一种面向知识库的无人机操作引导方法与流程

本发明涉及无人机地面控制站领域，更具体地说，是指一种面向知识库的无人机操作引导方法，特别适用于长航时多机的军事无人机场景。
背景技术：
：无人机战略部署中地位日益提高，逐步面向多任务场景，同时侦察打击一体的平台场景日益增多。同样的武器装备平台，场地的切换在实际应用中需求不断增加。场景的不断切换，飞行任务的关键指标要求也不同，针对这种情况需要修改程序来适应场景变换的需求。现役无人机自动化水平，适应以上战场要求，面临平台升级涉及的软件升级和改动比较多，导致成本较大。同时无人机全军部署中，部队战士中的操纵手更换频繁。再加上平台升级周期短，成本大，无人机操纵手针对不同场景的经验操作导致的无人机飞行安全性降低，同时频繁训练的成本也增加。这种情况一般采取高强度操作手训练的方法，但是面临着人员反复训练时间周期长，并且增加飞行安全隐患。技术实现要素：要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种面向知识库的无人机操作引导方法，实现在多场景切换下的无人机操纵手的飞行操作引导。采用知识库的方式进行飞行辅助，利用无人机经验知识库，采取文本形式与操纵手进行交互，进行操作引导，提高了飞行操作的自主性和灵活性，弥补了不同特定作战场景下操作手的经验不足，同时降低平台的改造成本。并且战后，将知识库的可扩展性和可维护性运用在无人机的平台中，也对事后飞行分析和数据提取提供的有利全面的数据支持。技术方案一种面向知识库的无人机操作引导方法，其特征在于步骤如下：步骤1：建立知识库，所述的知识库采用数据库形式，包括主表和多个子表，主表“无人机飞行任务”包括四个字段：任务类型、任务阶段、环境内码和任务描述；由任务类型和任务阶段组成联合主键，由联合主键确定环境内码和任务描述；按照确定的环境内码在子表“场景信息”中搜索相对应的序号和环境描述；按照确定的任务阶段在字表“飞行任务阶段”中搜索相对应的航路编号和指标编号；按照确定的航路编号在子表“航线基本信息”中搜索相对应的航点序号、航点对应的经度、纬度、高度；按照确定的指标编号在子表“指标信息”中搜索相对应的指标描述、参数阈值；步骤2：无人机地面控制站按照任务类型分为指挥控制席和其他席位，指挥控制席采用席位权限分配方法对其他席位进行知识库的操作权限的设置，包括两种：一种是全权限用户，即该用户可以对知识库进行读和写操作；一种是读用户，只能读取知识库相关信息，但是并不能对知识库进行修改操作；所述的席位权限分配方法：根据席位类别选择对应的知识库操纵权限和对应的用户名，权限首次分配后席位的用户名和权限采用加密方式记录在本地，下一次上电解码后默认上一次的权限配置，然后保存的同时向各个席位发送权限分配消息；各个席位接收指挥控制席位发送的权限分配消息后，响应消息按照分配的用户登陆知识库，进行读取操作；当具有修改权限的席位对知识库修改保存成功后，该席位通过数据库通信方式将知识库更新消息共享给其他席位；步骤3：无人机飞行前，上级指挥系统需要向无人机指挥控制席下达本次飞行计划任务，各个席位打开知识库，根据飞行任务的飞行任务关键词，知识库反馈本次任务下的知识信息，包括飞行航线基本信息、飞行场景信息和飞行指标信息；步骤4：如果现有知识库中不存在与之对应的飞行任务，全权限用户进入知识库，操作知识库，进行知识库的知识信息录入，包括飞行任务、航线基本信息、场景信息、指标信息；知识库的知识信息录入完毕后，进行保存、关闭和共享；在无人机飞行前，将本次飞行任务下规划的航线信息写入知识库；步骤5：无人机作业飞行中，由于飞行任务的执行阶段不同，使知识信息存在差异；根据知识库中的任务阶段，修改当前飞行任务阶段下的指标信息；如果任何一个实时飞行参数与知识库中的阈值冲突，采用图形和文本形式进行告警；如果同一任务阶段下的多个实时飞行参数与知识库