多无人机地面站介绍

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多无人机地面站介绍

1概述

多无人机地面站是基于C++/Qt程序框架开发，具备飞行数据获取、飞行器选择、数据可视化、载荷视频显示、自组网链路通讯、无人机飞行控制和任务规划功能。

2技术特点

1)高性能处理能力：利用多线程技术实现数据高效处理；

2)跨平台兼容性：借助Qt框架支持Windows、Linux及macOS操作系统；

3)模块化设计：易于扩展新功能和维护现有模块；

4)安全性保障：采用内网离线非web框架地图，拥有软件著作地图引擎，单兵使用更安全；

5)支持Mavlink、UDP和RTSP标准协议。

3软件介绍

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软件上部分为任务指令控制和系统工具栏，中间为用于态势显示地图部分，右侧为可移动和可变控件，显示多个无人机实时飞行数据和光电载荷显示。

4软件功能

1)多无人机离线地图态势显示;

2)无人机飞行数据实时显示；

3)无人机一键指令控制；

4)飞行数据可视化显示；

5)任务载荷视频显示；

6)自组网链路通讯与协同；

7)任务规划与上传；

8)飞行数据记录与回放；

5功能描述
1)多无人机离线地图态势显示  

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地形模式

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海图模式

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卫图模式

    多无人机地面站系统中的离线地图态势显示功能，采用了非Web框架的地图组件，能够完全脱离互联网运行，从而保证了飞行数据的安全性和保密性。该功能支持多种类型的地图，并能根据数据链路接收到的信息实时更新无人机的位置、运动轨迹和其他相关信息。   

关键特性

高安全性

·离线运行：无需连接互联网即可使用，避免了数据泄露的风险。

·压缩存储：地图数据和飞行数据均经过压缩处理，确保数据移植方便快捷，暂用磁盘容量更少。

实时态势显示

·动态更新：根据实时接收的数据链路信息，动态更新无人机的位置和轨迹。

·飞行器信息同步：实时显示各飞行器的状态信息，如电量、高度、速度等。

地图类型支持

·高精度卫星地图：提供高清晰度的卫星图像，适用于各种地理环境下的任务执行。

·海图：特别设计用于海上作业，支持海洋深度等特定信息显示。

·地形图：显示详细的地形特征，适用于山区或复杂地貌区域的任务。   

·数字地图：矢量地图支持用户自定义标记和标注，便于任务规划。
2)无人机飞行数据实时显示  

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飞行参数显示

    无人机飞行数据实时显示功能允许操作员通过选择特定的飞机ID号来切换并关注特定飞行器的详细飞行数据。这一功能确保了操作员能够及时了解所选无人机的运行状态，以便做出准确的决策。

关键特性

实时数据更新   

·GPS卫星数量：显示无人机当前锁定的GPS卫星数量，评估定位精度。

·电池电压：监测电池剩余电压，判断剩余飞行时间。

·通讯链路信号强度：指示当前数据链路的质量，确保通信畅通。

·油门量：显示当前的油门输出值，反映动力输出状态。

·相对高度：显示无人机相对于起飞点的高度。

·海拔高度：显示无人机相对于海平面的高度。

·当前航向：指示无人机当前的飞行方向。

·当前空速：显示无人机相对于空气的速度。

·地速：显示无人机相对于地面的实际前进速度。

·航点距离：显示到下一个航点的距离。

·飞行时间：记录自起飞以来的总飞行时间。

数据可视化

·仪表盘样式：提供模拟仪表盘样式，使数据更加直观易读。

·数字显示：同时提供数字形式的数据显示，便于精确读取。

·趋势图：显示关键参数的趋势变化，帮助分析飞行稳定性。

·报警提示：当关键参数超出预设范围时，系统会发出警告提示。

飞机ID号选择

·快速切换：操作员可以通过简单的操作（如点击、下拉列表等）快速选择不同的飞机ID号。   

·多无人机监控：支持同时监控多架无人机，并在界面上便捷地切换显示。

安全保障

·异常检测：自动识别异常数据，例如突然下降的电池电压或丢失的GPS信号。

·紧急措施：提供一键返航、紧急降落等紧急操作按钮，确保飞行安全。

技术实现

·实时数据流：利用高效的通信协议（如UDP、TCP）实现实时数据传输。

·数据解析：开发专用的数据解析模块，能够快速准确地解析接收到的数据包。

·图形界面：采用Qt框架构建用户友好的图形界面，支持自定义布局和样式。

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3)无人机一键指令控制  

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无人机一键指令功能允许操作员通过地面站简单快捷地发送一系列预设命令给无人机，以实现对其飞行状态的基本控制。这一功能极大地简化了操作流程，提高了飞行任务的效率和安全性。

