论无人机系统控制站操作容错控制技术

查勇

课题名称：地方高等职业院校军民融合协同发展人才培养体系路径研究，课题编号：JMRH2019-009

摘要：为维持无人机系统控制站的平稳运行，采取切实可行的操作容错技术具有积极的现实意义。本文主要分析了无人机系统控制站操作容错控制技术，以供参考。

关键词：无人机系统控制站;容错控制技术;平稳运行

中图分类号：V279   文献标识码：A   文章编号：1672-9129（2020）16-0060-01

无人机系统控制站在无人机系统中发挥着关键作用，其操作的稳定性和规范性关乎无人机系统的运行，但是系统操作和运行过程中不可避免地受到了诸多因素的影响，故而正确认识容错控制技术应用的必要性，采取多种控制对策十分必要。

1 无人机系统控制站操作容错控制的必要性

无人机系统控制站是无人就系统的作战指挥中心，控制站需要控制飞行器飞行流程、飞行轨和有效荷载任务等。执行任务时，操作人员应熟练掌握操作流程，结合飞行数据和设备状態分析飞机的状态，规避不利因素的影响，维持系统稳定运行。这种高压的工作状态下，无法完全规避操作失误。人为操作失误是引发坠机事故的主要因素，此时采取有效措施提高控制站操作的容错能力，可以减少操作失误所引发的飞行事故。

2 无人机系统控制站操作容错控制技术

2.1控制站操作软件容错设计。

（1）接口设计。硬件接口软件设计中，设计人员需考虑检测外部输入或输出设备的运行状态，在失效状态下使其迅速过渡到安全运行状态。报警设计中，要为操作者提供声光报警信号，声音报警信号要大于既定的背景噪音，并作出软件正处于运行状态的指示，从而在处理中为操作者提供状态指示信号。

（2）软件稳定性设计。接口故障处理设计中，工作人员需合理预测操作软件接口可能产生的多种故障，采取切实可行的应对措施。操作软件加工输入和输出信息前，需检查其科学性与合理性。错误操作控制中，操作软件要准确判断操作人员的输入及输出操作的合理性，如操作不合理，则需直接拒绝该指令，并提醒操作者操作失误，明确错误类型的同时，采取切实可行的应对措施。异常保护设计中，必须认真分析操作软件运行中的异常问题，采取针对性保护措施，以维护工作站和计算机的平稳运行。

（3）防错设计。非授权存取限制的过程中，避免发生操作软件程序与数据非授权现象和非法存取或修改问题，人员要对安全关键功能模块设置通用密码。数据区隔离中，为有效避免程序执行错误命令，可对数据和指令采取隔离措施。

2.2控制站操作面板容错设计。

（1）控制站面板指令按钮容错设计。选择指令按钮的过程中，要以符合用户使用习惯和人机工程设计规范的按钮为首选。如以多转控制器满足调节范围较大，且精度要求严格的控制键为首选，采用离散操作的控制键普遍应用卡销式控制器。针对有范围要求的调节控制器，可在调节范围的两端布置制动卡。无人机控制站面板指令按钮的运动方向要与相关装置的运动方向保持高度一致，同时也要适应人们的操作习惯。按钮最小间距满足人机工程的要求，设计间距大于参考值。

（2）控制站面板遥控操纵杆容错设计。结合操作人员的个人习惯，在右手位置设置遥控操纵杆，从而在人工操作和遥控的过程中保证左手区域指令的传达质量。若遥控操纵杆显与显示器布设于同列，最高位置要在显示器最低位置以下，以免遮挡操作人员的视野，油门控制器通常设置在操作者的左手区域。

遥控操纵杆功能容错设计的主要目标是，引导操作人员准确识别操纵杆信息。所以设计操纵杆的过程中，应以触觉编码设计为首选。遥控操纵杆也需设置功能启动键或锁定机构，严格控制由于操作杆误碰所引发的安全隐患。且所有的零位限制器均应具备适度的摩擦力，使其正常滑动，防止出现误碰问题。

（3）紧急指令容错设计。设计中，要求人员合理界定紧急事故下的指令，科学设置紧急指令键，让紧急指令键可在软件界面上有与之对应的软件控制键。紧急状态下所采用的指令需在操作者不易触碰且操作相对便捷的区域。快速、准确和受保护是紧急情况使用指令设计的总体要求。紧急指令设计中，需合理利用启动开关和解锁装置等方式。另外，指令键还要具备状态反馈功能，便于操作员及时了解指令键的工作状态。

2.3控制站操作界面容错设计。

（1）操作软件界面容错设计。功能分区设计中，为使操作者合理使用不同的指令，以较短的时间获取准确的遥测信息，无人机控制站操作软件界面的功能分区可有效推动界面信息交互。在界面布局设计中，为加强判断和操作的准确性，可采取T字型分布方式完成飞行仪表布局工作，最为常用的仪表需设于仪表板的中央位置，三指标基本相同，且仔细观察仪表的变化，从而全面了解和掌握飞机的总想运动状态。

航道罗盘可设置在地平仪之下，与地平仪相互垂直，仔细观察其指示变化，便可掌握飞机的侧向运动状态。T字型的布置方式能够显示飞机的运行参数，同时也可顺应人们的操作习惯。控制站软件界面设计工作中，设计人员务必高度重视画面的清晰度和逻辑性，做到安全操作。显示信息多且杂，要以不同颜色显示不同类型的信息。再者，确定信息颜色的条件下，合理选择界面颜色十分必要。选用黑色背景有助于提高识别效率。

（2）控制面板容错布局设计。控制面板布局中，需要充分考虑操作实际，合理布置控制面板中的功能键，并根据实际调整区域的规格。再者，控制面板与显示器要建立明确的关系，控制面板显示器的下侧和右侧不得在操作人员操作系统时遮挡显示器，从而加强操作的准确性。

3 结语

无人机操作容错设计技术的应用，对我国无人机系统控制站的发展起到了十分积极的作用。相关人员需大力推动该项技术的研发与应用，维护无人机系统控制站运行的稳定性和安全性，让我国在无人机领域再上一层台阶。

参考文献：

[1]黄龙亮，徐雪琴，黄晓飞，等.基于滑模理论的旋翼无人机容错飞行系统研究[J].电子技术与软件工程，2019，000（016）