2024年2月12日发(作者：伍和雅)
I互联网+应用nternet Application无人机管控软件设计□李自然王伟王琦南京信息工程大学自动化学院【摘要】近几年，随着无人机在军事和民用中地位的提高，对无人机地面管控系统的研究也逐步成为一个热点。针对无人机管控系
统的应用，本文设计了一款基于WPF框架的PC端应用软件。该地面站能够实时显示无人机轨迹、飞行状态，可以加载本地作业任
务或者是新建任务发送给无人机，同时可以对无人机的飞行数据进行实时分析，本文主要介绍了软件的功能和UI。【关键词】无人机地面管控系统WPF
C#数据分析引言台逻辑部分使用的是C#编程语言，它是由C和C++发展而
无人机系统在日益发展，无人机地面管控系统也逐渐成
来的一■门编程语言，它与java非常相似，同时与java有着几
为一个比较热门的领域。目前国内外主流的无人机管控系统
乎相同的运行过程，但是C#与组件对象模型是直接生成的，
主要功能有：轨迹显示、加载电子地图、状态信息显示、航
在此基础上又增加了其他功能，同时他是.NET开发的首选
迹规划、飞行数据记录以及操作指令等m。现有的无人机地 编程语言[5_面管控系统主要依靠的通信方式为串口通信，Socket通信使
二、软件功能及界面设计用较少，一般都需要在电脑端连接一个串口通信的外置设备，
本系统设计的功能框图如下图1所示，主要分为电子地
限制了用户的操作体验，同时，大部分地面站有日志文件，
图模块、轨迹规划模块、传感器校准模块、参数设置模块、
但是要等到无人机飞行结束后，才能对飞行数据进行分析，
固件升级模块、视频模块、数据处理模块、虚拟仪表模块。
这样对飞机参数的设置带来不小的麻烦。作为无人机系统的
电子地图模块主要包括电子地图的加载，我们可以加载谷歌、
的“神经中枢”，对地面管控系统的稳定性和实用性的要求
必应等各种卫星地图，同时我们在有网络的情况下也可以对
也逐步提高。一款简单实用的无人机地面管控系统，使无人
地图进行缓存，这样在下次加载的时候就无需再次下载，而
机能够执行更为复杂的作业任务，降低操作人员的工作量，
且在无网络的作业区域，我们可以提前下载好作业区域的卫
对无人机系统是一个很大的优化。因而，对无人机地面管控
星地图，这样就可以正常进行作业。轨迹规划模块主要包括
系统的研究有着重大意义，无人机地面管控系统也发挥着越
无人机轨迹的实时显示，还可以对无人机保存的飞行数据日
来越重要的作用p_31。志文件进行轨迹回放，査看无人机飞行的各种状态，同时可
一、应用开发平台与工具以把已经建好的作业任务保存到本地数据库，这样下次可以
本系统设计采用的是WPF (
Windows
Presentation
直接导入，避免重复规划任务。传感器校准模块主要包括地
Foundation )框架，与MVC和MVP的最大区别就是WPF真
磁校准、陀螺仪校准、加速度计校准，在组装飞控系统之前,
正做到了前端UI开发和后端逻辑代码开发的分离，让专门
对飞控系统各个模块的校准，可以保证飞控在无人机作业的
的UI设计师开发前端界面，程序员则主要负责对后端逻辑
同时保持稳定高效的运作，有效的防止了无人机炸机。参数
代码的编写。开发平台是Visual
Studio 2019，开发平台的
设置模块主要包括作业参数设置、机型设置、灯光设置，在
使用建立在.NET基础之上14•'本设计的UI部分采用的是
无人机作业之前我们可以针对无人机上次的飞行状态，来重
XAML语言，它通俗易懂，不需要很专业的编程基础，能够
新设置一些参数，让无人机飞行的更加平稳。固件升级模块
设计出优美的动画，UI设计师可以直接参与项目的研发。后主要是用来对程序的版本进行升级，把升级好的固件导入到地面管控系统电子地图模块轨迹规划模块传感器校准模块参数设置模块 固件升级模块 视频模块 数据处理模块 虚拟仪表模块轨地加作3D地图离轨迹路加线地点航嫘速业灯载地图图搡迹作规划淸迹方案磁陀仪度参光固视数数除回保计校计数机准校准设型置设设件据数置升拍频据照处理显存据虚拟模储回放仪型表显
放存校准
置
级
示
示图81
I 互联网+应用nternet Application模块中，就能够自动更新，减少了研发人员的工作量。视频 并能够给出相应的诊断结果，有着广阔的市场前景与应用空
模块主要包括视频的实时回传和拍照，通过实时的视频回传， 间。我们可以清楚的看到无人机前方的障碍物，避免无人机撞到
障碍物发生炸机，同时拍照功能所拍的照片能够保存到本地，
以备后期査看和使用。数据处理模块主要包括无人机实时数
据的显示和相关数据的存储，通过ui界面的展示，我们可
以査看无人机的高度、速度、电压等一系列状态，同时，如
果发生电压过低，距离过远，地面管控系统会发生警报，来
提醒操作人员做一些相应的处理；数据处理模块还包括对飞
行数据的査看，我们可以通过此模块，査看无人机的各种姿
态角、遥控器控制量、油门控制量、任务航点数量、以及各