关键特性

基本控制指令

·解锁：解除无人机的安全锁定状态，准备起飞。

·上锁：进入安全锁定状态，防止意外启动。

·起飞：命令无人机从地面自动起飞至预设高度。

·悬停：命令无人机保持当前位置和高度静止不动。

·引导：手动控制无人机的移动方向和速度。

·定点：命令无人机保持在指定的地理坐标点上空。

·手动：切换到手动控制模式，由操作员直接控制无人机。

扩展控制指令

·返航：命令无人机返回起始点或指定的着陆点。

·紧急降落：在紧急情况下，命令无人机立即安全降落。

·航线规划：预设飞行路线，无人机按规划路径自动飞行。   

·任务开始/停止：启动或暂停无人机的特定任务（如拍照、录像等）。

操作便利性

·一键触发：每个指令都可通过单个按钮触发，简化操作过程。

·状态反馈：每个指令发送后，系统会显示确认信息和执行结果。

·错误处理：对于无法执行的指令，系统会给出提示，并建议可能的解决方案。

安全保障

·双重确认：对于关键指令（如解锁、起飞等），需要二次确认以避免误操作。

·权限管理：不同级别的操作员有不同的指令权限，确保系统的安全性。

技术实现

·指令集设计：根据无人机的特性，设计简洁明了的指令集。

·通信协议：采用可靠的通信协议（如MAVLink等），确保指令的准确无误传输。

·软件架构：采用模块化的设计方法，使得指令逻辑清晰、易于扩展。   
4)任务规划与上传  

任务规划与上传功能允许用户通过直观的地图界面来定义和编辑飞行任务，包括设置一系列的航路点，并将这些任务上传到无人机系统中以供执行。这项功能极大地简化了任务准备流程，使得即使是非专业人员也能轻松地规划复杂的飞行任务。

关键特性

航路点规划

·地图交互：用户可以直接在地图界面上点击来添加或移动航路点，简化任务规划过程。

·高度设定：为每个航路点指定精确的高度，以适应不同的地形特征。

自动化功能

·智能路径规划：系统可以根据地形和障碍物信息自动规划最短或最优路径（A*算法）。

使用流程

1.打开任务规划界面：启动无人机地面站软件，进入任务规划模块。

2.选择地图范围：根据任务需求选择合适的地图范围。   

3.添加航路点：在地图上选择或手动输入航路点坐标。

4.设置参数：为每个航路点设定飞行高度等参数。

5.预览任务：使用模拟功能预览任务执行情况。

6.上传任务：确认无误后，将任务上传到无人机。

7.开始任务：在无人机连接状态下，启动任务执行。

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5)任务载荷视频显示  

任务载荷视频显示功能允许地面站通过图传链路实时接收并显示无人机上搭载的吊舱或其他任务设备拍摄的视频流。这一功能确保了操作员能够实时监控无人机下方的情况，对于执行各种任务至关重要。   

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关键特性

视频流接收

·图传链路：利用专用的数据链路接收无人机传输的视频数据。

·多路视频支持：支持同时接收切换显示多路视频流。

视频质量优化

·自适应码率：根据网络条件自动调整视频编码速率，确保流畅播放。

·低延迟传输：采用先进的压缩技术和传输协议，减少视频延迟。

·画质增强：通过图像处理算法提升视频清晰度，改善观看体验。

操控与标注   

·远程操控：允许操作员通过地面站遥控吊舱的云台转动和变焦操作。

·画面标注：可以在视频画面上添加文字、图形等标注信息，便于任务执行。

技术实现

·图传链路：采用专用的无线通信协议专有的无线传输技术。

·视频编码：使用高效的视频编码标准，以平衡质量和带宽需求。

·解码显示：地面站端集成高性能的视频解码器，确保视频流畅播放。   

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