張翠萍，王宏倫，沙　飛，鄭麗麗

(北京航空航天大學(xué)無(wú)人駕駛飛行器設(shè)計(jì)研究所，北京　100191)

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無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站操作容錯(cuò)控制技術(shù)

張翠萍，王宏倫，沙飛，鄭麗麗

(北京航空航天大學(xué)無(wú)人駕駛飛行器設(shè)計(jì)研究所，北京100191)

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站操作容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及大量實(shí)際飛行操作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和分析研究，明確了現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)控制站操作容錯(cuò)控制技術(shù)主要涵蓋了操作軟件容錯(cuò)、控制站面板容錯(cuò)和操作界面布局容錯(cuò)等三個(gè)維度的核心問(wèn)題。并從設(shè)計(jì)依據(jù)和原則入手，提出了無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站操作容錯(cuò)設(shè)計(jì)的要求，分別針對(duì)軟件容錯(cuò)設(shè)計(jì)、面板容錯(cuò)設(shè)計(jì)、操作界面容錯(cuò)布局要求進(jìn)行了分析，可為無(wú)人機(jī)控制站操作容錯(cuò)設(shè)計(jì)提供有益參考。

無(wú)人機(jī)；控制站；操作容錯(cuò)

無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的控制站CS(Control Station)是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分之一，作為整個(gè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的作戰(zhàn)指揮中心，控制站的控制內(nèi)容一般包括：飛行器的飛行過(guò)程，飛行航跡，有效載荷的任務(wù)功能，通訊鏈路的正常工作，以及飛行器的發(fā)射和回收。在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中，操縱員不僅需要對(duì)操作流程相當(dāng)熟悉，還需要能夠根據(jù)大量飛行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)靈活地分析飛機(jī)的狀態(tài)，克服各種未知因素的不利影響，以保證全系統(tǒng)整體功能的成功實(shí)現(xiàn)。這種高壓長(zhǎng)時(shí)緊張的勞動(dòng)強(qiáng)度下，經(jīng)常發(fā)生一些操作失誤也就再所難免。美空軍2007年發(fā)布的報(bào)告指出，至少八成“捕食者”墜毀事故在一定程度上涉及人為錯(cuò)誤。因此提高控制站操作容錯(cuò)能力將非常有利于降低由于操作失誤等人為因素造成飛行事故的幾率。

目前對(duì)控制站設(shè)計(jì)多集中在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[1-3]、數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)方法[4]、軟件設(shè)計(jì)方法[5-6]等，對(duì)于操作容錯(cuò)設(shè)計(jì)方面考慮很少。而文獻(xiàn)[7]將發(fā)展“無(wú)人機(jī)操控的安全、告警與防錯(cuò)技術(shù)”作為無(wú)人機(jī)地面站技術(shù)的七大發(fā)展技術(shù)趨勢(shì)之一提出，正是說(shuō)明操作容錯(cuò)控制技術(shù)的重要性。在復(fù)雜系統(tǒng)集成與綜合的背景下，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站操作容錯(cuò)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，是針對(duì)軟硬件集成系統(tǒng)，要求在可靠性、安全性、人機(jī)工程三方面達(dá)到高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站操作容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及大量實(shí)際飛行操作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和分析研究，明確了現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)控制站操作容錯(cuò)控制技術(shù)主要涵蓋的三個(gè)維度核心問(wèn)題：操作軟件容錯(cuò)、控制站面板容錯(cuò)和操作界面布局容錯(cuò)。圍繞上述問(wèn)題，本文從設(shè)計(jì)依據(jù)和原則入手，提出了無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站操作容錯(cuò)設(shè)計(jì)的要求，分別針對(duì)軟件容錯(cuò)設(shè)計(jì)、面板容錯(cuò)設(shè)計(jì)、操作界面容錯(cuò)布局要求進(jìn)行了分析。

1　控制站操作容錯(cuò)設(shè)計(jì)研究

1.1總體結(jié)構(gòu)

針對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站產(chǎn)生人機(jī)交互的主要部位即為操作容錯(cuò)設(shè)計(jì)的對(duì)象，主要包括控制操作軟件、控制操作面板、控制操作界面。如圖1所示。

圖1　無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站人機(jī)交互設(shè)計(jì)

