一种可扩展通用型机载任务管理系统

技术领域

本发明涉及飞机载荷管理领域，具体涉及一种可扩展通用型机载任务管理系统。

背景技术

随着特种有人或无人飞机产品类型的不断增加，所安装任务载荷的类型也在不断增加，如何实现对不同类型的任务载荷的综合管理存在较多问题。现有技术通常需要对不同的任务载荷配备设计自身所需的定制化的管理装置，实现对其本身任务载荷的管理，当同一飞机平台安装多任务载荷时，如何对任务载荷设备进行统一的调度、管理、接口转换、数据存储、数据下传等操作就变的十分复杂，且使用到的设备也较多。通用化的任务载荷管理系统变得十分重要，将从载荷数据接口、任务载荷的控制及状态回传、数据存储、载荷数据下传等多方面达到通用化的目标；一般飞机常挂的任务载荷系统由航空相机、光电吊舱、多功能雷达、激光荧光探测器等任务载荷由其前端探测单元及相应显控设备组成。受限于数据链路带宽，一般只实时传输一种(或两种)任务载荷目标信息(如图像、点迹等)，此时，就需要选通设备完成任务载荷目标信息通路选择，拟采用机载任务管理系统完成这一功能，机载任务管理系统可实现不同种类飞机和多任务载荷设备的接入、管理、存储、显控、下传等功能。

但是目前机载任务管理系统的设计均是将windows操作系统和嵌入式操作系统两种构型分开设计，由于将两种操作系统软件共同兼容到一台任务管理计算机中的开发难度更大，在软件与硬件上系统的兼容性与稳定性要求更高，现有的机载任务管理系统并未集成在一起，不能实现两种操作系统的通用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可扩展通用型机载任务管理系统，该系统具有有人飞机与无人飞机通用的功能，可根据不同的载荷设备要求进行适配，不需要针对不同的载荷设备进行二次开发，且具备较强的扩展功能。

实现本发明目的的技术方案如下：一种可扩展通用型机载任务管理系统，包括主控制器模块、电源模块、载荷数据接口模块、数据传输接口模块、存储下载模块和预留扩展模块；

主控制器模块与其他模块和外部设备连接，主控制器模块包括运行有无人机嵌入式操作系统的第一主控制器模块和运行有人机Windows操作系统的第二主控制器模块，用于完成计算机基本功能，同时第一主控制器模块和第二主控制器模块还安装有任务管理模块，用于实现任务管理控制功能；

电源模块为其他各模块供电；

载荷数据接口模块用于一端连接外部任务载荷，用于对载荷目标数据信号的接入与分发，另一端连接数据传输接口模块进行数据的转化与传输；

数据传输接口模块一端用于连接链路设备，完成对遥控遥测数据、惯导数据的接入与分发；

存储下载模块用于任务数据的存储与下载；

预留扩展模块用于根据需求搭载不同的载荷设备安装扩展板卡。

进一步的，所述任务荷载为SAR雷达、光电平台、摄像头、机载语音电台和应答机中的一种或多种。

进一步的，所述主控制器模块通过PCIe和SATA总线与其它模块连接，通过网口或串口与外部设备连接。

进一步的，所述任务管理模块包括任务管理单元、载荷设备监控单元、接入与分发单元和数据存储下载单元；

任务管理单元实现任务数据的上传、加载、回传和修改功能；

载荷设备监控单元用于载荷指令控制，通过总线将控制指令发送至任务载荷设备实现载荷设备控制，通过总线接收载荷数据接口模块发送的载荷工作状态数据，监视载荷工作状态和数据，包括初始化数据和实时飞行数据；

接入与分发单元：实现载荷数据接口模块以及数据传输接口模块的信号和数据的接入、自动分发、音频信号管理和转换，以及总线数据的接入、采集和发送；

数据存储下载单元用于视频、同步的数据和总线数据的自动存储，并具备数据下载功能。

进一步的，所述任务数据包括任务航线规划、挂载方案、载荷初始化参数、空管设备配置参数、信号映射关系。

进一步的，所述任务数据的上传、加载、回传和修改具体为：任务管理单元在飞行前通过数据链上传或本地地检软件加载任务数据，并可在飞行中改变任务数据，接收并解析来自于数据传输接口模块的控制指令，根据控制指令在程控模式和指令模式之间切换控制模式，同时根据控制权限、控制模式、挂载方案和任务航线条件生成控制指令；当存在多条独立的数据链时，管理来自于不同数据链的地面控制指令的控制权限；在有人机中，管理来自于地面载荷遥控指令和机载显控系统的控制权限。

进一步的，所述载荷设备监控单元中的实时飞行数据包括位置、姿态和速度。

进一步的，所述接入与分发单元接受与分发的信号和数据包括：视频信号、同步数据、遥控遥测数据和秒脉冲信号。

进一步的，所述接入与分发单元具体为：配置视频信号输入输出的映射关系，实现视频信号和复合数据的自动转发，配置模拟音频信号和数字音频数据输入输出的映射关系，完成模拟音频和数字音频的自动转换，配置总线输入输出的映射关系，实现总线数据的自动转发。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：与常规使用的机载任务管理系统相比，增加了有人飞机与无人飞机通用的功能，可根据不同的载荷设备要求进行适配，不需要针对不同的载荷设备进行二次开发，具备较强的扩展功能，从而降低产品的设计成本；任务管理系统中的任务管理计算机采用模块化设计思想，结构简化、易于制造与维修更换，且设备故障率低、安全可靠行高，可减少机载设备对飞机体积、重量、功耗等资源的消耗，在有人与无人飞机中得到良好的应用。