个模块的版本号；这个模块还可以导入相机图传和RTK的
数据文件，可以查看图传的联网状态，上传照片的数量，
RTK主从天线的卫星数量，同时可以自主诊断相关问题，图
传不正常的情况下是图传网络的问题还是程序版本的问题，
RTK进不去的情况下是主天线的问题、从天线的问题还是环
境本身信号不好对其造成的影响，在数据分析的二维图表中
点击相应时刻的数据，由图的无人机标记位置也会对应到其
同样的时刻，也就是说可以再同一时刻査看无人机的各种相
关数据。虚拟仪表模块主要是通过串口接收无人机相关姿态
的数据，送到前端仪表来展示无人机的3D飞行姿态，使用
户体验更佳。广
VDa♦ * 、…•
图4 数据分析平台界面II 基图2 管控系统界面三、结语随着无人机技术的逐渐发展，无人机地面监控系统的功
能也日趋丰富w，本设计不仅能够对无人机实时监控，还可
以完成作业任务的下发，同时可以对无人机的数据实时分析，图5数据分析査看界面参考文献[11钟柱梁，李庭威，陈嵘杰，刘立程，王峰.军用无人机现状及发展趋势丨J].电脑知识与技术，2018,14(08 ) : 250-251
[2】王鑫.WPF技术在无人机地面控制站中的应用丨M].北京理工大学，2015[3】王媛娇，孙恺，等.基于WPF技术的行情分析软件设计与实现[M].电子设计工程，2014(18):20-22[4]袁玉敏.农业植保无人机高精度定位系统研究与设计-基于GPS和GPKS[J].农机化研究，2016(12):227-231.[5】李小磊.无人机任务规划软件设计与实现[D]:[硕士学位论文j.电子科技大学，2014.[6]Jiehong Wu, Liangkai Zou, Liang Zhao, Ahmed Al-Duhai, Lewis Mackenzie, Geyong Min. A multi-UAV clustering strateg)' for
reducing insecure communication range[Jj. Computer Networks, 2019, 158: 132-142.[7】李世川.搭建开发平台[J].网络运维与管理，2015(1):122-123.[8]屈武江.串U数据采集系统在VS2008中的设计与实现[J】.沈阳师范大学学报（自然科学版)，2013, 31(3):409-412.李自然（1995-)，男，江苏南京，硕士在读，研究方向；无人机地面管控系统设计:82
2024年2月12日发(作者：伍和雅)
I互联网+应用nternet Application无人机管控软件设计□李自然王伟王琦南京信息工程大学自动化学院【摘要】近几年，随着无人机在军事和民用中地位的提高，对无人机地面管控系统的研究也逐步成为一个热点。针对无人机管控系
统的应用，本文设计了一款基于WPF框架的PC端应用软件。该地面站能够实时显示无人机轨迹、飞行状态，可以加载本地作业任
务或者是新建任务发送给无人机，同时可以对无人机的飞行数据进行实时分析，本文主要介绍了软件的功能和UI。【关键词】无人机地面管控系统WPF
C#数据分析引言台逻辑部分使用的是C#编程语言，它是由C和C++发展而
无人机系统在日益发展，无人机地面管控系统也逐渐成
来的一■门编程语言，它与java非常相似，同时与java有着几
为一个比较热门的领域。目前国内外主流的无人机管控系统
乎相同的运行过程，但是C#与组件对象模型是直接生成的，
主要功能有：轨迹显示、加载电子地图、状态信息显示、航
在此基础上又增加了其他功能，同时他是.NET开发的首选
迹规划、飞行数据记录以及操作指令等m。现有的无人机地 编程语言[5_面管控系统主要依靠的通信方式为串口通信，Socket通信使
二、软件功能及界面设计用较少，一般都需要在电脑端连接一个串口通信的外置设备，
本系统设计的功能框图如下图1所示，主要分为电子地
限制了用户的操作体验，同时，大部分地面站有日志文件，
图模块、轨迹规划模块、传感器校准模块、参数设置模块、
但是要等到无人机飞行结束后，才能对飞行数据进行分析，
固件升级模块、视频模块、数据处理模块、虚拟仪表模块。
这样对飞机参数的设置带来不小的麻烦。作为无人机系统的
电子地图模块主要包括电子地图的加载，我们可以加载谷歌、
的“神经中枢”，对地面管控系统的稳定性和实用性的要求
必应等各种卫星地图，同时我们在有网络的情况下也可以对
也逐步提高。一款简单实用的无人机地面管控系统，使无人
地图进行缓存，这样在下次加载的时候就无需再次下载，而
机能够执行更为复杂的作业任务，降低操作人员的工作量，
且在无网络的作业区域，我们可以提前下载好作业区域的卫
对无人机系统是一个很大的优化。因而，对无人机地面管控
星地图，这样就可以正常进行作业。轨迹规划模块主要包括
系统的研究有着重大意义，无人机地面管控系统也发挥着越
无人机轨迹的实时显示，还可以对无人机保存的飞行数据日