1.2設(shè)計(jì)原則

為保證無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站操作容錯(cuò)設(shè)計(jì)合理、可行，在進(jìn)行控制站設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵照以下三個(gè)原則：實(shí)用原則、同步原則、非擴(kuò)散原則?？刂普咀鳛檎麄€(gè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的作戰(zhàn)指揮中心，應(yīng)確保具備必要的技術(shù)儲(chǔ)備且在工程上能夠?qū)嵤?，即?shí)用原則。同步原則即容錯(cuò)設(shè)計(jì)應(yīng)與控制站系統(tǒng)研制各階段同步進(jìn)行。非擴(kuò)散原則即要求不能由于容錯(cuò)設(shè)計(jì)的自身設(shè)計(jì)錯(cuò)誤引起系統(tǒng)錯(cuò)誤甚至崩潰。

1.3容錯(cuò)設(shè)計(jì)

1.3.1控制站操作軟件容錯(cuò)設(shè)計(jì)

文獻(xiàn)[8]給出了計(jì)算機(jī)軟件可靠性有和安全性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和要求，適用于嵌入式軟件，對(duì)于其他軟件有一定的參考意義。而文獻(xiàn)[9]針對(duì)系統(tǒng)、子系統(tǒng)、裝備和設(shè)施給出了人機(jī)工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，這對(duì)于控制站而言也具有一定的借鑒作用。

根據(jù)無(wú)人機(jī)控制站操作軟件的功能、性能等特點(diǎn)，結(jié)合飛行操縱經(jīng)驗(yàn)分析，參考文獻(xiàn)[9]中涉及的人機(jī)界面軟件安全性、可靠性方面的內(nèi)容，對(duì)控制站操作軟件的容錯(cuò)設(shè)計(jì)提出以下七個(gè)方面的設(shè)計(jì)要素[8]，如表1所示。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)裁剪使用。

表1　控制站操作軟件的容錯(cuò)設(shè)計(jì)

4軟件健壯性設(shè)計(jì)1)接口故障處理設(shè)計(jì)。應(yīng)充分估計(jì)操作軟件接口的各種可能故障,包括遙控操縱桿、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、控制面板按鈕等,并采取相應(yīng)的措施。操作軟件應(yīng)該對(duì)輸入、輸出的信息進(jìn)行加工處理前,檢驗(yàn)其是否合理。2)錯(cuò)誤操作處理。操作軟件應(yīng)能判斷操縱員的輸入操作正確或合理與否,并在遇到不正確或不合理輸入和操作時(shí)拒絕該操作的執(zhí)行,并提醒操縱員注意錯(cuò)誤的輸入或操作,同時(shí)指出錯(cuò)誤的類型和糾正措施。3)異常保護(hù)設(shè)計(jì)。應(yīng)仔細(xì)分析操作軟件運(yùn)行過(guò)程中各種可能的異常情況,設(shè)計(jì)相應(yīng)的保護(hù)措施。異常處理措施應(yīng)使控制站轉(zhuǎn)入安全狀態(tài),并保持計(jì)算機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)。5余量設(shè)計(jì)1)應(yīng)確定有關(guān)軟件模塊的存儲(chǔ)量、輸入輸出通道吞吐能力及處理時(shí)間要求,并滿足系統(tǒng)規(guī)定的余量要求(一般要求留有至少20%的余量)。2)軟件工作的時(shí)序安排,要結(jié)合具體的對(duì)象確定各種周期。如采樣周期、數(shù)據(jù)計(jì)算處理周期、控制周期、自診斷周期、輸入輸出周期等。6數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)1)屬性控制。任何數(shù)據(jù)都應(yīng)規(guī)定其合理的范圍(如值域、變化率等)。如果數(shù)據(jù)超出了規(guī)定的范圍,就應(yīng)進(jìn)行出錯(cuò)處理。2)數(shù)值運(yùn)算范圍控制。進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算時(shí),應(yīng)注意數(shù)值的范圍及誤差問(wèn)題。3)精度控制。保證運(yùn)算所要求的精度,要考慮到計(jì)算誤差及舍入誤差,選定足夠的數(shù)據(jù)有效位。4)合理性檢查。在軟件的入口、出口及其它關(guān)鍵點(diǎn)上,應(yīng)對(duì)重要的物理量進(jìn)行合理性檢查,并采取便于故障隔離的處理措施。5)特殊問(wèn)題。在數(shù)值運(yùn)算時(shí),應(yīng)仔細(xì)考慮浮點(diǎn)數(shù)接近零時(shí)的處理方式。7防錯(cuò)設(shè)計(jì)1)非授權(quán)存取的限制。應(yīng)防止對(duì)操作軟件程序(源程序、匯編程序及目標(biāo)代碼)和數(shù)據(jù)的非授權(quán)的或無(wú)意的存取或修改,其中包括對(duì)代碼的自修改。對(duì)安全關(guān)鍵功能模塊應(yīng)設(shè)置調(diào)用密碼。2)數(shù)據(jù)區(qū)隔離。為了防止程序把數(shù)據(jù)錯(cuò)當(dāng)成指令來(lái)執(zhí)行,要采用將數(shù)據(jù)與指令分割存放的措施。