附图说明

图1为本发明系统的结构图。

图2为本发明系统与外部设备连接架构图。

图3为本发明系统与外部设备通信示意图。

具体实施方式

本发明的可扩展通用型机载任务管理系统主要由任务管理硬件部分(任务管理计算机)和任务管理模块两大部分组成。

任务管理计算机是对飞机任务载荷设备的统一管理的机载控制中心，与任务载荷设备进行双向数据通讯实现载荷监视和控制功能，监视载荷工作状态，提供载荷设备所需工作条件。任务管理计算机接收所有载荷的目标数据，可选择地进行转换和分发，通过测控系统传输至地面指挥控制系统；该任务管理计算机主要是适用于有人机和无人机的通用平台，在硬件层面兼容两型飞机需求，通过加载机载软件实现在有人和无人飞机之间快速切换，由于无人机对任务管理系统的功能需求远大于有人机，因此，该通用型任务管理计算机应针对无人机进行设计，覆盖有人机的使用需求，有人模式与无人模式之间的切换通过加载不同的机载软件实现。

结合图1、图2和图3，任务管理计算机包括主控制器模块1(计算机模块)、电源模块2、载荷数据接口模块3、数据传输接口模块4、存储下载模块5和预留扩展模块6；

主控制器模块与其他模块和外部设备连接，主控制器模块包括运行有无人机嵌入式操作系统的第一主控制器模块和运行有人机Windows操作系统的第二主控制器模块，用于完成计算机基本功能，同时第一主控制器模块和第二主控制器模块可根据飞机的机型不同，安装不同的任务管理模块，用于实现任务管理控制功能；

电源模块：为整个任务管理计算机的模块提供电源；

载荷数据接口模块用于一端连接外部任务载荷，用于对载荷目标数据信号的接入与分发，另一端连接数据传输接口模块进行数据的转化与传输；

数据传输接口模块：用于连接链路设备，完成对遥控遥测数据、惯导数据的接入与分发；

存储下载模块用于载荷信号、总线数据的存储与下载；

预留扩展模块用于根据需求搭载不同的载荷设备安装扩展板卡。

该系统主控制器模块与其他模块连接实现最高界级别控制，主要通过PCIe和SATA总线与其它模块进行通信，同时通过网口或串口与外部的设备进行连接(主要应用于有人机部分)；载荷数据接口模块一端与外部载荷设备进行连接，控制载荷设备工作，同时读取设备回传的任务与设备状态数据、另一端与数据传输接口数据传输模块连接，通过数据传输接口数据传输模块将数据发送给机载链路终端，完成数据回传至地面站设备。

任务管理模块包括任务管理单元、载荷设备监控单元、接入与分发单元和数据存储下载单元；

任务管理单元：实现任务数据的上传、加载、回传和修改功能，具备在飞行前通过数据链上传或本地地检软件加载任务数据以及在飞行中改变任务计划数据能力；任务计划数据包括：任务航线、挂载方案、载荷初始化参数、空管设备配置参数和信号映射关系；接收并解析来自于链路遥控和机载显控系统的控制指令，根据控制模式切换策略在程控模式和指令模式之间切换，同时根据控制权限、控制模式、挂载方案和任务航线等条件生成控制指令。当存在多条独立的数据链时，管理来自于不同数据链的地面控制指令的控制权限；在有人机中，管理来自于地面载荷遥控指令和来自于机载显控系统的控制权限。

载荷设备监控单元用于载荷指令控制，通过总线将控制指令发送至任务载荷设备，实现载荷设备控制；通过总线接收任务载荷发送的状态数据，实现载荷工作状态监视、载荷工作数据支持，包括初始化数据注入和实时飞行数据，实时飞行数据包括位置、姿态和速度等。

接入与分发单元：实现载荷数据接口模块以及数据传输接口模块的信号和数据的接入、自动分发和转换；视频信号接入和自动分发、同步数据接入和自动分发(多入多出，可配置)、音频信号管理、遥控遥测数据接入和自动分发、秒脉冲信号的接入和自动分发、总线数据接入、采集和发送，同时完成数据分发控制、配置视频输入输出的映射关系，实现视频自动转发、实现复合数据的自动转发、配置模拟音频信号和数字音频数据输入输出的映射关系，实现模拟音频和数字音频的自动转换、配置总线输入输出的映射关系，实现总线数据的自动转发。

数据存储单元：视频、同步RS422数据、总线数据自动存储，并具备数据下载功能。

根据飞机的机型不同，第一主控制器模块和第二主控制器模块可从任务管理模块中选取不同的软件单元安装，所述系统在在无人机模式下的应用为：任务管理计算机对于任务载荷的管理功能相同，增加了对空管系统的管理功能和对载荷设备的供电控制功能，无显控台通讯功能。任务管理计算机通过飞控系统获取飞机位置和姿态信息，通过视频接口和数据传输接口模块获取光电平台、SAR雷达等任务载荷的目标和状态数据，并发送控制指令，将目标数据进行有选择的转换和分发至机载测控数据链传输，并接收来自数据链的地面控制指令。任务管理计算机具备通话语音的模数转换功能，与机载电台、数据链配合实现无人机中继空管通话功能，并与应答机配合实现飞机信息报告功能。

所述系统在有人机模式下的应用为：任务管理计算机通过飞控系统获取飞机位置和姿态信息，通过视频接口和数据接口获取光电平台、SAR雷达等任务载荷的目标和状态数据，并发送控制指令，将目标数据进行有选择的转换和分发至机载测控数据链传输，并接收来自数据链的地面控制指令，任务管理计算机具备通话语音的模数转换功能，与机载电台、数据链配合实现无人机中继空管通话功能，并与应答机配合实现飞机信息报告功能。