中的阈值冲突，采用文本形式提示下一步操作指令实现辅助引导；将该阶段下规划的航线信息和实时飞行航线进行比对显示，计算出两条航线的横向距离和纵向距离，如果任意一个距离呈增大趋势，则采用图形和文本形式进行告警；步骤6：本次飞行任务结束后，对知识库进行补充飞行重要数据，作为后续飞行的知识信息；根据当前的任务类型，丰富任务阶段；根据当前的任务类型和具体的任务阶段，添加指标信息和航路信息；按照任务类型和任务阶段在知识库中遍历出对应的关键信息包括，指标信息、场景信息、航线基本信息，与实际飞行数据进行比对，辅助飞行任务后的分析工作。步骤2中的采用网络通信的方式进行用户权限分配。有益效果本发明提出的一种面向知识库的无人机操作引导方法，有益效果如下：1、无人机地面控制站知识库权限分配可以在全权限用户席位进行统一分配。并采用本地权限设置加密保存的方式，不用每次都进行分配。提高地面指挥控制站的部署速度。使知识库的维护更加便利。2、无人机作业任务下，利用知识库信息，实现实际飞行重要指标和航线的自动监视，减少了操纵手的飞行负担。3、在飞行参数中确定了任务阶段下的阈值，使得飞行的辅助引导信息更有针对性。4、通过重要指标参数的判定，直接以文本形式给出操纵手下一步的飞行操作提示，对飞行操作具有引导作用。5、飞行任务中，根据执行任务的阶段变化，及时修改知识库中的指标信息和航线信息，操作简便，具有针对性。6、知识库修改后采用广播消息的方式发送接收更新通知，保证了知识库信息的同步性。7、分配知识库操作权限后，再使用。知识库初步建立后，在飞行中通过知识库调用知识信息，减少了操纵手更换频繁导致的飞行经验缺乏问题，飞行任务结束后，知识库的完善和录入，为本次飞行后数据分析和下一次任务飞行的操作引导积累了更多的经验。附图说明图1本发明知识库的结构示意图图2本发明知识库权限分配方法示意图图3本发明知识库的辅助流程图图4本发明操作引导方法实现流程图图5本发明飞行后分析流程图具体实施方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：本发明实施步骤如下：步骤1(1)：使用甲骨文公司的数据库管理系统oracle10g，软件版本企业版。进行知识库建立，使用pl/sqldeveloper(外文名字procedurallanguage/sql)集成开发环境，开发面向oracle数据库的应用，进行数据库的结构设计。pl/sqldeveloper中表“wrj_fx_rw”(无人机飞行任务)的数据结构为：表“wrj_fx_rw_fxjd”(飞行任务阶段)的数据结构为：rwjdhxbhzbbh112222表“wrj_fx_rw_cjxx”(场景信息)的数据结构为：hjnmxhms12表“wrj_fx_rw_fxjd_hxxx”(航线基本信息)的数据结构为：hlbhhdxhgdjdwd12表“wrj_fx_rw_fxjd_zbxx”(指标信息)的数据结构为：zbbhzbmscy1cy2cy312步骤1(2)：在visualstudio6.0编译环境中使用sql语言对数据库直接操作，确定本次任务的场景信息的具体过程如下：任务类型和任务阶段数值(rwlx，rwjd)，表“wrj_fx_rw”第一行开始遍历“rwlx”和“rwjd”，至最后一行，在行数nrwlx下搜索到(rwlx，rwjd)，遍历系数b(rwlx，rwjd)为1，得到对应的字段“hjnm”环境内码数值遍历表“wrj_fx_rw_cjxx”的字段“hjnm”,在行数ncjxx下，该字段值为遍历系数b(rwlx，rwjd，hjnm)为1，得到对应的字段“hjnm”环境描述则遍历结果result公式为：resulte(rwlx，lrwlx)＝b(rwlx，rwjd)·b(rwlx，rwjd，hjnm)结果为1则搜索成功，继续进行其他操作。