1.3.2控制站操作面板容錯(cuò)設(shè)計(jì)

無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站的面板一般提供了一些機(jī)械式的指令按鈕和遙控操縱桿，以方便操作手能快速找到并使用這些指令，或在需要人工操作遙控操縱桿時(shí)使用，面板上的指令通常都是一些常用或緊急情況下使用的指令，一旦出錯(cuò)將會(huì)造成事故。

1)一般準(zhǔn)則

①設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。符合人體工程學(xué)，按鈕響應(yīng)明確，可靠性高。

②復(fù)雜性和精確性。要求控制面板的復(fù)雜性和精確性應(yīng)與系統(tǒng)要求的一致，不能超出操作人員的能力(指手動(dòng)操作的靈巧性、協(xié)調(diào)性或反應(yīng)時(shí)間)[9]。

③保護(hù)。無(wú)人機(jī)控制面板的一些關(guān)鍵功能鍵(比如發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)、自毀、開(kāi)傘、彈射起飛等)需要通過(guò)預(yù)令鍵、解鎖鍵或加保護(hù)蓋等形式加以保護(hù)，防止誤碰。

④一致性。無(wú)人機(jī)控制面板中功能設(shè)計(jì)應(yīng)與軟件控制界面中相對(duì)應(yīng)的功能設(shè)計(jì)保持一致，并明確兩者的優(yōu)先級(jí)關(guān)系，降低犯錯(cuò)概率。

2)控制站面板常用指令按鈕容錯(cuò)設(shè)計(jì)

①指令按鈕選擇。無(wú)人機(jī)控制站面板常用指令按鈕的選擇應(yīng)符合用戶方的使用習(xí)慣和人機(jī)工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，比如：調(diào)節(jié)范圍大并有精度要求的控制鍵應(yīng)選用多轉(zhuǎn)控制器；以離散步驟進(jìn)行操作的控制鍵應(yīng)選用卡銷(xiāo)式控制器；對(duì)于控制器調(diào)節(jié)有規(guī)定限度和范圍的，應(yīng)在調(diào)節(jié)范圍的始端和終端設(shè)置制動(dòng)卡[9]。

②運(yùn)動(dòng)方向。無(wú)人機(jī)控制站面板常用指令按鈕運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與相聯(lián)系的各類裝置或運(yùn)行系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)動(dòng)一致，符合人的正常使用習(xí)慣。一般來(lái)說(shuō)，向前、順時(shí)針、向右、向上或按壓等運(yùn)動(dòng)方向通常是功能開(kāi)啟或使系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，如果是模擬量控制，向這些方向運(yùn)動(dòng)通常意味著控制量增大[9]。

③間距。按鈕的最小間距應(yīng)符合人機(jī)工程學(xué)要求，考慮到戴防護(hù)手套的操作要求，通常設(shè)計(jì)間距要略大于人機(jī)工程學(xué)所給定的標(biāo)準(zhǔn)參考值[9]。無(wú)人機(jī)控制站種類繁多，既有大型方艙式控制站，也有手提便攜式控制站，因此其控制面板在尺寸大小和間距上也是各不相同，不能一概而論。

