管理的开发平台。一般情况下，如果要开发一套资源管理系统，需要经历需求调研、代码编写、检测调试、上线试运行、原始数据录入等5个过程。而基于VisualNet的管理系统只需要根据实际的设备连接关系，把它们画出来并进行设备或线缆属性的录入，就完成了系统的实施。这种搭积木式的设计方式，特别适合于设备繁多，连接关系复杂的大型系统。
基于VisualNet 的无人机地面站资源管理系统把设备制图、线路管理、数据管理、路由分析、文档管理和查询定位功能很好地集成到了一起，做到了资源管理的标准化、规范化。比起常规的资源管理系统的实施，采用VisualNet平台实现资源管理系统所需时间缩短了近80%，投资费用也大大降低，并且对项目的实施采用模块化设计和层次化管理方式，即使今后设备更换或线路更新，也能很方便地进行扩展。因此，该系统具有很高的推广价值。（尾）

作者：王超 嵇治刚 丛晖 刁兆亮

机构：中国航天空气动力技术研究院测控系统集成事业部

期刊：《电子技术与软件工程》

参考文献：

[1]刘化君.综合布线系统[M]北京:机械工业出版社
[2]牛俊玉，张保亮，张立新等.图形化电力通信资源管理系统的设计与实现[J]电力系统通信
[3]殷学农基于VisualNet的光网资源管理[J]计算机光盘软件与应用
[4]吴东，何建璋，周毅等.免编程开发医疗设备管理信息系y[J].医学信息学杂志

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