步骤2(1)：在plq中分配数据库两类用户，一个用户具有全权限，用户名为adall，密码设置为allpass，一个用户有读权限，用户名为adread，密码设置为readpass。在无人机地面控制站内部，配置如下。操作席位及其编号如下，指挥控制席位、飞行席位1、飞行席位2、任务席位，分别对应着机柜编号和机柜网络端口号njgs和pwls，其中s为0是飞行席位1，为1是飞行席位2，为2对应任务席位。步骤2(2)：权限动态分配在visualstudio6.0编译环境中使用c++语言实现。在指挥控制席位的监控软件中创建非模态对话框“权限配置”，权限分配的具体操作功能在该对话框里进行；创建按键“权限分配”，给其绑定鼠标点击响应消息，当鼠标点击按下时“权限配置”对话框弹出。步骤2(3)：“权限配置”对话框中，对象复选框,确定权限配置对象，选择当前权限配置的对象名；用户名复选框，选择当前配置对象下分配的用户名。两个复选框采取动态创建方式，创建的对象复选框包含四个选项属性，从上往下依次为：“空”，“飞行席位1”，“飞行席位2”，“任务席位3”。创建的户名复选框包含三个选项属性，从上往下一次为：“空”，“adread”，“adall”。鼠标点击对象复选框属性位置xwselposs后，确定了配置席位变量鼠标继续点击用户复选框属性位置adselpos，确定用户名用户adnamet和密码keyt一一对应，见步骤2(1)，中用户和密码对应关系。则三个席位分配完毕后，席位xws的权限分配数据如下，其中s的数值为0，1，2：步骤2(4)：首次权限分配，步骤2(3)中两个复选框的初始值为“空”，按照步骤2(3)进行结束后，点击“权限分配”对话框的按键“保存”，鼠标点击后响应席位分配数据的本地保存。创建本地文件“cfg.aaaa”，将xws写入本地文件，按照行字符wrtiedatas的方式进行加密公式计算后，逐行写入，公式如下：步骤2(5)：如果为非首次权限分配，步骤2(3)结束后，使用openfile函数读取文本“cfg.aaaa”，进行文本的解码。解码后按照文本原始格式进行数据读取，然后关闭文本。解码公式如下:读取完毕后，将配置信息使用文本方式显示在“权限配置”对话框上。如果该权限布符合本次任务，则按照步骤2(3)进行权限的分配。如果符合，进行下一步步骤2(6)，权限配置消息发送。步骤2(6)：权限消息发送，使用网络通信方式，将权限配置数据pzxxs按照字符形式udp组播发送至端口号pwls的机柜njgs。配置消息pzxxs包括帧头head、用户名和密码keyt。其中：步骤2(7)：在无人机地面控制站内部机柜计算机监控软件中，使用网络消息模式按照组播方式接收网络的配置权限消息，按照步骤2(6)的配置消息数据pzxxs格式读取用户名和密码keyt。步骤3(1)：经过上述步骤中的设置选择，机柜njgs的加固机算机按照用户名密码“keyt”，点击按键“知识库登陆”，登陆进入知识库的知识信息浏览。使用树结构的形式显示和选择知识库中的数据。步骤3(2)：知识信息的检索按照步骤1(2)的方法进行，确定(rwlx，rwjd)＝(122，1)当表“wrj_fx_rw”(无人机飞行任务)的数据如下时：rwlxrwjdhjnmrwms112212高度包线验证212222速度包线验证312111目标侦察-------------nrwlx＝1b(rwlx，rwjd)＝b(122，1)＝1遍历表“wrj_fx_rw_fxjd”，查询对应字段“hxbh”航线编号当表(飞行任务阶段)的数据如下时：rwjdhxbhzbbh112121223214------------则对应的航线编号行数nrwjd＝1遍历系数b(rwlx，rwjd，hxbh)＝b(122，1，2)＝1遍历表“wrj_fx_rw_fxjd_hxxx”，查询对应字段“hxbh”航线编号当表“wrj_fx_rw_fxjd_hxxx”(航线基本信息)的数据如下时：hxbhhdxhgdjdwd111---------212---------321180033.334343108.2333422300033.434343108.2333523400033.534343108.1333623500033.634343108.0333则对应的航点行数nhdxh＝(2，3，4，5，6)遍历系数b(rwlx，rwjd，hxbh，hdxh)＝1则遍历结果resulte(rwlx，rwjd，hxbh，hdxh)＝b(rwlx，rwjd，hxbh)。b(rwlx，rwjd)。b(rwlx，rwjd，hxbh，hdxh)＝1步骤4(1)：如果步骤3中的resulte(rwlx，rwjd，hxbh，hdxh)＝0则说明没有本次对应的知识信息，地面控制站内部席位为全权限用户的，使用步骤2(1)提到的adall用户，进入数据库录入功能，录入知识数据并保存。步骤4(2)：在指挥控制席位的监控软件中，添加数据库读写操作，在visualstudio6.0编译环境中使用c++语言实现。创建按键“数据库操作”，点击按键，弹出对话框“登录”，对话框包括用户名输入文本框和密码输入文本框，程序读取文本框中数据，使用sql语言数据库的登录。登录成功后，软件调用对话框“数据库信息”，使用visualstudio6.0环境下的tab选择控件，选择要显示表数据，以列表形式文本显示。在该对话框下添加“编写”数据库使能按键，按键响应鼠标消息，数据列表在可编辑状态，添加“保存”按键，将处于编辑状态下的表数据写入对应的表中。步骤4(3)：“保存”的同时发送数据库更新消息，按照广播模式发送网络消息。其他席位加估计算机运行的监控软件按照广播方式接收数据库更新消息，收到更新数据包后，软件文本提示“知识库信息更新”。然后按照步骤3进行数据库知识信息的读取操作。步骤5(1)：监控软件中读取知识信息后，表“wrj_fx_rw_fxjd_zbxx”(指标信息)的数据结构为：zbbhzbmscy1cy2cy311速度，千米/时2012020022高度，千米50045008000按照步骤4中参数(rwlx，rwjd)＝(122，1)，其中：指标编号信息，包括任务类型、任务阶段、指标编号，具体如下：(rwlx，rwjd，zbbh)＝(122，1，(1，2))指标信息，包括指标编号、质保描述、参数阈值1、参数阈值2、参数阈值3，具体如下：步骤5(2)：在和步骤2相同的编译环境和语言下，实现辅助操作引导功能。指标信息中的参数和程序变量对应如下，其中表示指标编号1下的参数最小值，以此类推，理想数监控软件通过网络接的实时飞行参数。包括速度和高度(st，ht)，单位分别为千米/时和千米。在时间t的定时器下，将实时参数和知识信息参数进行计算找出参数1的最大值max1、最小值min1以及参数2的最大值max2、最小值min2，同时，如果飞行当前执行的飞行控制指令inst码为“爬升”的飞行控制指令码为0x33，，安全飞行满足下列公式，如果不满足以上公式条件，将文本“速度”和“高度”变量的颜色变量赋值红色rgb，同时，将操作引导文本“提高发动机马力，防止飞机爬升阶段继续降高”。使用编译环境的printf文本输出函数显示在操作引导区域。步骤5(3)：飞行任务执行中，飞机按照航线列表显示的航点进行飞行。按照网络消息模式，接收遥控遥测数据，同一平面区域下，飞行实际高度hshij和数据库航线高度hguihua的均方差zongdistancecha，和同一纵向区域下，飞机实际平面位置与航线的均方差hengdistancecha。程序判断而者任一个增大进行两个差值数据的文本告警。步骤6：飞行结束后，按照步骤4(2)的数据库读写操作，迭代进行信息录入。如果进行时候飞行分析，重复步骤5的步骤进行飞行数据的观察。当前第1页12