④編碼。對(duì)于硬件控制面板來(lái)說(shuō)合理的編碼是減小誤操作發(fā)生概率的最有效方式。在選用編碼方式時(shí)應(yīng)根據(jù)每一種編碼方式的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)確定，并且在整個(gè)系統(tǒng)中的編碼運(yùn)用應(yīng)保持一致。通常有位置編碼、大小編碼、形狀編碼、顏色編碼、標(biāo)注編碼和操作方式編碼六種主要編碼形式。對(duì)于易混淆的功能鍵或是重要功能鍵通常應(yīng)采取兩種以上的編碼方式加以區(qū)分[9]。

3)控制站面板遙控操縱桿容錯(cuò)設(shè)計(jì)

①選型。操縱桿應(yīng)滿足飛機(jī)進(jìn)行遙控飛行的基本功能需求：通常情況下有副翼、升降舵、油門(mén)和方向舵四個(gè)模擬量連續(xù)控制通道，在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際需求可以增加襟翼、阻力板、起落架收放、剎車(chē)、開(kāi)加力、發(fā)射回收控制、通話控制、任務(wù)載荷控制、武器控制等功能鍵。其中副翼、升降舵和方向舵三個(gè)連續(xù)模擬量應(yīng)具備機(jī)械回中功能，油門(mén)控制通常選用多轉(zhuǎn)控制器，四個(gè)主要模擬量控制通常應(yīng)具備中位微調(diào)功能，并能夠在軟件界面上實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示模擬量的準(zhǔn)確位置。

②布置。根據(jù)操縱員通常使用習(xí)慣，將遙控操縱桿放置于右手操作區(qū)域，便于在進(jìn)行人工干預(yù)或遙控不影響左手區(qū)域指令的發(fā)送；如果遙控操縱桿與顯示器布置在同一縱列上，則其最高位置不應(yīng)超過(guò)顯示器的最低位置，不應(yīng)阻擋操作人員的視線；通常油門(mén)控制器布置在操縱員的左手操作區(qū)域。

③功能。遙控操縱桿功能上的容錯(cuò)設(shè)計(jì)，主要是解決操作人員可通過(guò)觸覺(jué)正確辨識(shí)操縱桿信息的問(wèn)題，因此操縱桿在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)大量采用觸覺(jué)編碼設(shè)計(jì)。另外，遙控操縱桿應(yīng)具有功能啟動(dòng)鍵或鎖定機(jī)構(gòu)，減少因?yàn)檎`碰操縱桿而帶來(lái)的安全隱患；各桿的零位限位器應(yīng)具有一定的摩擦阻力，操作時(shí)需要施加一定力度才能滑動(dòng)，避免操作其他桿位或指令時(shí)的無(wú)意觸碰。操縱桿上的按鍵應(yīng)具有位置編碼、大小編碼或形狀編碼等可以觸覺(jué)辨識(shí)的編碼形式，零位限位器應(yīng)具有標(biāo)注編碼或顯示反饋，方便操縱員快速、準(zhǔn)確地適應(yīng)操縱桿。

4)緊急情況使用指令容錯(cuò)設(shè)計(jì)

①界定。應(yīng)嚴(yán)格界定緊急情況下使用的指令，緊急指令鍵不宜過(guò)多，并且保證所有的緊急指令鍵在軟件控制界面上也具有同樣功能的軟件控制鍵。

②布置。緊急情況使用的指令應(yīng)位于操縱員雙手不能隨意觸碰但便于操作的位置。

將單因素分析結(jié)果中P＜0.05的因素CHO、HGB、中醫(yī)證型納入多因素分析，分析結(jié)果顯示CHO＞5.18 mmol/L、HGB＜120 g/L、氣血兩虛證不是CRPC患者無(wú)進(jìn)展生存的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（P＞0.05），見(jiàn)表4。

③設(shè)計(jì)。緊急情況使用指令設(shè)計(jì)的核心要求是：快速、準(zhǔn)確、受保護(hù)。緊急情況使用的指令應(yīng)采用啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、解鎖裝置或保護(hù)蓋設(shè)計(jì)等防誤碰手段，并且這類指令鍵應(yīng)有明顯的狀態(tài)反饋，方便操縱員及時(shí)準(zhǔn)確的了解該指令鍵的工作狀態(tài)。

1.3.3控制站操作界面容錯(cuò)布局設(shè)計(jì)

無(wú)人機(jī)操縱員通過(guò)控制站操作軟件界面或面板將遙控指令發(fā)送給飛機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的控制，因此是否發(fā)送了正確的指令以及指令是否能夠正確發(fā)送關(guān)系著無(wú)人機(jī)的安全。提高操作界面布局的科學(xué)性、合理性，在一定程度將有利于減少操作的失誤。

