基于RTI-DDS的无人机地面站通信系统研究与设计

摘要

现代无人机系统正朝着集群化，智能化，网络化的方向发展，使得作为无人机系统“大脑”的地面站控制系统需要完成的功能也越来越复杂，数据传输量也越来越大，对通信的实时性和吞吐量提出了更高的要求。并且网络化的发展也促使构建一个网络中心的趋势越来越明显。因此构建一个分布式的通信网络对于无人机地面站系统而言至关重要。而国内现有的无人机地面站系统大多是一站式控制，地面站控制计算机大多只有一台，已经无法满足未来无人机系统的需求。基于此，本文构建了一个基于RTI-DDS消息中间件的分布式无人机地面站系统，研究了一种基于RTI-DDS的消息中间件解决无人机地面站系统软件通信的方法。
　　（1）本文先对RTI公司开发的DDS消息中间件的工作原理、开发流程、通信协议等进行了详细的分析，在此基础上总结了RTI-DDS在实时性、吞吐量、可靠性、易裁剪性等方面的优势。
　　（2）对于实际的地面站系统来说，数据传输非常复杂。对性能的要求也比较高。因此本文对RTI-DDS的实时性和吞吐量方面的性能做了一些评估测试。接下去构建了一个地面站系统的数据通信模型，在模型的基础上提出了一系列数据传输方面的性能指标。利用实验模拟数据通信过程，用实验结果评估在现有的软硬件环境下地面站的通信性能。
　　（3）本文接下去设计了地面站系统的总体方案，包括软件结构、硬件结构、地面站布局。重点介绍了各个软件的数据通信接口描述表和实现技术、地面站数据存储描述表和存储技术。最后描述了基于windows套接字方式进程间通信的技术及实现方案。
　　从实际的实验结果来看，RTI-DDS具有比较优越的实时性和吞吐量性能。并且能满足无人机地面站通信系统的需求。从实际运行结果看，地面站通信过程运行稳定，快速。

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第一章 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作

1.4本章小结

第二章 消息中间件RTI-DDS

2.1 RTI-DDS工作原理

2.2 RTI-DDS特点

2.3 本章小结

第三章 分布式消息中间件RTI-DDS性能和可靠性研究

3.1 分布式地面站软件系统框架

3.2 RTI-DDS实时性研究

3.3 RTI-DDS吞吐量研究

3.4 地面站系统数据通信仿真

3.5 本章小结

第四章 无人机地面站系统设计

4.1 地面站系统硬件组成与结构

4.2 地面站系统软件组成与结构

4.3 基于RTI-DDS的分布式数据通信模块设计

4.4 地面站系统数据存储

4.5 基于WinSocket的软件进程通信

4.6 本章小结

第五章 总结和展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果