一种多任务载荷管理装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空电子技术领域，特别是涉及一种多任务载荷管理装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着无人机技术的日渐成熟，其应用领域越来越广，执行的任务种类也越来越多，如侦察、监视、通讯中继等。在执行这些不同类型的任务时无人机上需要搭载不同的任务载荷，如光电平台、多功能雷达、航空相机、通讯中继设备等等。其中，任务载荷是指用于执行某种任务或功能的设备。
[0003]图1为现有技术中的无人机任务管理系统的结构示意图。如图1所示，无人机系统中，无人机操纵员对无人机5上的任务载荷6的控制通过测控链路进行。测控链路包括地面站测控终端2和机载测控终端7，通常两者之间通过无线电链路建立两条信道:一条低速信道用于上传无人机的遥控指令和下传无人机的遥测数据；另一条高速信道用于下传任务载荷的任务数据，如光电平台的红外/可见光图像和多功能雷达的SAR图像等。
[0004]无人机操纵员通过地面站计算机I发出对飞行控制与管理计算机8的飞行遥控指令和对任务载荷6的任务遥控指令，由地面站测控终端2经无线电链路发至机载测控终端7，飞行遥控指令由飞行控制与管理计算机8接收后处理执行，而任务遥控指令再经飞行控制与管理计算机8处理后发送至任务载荷6执行。任务载荷6的遥测数据首先发往飞行控制与管理计算机8，飞行控制与管理计算机8将任务载荷6的遥测数据与无人机其它遥测参数综合打包后由机载测控终端7经无线电链路发送至地面站测控终端2，然后经地面站计算机I处理后显示在无人机操纵员的控制界面上。任务载荷6的任务数据直接由机载测控终端7经无线电链路发送至地面站测控终端2，再由任务数据处理设备3进行后续处理。任务载荷6工作所需的无人机实时姿态、位置、地速等导航数据和时钟信号(一般为秒脉冲信号)由导航系统9提供。
[0005]现有技术条件下一架无人机通常只能安装一台任务载荷，主要受下述条件限制:一是飞行控制与管理计算机硬件接口资源有限，通常只为任务载荷提供一个硬件接口 ；二是机载测控终端只能为任务载荷提供一个硬件接口和一个高速的任务数据下传信道；三是导航系统通常也只为任务载荷提供一个硬件接口。上述三个硬件接口在现有技术条件下都是采用点对点的信号传输形式，从而限定了一架无人机只能安装一台任务载荷。由于不同任务载荷的硬件接口通常并不相同，而飞行控制与管理计算机、机载测控终端和导航系统为任务载荷提供的硬件接口类型确定后无法更改，因此换装不同的任务载荷时需要对原有飞行控制与管理计算机、机载测控终端、导航系统或者任务载荷的硬件接口进行一定的修改。
[0006]此外不同任务载荷的通讯协议也存在差异，例如波特率、数据位格式、数据接收和发送周期、遥控指令帧和遥测数据帧格式等等，均需要通过软件进行控制和处理。在现有技术条件下，与任务载荷有关的软件代码大多包含于飞行控制与管理软件之中，任务载荷的换装将会引起飞行控制与管理软件代码的修改。如果同时搭载多个任务载荷，与任务载荷有关的软件代码必然增多，从而增大飞行控制与管理计算机的负担，并影响飞行控制与管理软件的实时性。
[0007]飞行控制与管理软件的功能和性能直接影响无人机的飞行安全，是一种高安全性和高实时性的嵌入式软件，属于无人机系统的关键软件，即使只是对飞行控制与管理软件进行部分的修改也可能带来安全隐患，需要进行完善的、高标准的软件测试和验证以确保飞行控制与管理软件的安全性，因此会带来较大的人力物力投入，同时所需的时间周期也较长。在保持飞行控制与管理软件不变的情况下，如果只是对任务载荷管理设备中的非关键软件进行修改，相应的软件测试和验证标准要求将会明显降低，所需的人力物力和时间周期也会大大减少。
[0008]综上所述，现有技术中的无人机任务管理系统，由于受到现有技术条件的限制，无人机在换装不同的任务载荷或者同时搭载多种任务载荷时，须对原有设备硬件和飞行控制与管理软件进行较大的修改，需要投入大量的人力物力，且花费较长的时间周期。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种多任务载荷管理装置及方法，可以在无人机上同时搭载多个任务载荷，后续无需对原有设备硬件和飞行控制与管理软件进行较大的修改，节省人力物力和缩短研制周期。