1)布局原則

合理的操作平臺(tái)布置可以有效地降低發(fā)生誤操作的概率。操作界面布局要遵循人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)原理，通常遵循以下四個(gè)原則：

①安全性原則。采用設(shè)備的功能模塊化布局，可以使人機(jī)界面更加合理、具有邏輯性，避免操縱人員的誤動(dòng)作。

②高效性原則。在現(xiàn)代大型客機(jī)上普遍采用多功能綜合電子顯示系統(tǒng)，同時(shí)，安裝集聲音、燈光、文字一體的綜合告警系統(tǒng)。

③舒適性原則。在操縱界面的視覺(jué)設(shè)計(jì)上，應(yīng)注意界面要形狀規(guī)則、拐角圓滑平整，顯示器、儀表、設(shè)備的布置要和諧而有規(guī)律，色彩要和諧統(tǒng)一，光亮度要柔和。

④重要性原則。重要的控制鍵應(yīng)安排在操作者操作或認(rèn)讀最為方便的區(qū)域。

2)操作軟件界面容錯(cuò)布局設(shè)計(jì)

影響人機(jī)界面可靠性的因素主要有：操作人員的技能以及與他人的合作能力、信息傳遞的可靠性和環(huán)境。其中信息傳遞的可靠性就涵蓋了操縱界面的設(shè)計(jì)可靠性，以提高在人機(jī)交互過(guò)程中的信息雙向傳遞的可靠性。

①功能分區(qū)。為了使操作人員能夠迅速而正確地使用種類不一、功能繁多的指令，同時(shí)能夠快速準(zhǔn)確地獲取遙測(cè)信息，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站操作軟件界面在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行功能分區(qū)，提高界面的信息交互效率，如表2所示。

表2　操作軟件界面功能分區(qū)設(shè)計(jì)

②布局合理。在進(jìn)行界面布局時(shí)，為了避免使用過(guò)程中操縱員判斷和使用上的錯(cuò)誤，飛行儀表的布局宜采用T字型分布原則。觀察頻率最高的儀表可布置于儀表板的正中，如地平儀，地平儀左邊是速度表，右邊是高度表，三指標(biāo)基本處于一條水平線，綜合觀察它們的指示可了解飛機(jī)的縱向運(yùn)動(dòng)。地平儀下邊可布置航道羅盤(pán)，與地平儀構(gòu)成垂直線，綜合觀察它們的指示可了解飛機(jī)的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。T字型布局可高效顯示飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，且與人的使用習(xí)慣一致。

③優(yōu)化設(shè)計(jì)?？刂普拒浖缑嬖O(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮顯示畫(huà)面的清晰度和邏輯性，這樣既能提高界面的可靠性，也不會(huì)造成操縱員錯(cuò)覺(jué)，提高操作安全性。由于顯示信息的多樣性和復(fù)雜性，還應(yīng)采用不同顏色對(duì)這些信息分類顯示，提升操縱人員的視覺(jué)識(shí)別效率。在信息本體顏色已定情況下，界面背景色的優(yōu)化選擇很重要。研究表明，用黑色作為背景色，在顏色組合識(shí)別效率方面顯著優(yōu)于其他顏色。

④切換設(shè)計(jì)?？刂普静僮飨到y(tǒng)集合了遙控操縱桿、軟件界面和控制面板，三者在飛行起降過(guò)程中的分工不同，應(yīng)定義它們之間的切換優(yōu)先等級(jí)，實(shí)現(xiàn)良好切換，增加起降的安全性。軟件界面應(yīng)具有最高優(yōu)先級(jí)，可控制車(chē)內(nèi)、外控制權(quán)的切換。

3)控制面板容錯(cuò)布局設(shè)計(jì)

考慮到人體尺寸和運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特性等因素，通常將控制面板布置在操作者正前方的位置，該位置又可劃分成4個(gè)區(qū)域(見(jiàn)圖2)，在設(shè)計(jì)控制面板位置布局時(shí)，要根據(jù)實(shí)際操作的重要性將控制面板的各功能鍵布置于這四個(gè)區(qū)域內(nèi)。