来越重要的作用p_31。志文件进行轨迹回放，査看无人机飞行的各种状态，同时可
一、应用开发平台与工具以把已经建好的作业任务保存到本地数据库，这样下次可以
本系统设计采用的是WPF (
Windows
Presentation
直接导入，避免重复规划任务。传感器校准模块主要包括地
Foundation )框架，与MVC和MVP的最大区别就是WPF真
磁校准、陀螺仪校准、加速度计校准，在组装飞控系统之前,
正做到了前端UI开发和后端逻辑代码开发的分离，让专门
对飞控系统各个模块的校准，可以保证飞控在无人机作业的
的UI设计师开发前端界面，程序员则主要负责对后端逻辑
同时保持稳定高效的运作，有效的防止了无人机炸机。参数
代码的编写。开发平台是Visual
Studio 2019，开发平台的
设置模块主要包括作业参数设置、机型设置、灯光设置，在
使用建立在.NET基础之上14•'本设计的UI部分采用的是
无人机作业之前我们可以针对无人机上次的飞行状态，来重
XAML语言，它通俗易懂，不需要很专业的编程基础，能够
新设置一些参数，让无人机飞行的更加平稳。固件升级模块
设计出优美的动画，UI设计师可以直接参与项目的研发。后主要是用来对程序的版本进行升级，把升级好的固件导入到地面管控系统电子地图模块轨迹规划模块传感器校准模块参数设置模块 固件升级模块 视频模块 数据处理模块 虚拟仪表模块轨地加作3D地图离轨迹路加线地点航嫘速业灯载地图图搡迹作规划淸迹方案磁陀仪度参光固视数数除回保计校计数机准校准设型置设设件据数置升拍频据照处理显存据虚拟模储回放仪型表显
放存校准
置
级
示
示图81
I 互联网+应用nternet Application模块中，就能够自动更新，减少了研发人员的工作量。视频 并能够给出相应的诊断结果，有着广阔的市场前景与应用空
模块主要包括视频的实时回传和拍照，通过实时的视频回传， 间。我们可以清楚的看到无人机前方的障碍物，避免无人机撞到
障碍物发生炸机，同时拍照功能所拍的照片能够保存到本地，
以备后期査看和使用。数据处理模块主要包括无人机实时数
据的显示和相关数据的存储，通过ui界面的展示，我们可
以査看无人机的高度、速度、电压等一系列状态，同时，如
果发生电压过低，距离过远，地面管控系统会发生警报，来
提醒操作人员做一些相应的处理；数据处理模块还包括对飞
行数据的査看，我们可以通过此模块，査看无人机的各种姿
态角、遥控器控制量、油门控制量、任务航点数量、以及各
个模块的版本号；这个模块还可以导入相机图传和RTK的
数据文件，可以查看图传的联网状态，上传照片的数量，
RTK主从天线的卫星数量，同时可以自主诊断相关问题，图
传不正常的情况下是图传网络的问题还是程序版本的问题，
RTK进不去的情况下是主天线的问题、从天线的问题还是环
境本身信号不好对其造成的影响，在数据分析的二维图表中
点击相应时刻的数据，由图的无人机标记位置也会对应到其
同样的时刻，也就是说可以再同一时刻査看无人机的各种相
关数据。虚拟仪表模块主要是通过串口接收无人机相关姿态
的数据，送到前端仪表来展示无人机的3D飞行姿态，使用
户体验更佳。广
VDa♦ * 、…•
图4 数据分析平台界面II 基图2 管控系统界面三、结语随着无人机技术的逐渐发展，无人机地面监控系统的功
能也日趋丰富w，本设计不仅能够对无人机实时监控，还可
以完成作业任务的下发，同时可以对无人机的数据实时分析，图5数据分析査看界面参考文献[11钟柱梁，李庭威，陈嵘杰，刘立程，王峰.军用无人机现状及发展趋势丨J].电脑知识与技术，2018,14(08 ) : 250-251
[2】王鑫.WPF技术在无人机地面控制站中的应用丨M].北京理工大学，2015[3】王媛娇，孙恺，等.基于WPF技术的行情分析软件设计与实现[M].电子设计工程，2014(18):20-22[4]袁玉敏.农业植保无人机高精度定位系统研究与设计-基于GPS和GPKS[J].农机化研究，2016(12):227-231.[5】李小磊.无人机任务规划软件设计与实现[D]:[硕士学位论文j.电子科技大学，2014.[6]Jiehong Wu, Liangkai Zou, Liang Zhao, Ahmed Al-Duhai, Lewis Mackenzie, Geyong Min. A multi-UAV clustering strateg)' for
reducing insecure communication range[Jj. Computer Networks, 2019, 158: 132-142.[7】李世川.搭建开发平台[J].网络运维与管理，2015(1):122-123.[8]屈武江.串U数据采集系统在VS2008中的设计与实现[J】.沈阳师范大学学报（自然科学版)，2013, 31(3):409-412.李自然（1995-)，男，江苏南京，硕士在读，研究方向；无人机地面管控系统设计:82