[0010]为实现上述目的，本发明提供了如下方案:
[0011]一种多任务载荷管理装置，包括导航数据分发模块(101)、导航数据处理模块(102)、多通道可配置通讯模块(103)、主控模块(104)、任务数据选择模块(105)、任务数据处理模块(106)；
[0012]任务载荷遥控指令由飞行控制与管理计算机(8)首先发送至所述多通道可配置通讯模块(103)，然后由所述主控模块(104)分解处理后生成发送至各任务载荷的遥控指令，再由所述多通道可配置通讯模块(103)分发至任务载荷甲(11)、任务载荷乙(12)和任务载荷丙(13)；
[0013]任务载荷甲(11)、任务载荷乙(12)和任务载荷丙(13)的遥测数据先发往所述多通道可配置通讯模块(103)，然后经所述主控模块(104)综合后再由所述多通道可配置通讯模块(103)发往飞行控制与管理计算机(8);
[0014]所述任务载荷甲(11)、所述任务载荷乙(12)和所述任务载荷丙(13)的任务数据首先发送至所述任务数据选择模块(105)，所述主控模块(104)按照所述飞行控制与管理计算机(8)的遥控指令选择其中一路任务数据发送至所述任务数据处理模块(106)，经过处理后发送至机载测控终端(7);
[0015]导航数据和时钟信号由导航系统(9)首先发送至所述导航数据处理模块(102)处理后，再由所述导航数据分发模块(101)分发至所述任务载荷甲(11)、所述任务载荷乙
(12)和所述任务载荷丙(13)。
[0016]可选的:所述主控模块(104)根据所述飞行控制与管理计算机(8)、所述任务载荷甲(11)、所述任务载荷乙(12)和所述任务载荷丙(13)的硬件接口类型，对所述多通道可配置通讯模块(103)对应的硬件接口通道进行配置，实现硬件接口的适配。
[0017]可选的:所述主控模块(104)可按照所述飞行控制与管理计算机(8)发来的遥控指令控制所述任务数据选择模块(105)选择所述任务载荷甲(11)、所述任务载荷乙(12)和所述任务载荷丙(13)输出的多路任务数据中的一路发送至所述任务数据处理模块(106)，经过所述任务数据处理模块(106)处理后再发送至所述机载测控终端(7)，实现多个任务载荷的任务数据的分时回传。
[0018]可选的:所述导航系统(9)发送的导航数据和时钟信号经所述导航数据处理模块
(102)处理后，再由所述导航数据分发模块(101)分发至所述任务载荷甲(11)、所述任务载荷乙(12)和所述任务载荷丙(13)，实现将单路导航数据和时钟信号同时提供给多个任务载荷使用。
[0019]以上所述多通道可配置通讯模块(103)的配置、任务载荷遥控指令的分解和分发、任务载荷遥测数据的综合、任务数据的选择均主要由所述主控模块(104)内部的软件进行控制，并由所述多通道可配置通讯模块(103)、所述主控模块(104)和所述任务数据选择模块(105)的硬件电路配合予以实现；导航数据和时钟信号的处理和转发一般由所述导航数据处理模块(102)和所述导航数据分发模块(101)以硬件电路的方式实现；任务数据的处理也通常由所述任务数据处理模块(106)以硬件电路的方式实现。
[0020]一种多任务载荷管理方法，所述方法应用于多任务载荷管理装置(10)，所述多任务载荷管理装置包括:导航数据分发模块(101)、导航数据处理模块(102)、多通道可配置通讯模块(103)、主控模块(104)、任务数据选择模块(105)、任务数据处理模块(106);
[0021]所述方法包括:
[0022]所述主控模块(104)根据飞行控制与管理计算机(8)、任务载荷甲(11)、任务载荷乙(12)和任务载荷丙(13)的硬件接口对所述多通道可配置通讯模块(103)进行配置，然后进行以下循环处理:
[0023]任务载荷遥控指令由飞行控制与管理计算机(8)首先发送至所述多通道可配置通讯模块(103)，然后由所述主控模块(104)分解处理后生成发送至各任务载荷的遥控指令，