1區(qū)：主要控制鍵布置區(qū)2區(qū)：緊急控制鍵和精確調(diào)節(jié)的次要控制鍵布置區(qū)3區(qū)：其它次要控制鍵的可取限度區(qū)4區(qū)：次要控制鍵最大布置區(qū)圖2　無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站面板位置布局

需要說(shuō)明的是，該圖中區(qū)域的劃分適合于大型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的控制站，小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的控制站可以按該區(qū)域進(jìn)行劃分，但尺寸上可以有所調(diào)整。

另外，控制面板和與之相關(guān)的顯示器之間的關(guān)系應(yīng)該是明顯和不模糊的，控制面板通常在相關(guān)顯示器的下方或右側(cè)，使操作人員在使用時(shí)其手臂不會(huì)遮擋顯示器，從而減小犯錯(cuò)幾率。[9]

2　結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)操作容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成為武器裝備系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用，尤其是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站的研發(fā)與應(yīng)用的重要技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)比較缺乏這方面的基礎(chǔ)理論、實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究。我國(guó)無(wú)人機(jī)操作容錯(cuò)控制技術(shù)整體落后于發(fā)達(dá)國(guó)家水平。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制站未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)將是一站多機(jī)[7]，更進(jìn)一步是發(fā)展通用控制站，以提高無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的互操作性和操作人員訓(xùn)練效率。這將對(duì)控制站的設(shè)計(jì)提出更高挑戰(zhàn)，而控制站的容錯(cuò)能力亦顯得更為突出。開(kāi)展無(wú)人機(jī)控制站操作容錯(cuò)控制技術(shù)研究，為操縱員提供更為人性化的操作平臺(tái)，將在未來(lái)的試驗(yàn)、飛行中極大地減少由于操作失誤引起的飛行事故，提高無(wú)人機(jī)系統(tǒng)使用的安全性，減少系統(tǒng)損失。

[1]吳益明，盧京潮．無(wú)人機(jī)地面控制站系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J]．航空精密制造技術(shù)，2006，42(3)：48-53．

[2]羅珊，陳睿璟，路引，等.便攜式地面測(cè)控系統(tǒng)[J].兵工自動(dòng)化，2012，31(8)：14-16.

[3]Zhang Wen,QIN Guo-SHun.Design of UAV ground control station[C].International Conference on Remote Sensing(ICRS)，2010：383-387.[4]吳益民．無(wú)人機(jī)遙控遙測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理研究口[J]．計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2006，14(5)：681-694．

[5]朱建新，張秋陽(yáng)，謝習(xí)華.某型無(wú)人機(jī)地面站軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2011,31(4)：164-168.

[6]張治生，陳懷民，吳成富，等.無(wú)人機(jī)地面站控制臺(tái)軟件設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù)，2007,26(4)：74-76.

[7]周焱.無(wú)人機(jī)地面站發(fā)展綜述[J].航空電子技術(shù)，2010：41(1)：1-6.

[8]GJB/Z 102-1997 軟件可靠性和安全性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn),1997.

[9]GJB 2873—1997軍事裝備和設(shè)施的人機(jī)工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn),1997.

Fault-tolerant Operation Technology of UAS Control Station

ZHANG Cui-ping,WANG Hong-lun,SHA Fei,ZHENG Li-li

(Research Institute of Unmanned Aerial Vehicle,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100191,China)

The project is developed on putting forward key techniques through researching the fault-tolerant operation technology on UAS control station at home and abroad and analyzing vast experience gained from actual operation.The key techniques include fault-tolerant design requirement of software，fault-tolerant design requirement of the control station panel and the fault-tolerant design requirement of operation interface.Aiming at the above-mentioned three key techniques,the design requirements are provided in detail,which include the design bases and principles.The results of the project is a reference to the fault-tolerant design on UAS control station.

UAV; control station; fault-tolerant operation

1673-3819(2016)05-0123-04

2016-04-15

2016-05-19

張翠萍(1979-)，女，廣西桂林人，碩士，工程師，研究方向?yàn)闊o(wú)人機(jī)導(dǎo)航飛控系統(tǒng)。

王宏倫(1977-)，男，博士，研究員，博士生導(dǎo)師。

沙飛(1979-)，男，碩士，工程師。

鄭麗麗(1984-)，女，碩士，工程師。

V279

ADOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.05.027