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Built with Qt

Avilus

新一代军民两用无人机的可认证 GUI

经认证的高性能人机界面(HMI),适用于军民两用无人机

90%

UI代码减少

50%

原型制作周期缩短

1

适用于 Windows 和 Linux 的代码库

Avilus 是一家德国制造商,同时也是经过认证的运营方,专注于新一代军民两用无人驾驶航空器。其无人机用于医疗后送、物流、情报、监控及支援任务,载荷与航程都超出小型无人机,同时避开了经认证的有人驾驶航空所带来的成本与复杂性。


产品线以三款平台为核心:用于医疗后送的Grille 六旋翼无人机 、用于物流的Wespe 旋翼无人机 ,以及用于监控的Bussard 固定翼机。


三款机型共用同一套地面控制段。该控制段的人机界面(HMI),以及舱内操作员与患者之间的通信应用,均基于 Qt 开发。

在航空领域,我们开发的任何东西都必须经过认证。这些流程本身就设计得又慢又贵。有了 Qt,我们给系统上新功能,真的快了很多。

Avilus 任务控制负责人 Florian Schwaiger

Qt 解决方案亮点

可追溯:每一个实现决策都能对应到认证要求

低延迟:飞行仪表、传感器遥测数据与视频流实时呈现

跨平台:一次开发,同时覆盖 Windows 与 Linux

RasCoreGround_Facts_Studio_01

航空系统的操作员界面

为航空系统构建操作员界面,要求每一行代码都能追溯到一条系统需求。Avilus 任务控制负责人、工程博士 Florian Schwaiger 解释道:

可追溯性意味着每一个实现决策都必须清晰地对应到一项认证要求,因为航空系统要经过严格的审批流程。

此外,航空应用还需要在真实飞行条件下实现高性能、高帧率、低延迟的可视化。

对飞行仪表和传感器遥测数据来说,低延迟可视化必不可少。尤其是用于精准着陆的实时视频画面,送达操作员的过程中不能有任何由框架本身带来的延迟。他接着说。

Avilus 需要一个 HMI 框架,能同时满足这几项高要求。

了解有关 Qt 在航空航天与国防领域的更多信息

用了 Qt,我们的代码库变得非常好读。主窗口我们是用 QML 实现的,代码精简到我可以把每一部分都直接对应到相应的需求上。和之前用的技术相比,QML 实现让用户界面的代码量减少了大约 90%。

Avilus 任务控制负责人 Florian Schwaiger

RasCoreGround_Facts_Studio_04

Qt 的可追溯性与代码透明度

在统一采用 Qt 之前,Avilus 评估过多个框架。起决定作用的是代码清晰度 和对代码的掌控权。借助 Qt 的 QML 语言,视觉结构、呈现方式和交互行为可以写在一起,形式简洁、易读,也省去了许多同类工具链所依赖的 XML 设计文件带来的额外开销。

对我们团队来说,这不只是审美偏好。代码库精简、易读,意味着每个 UI 元素都能直接关联到对应的系统要求。准备认证材料时,这是巨大的优势。Florian 说道。

与 Avilus 团队测试过的其他框架相比,代码的清晰、精简和透明是 Qt 突出的差异化优势。

选 Qt 的主要理由是,代码库管起来舒服多了。真心觉得这套代码是我们自己的。Florian 说。

开发上另一个主要挑战是,所有显示信息都必须做到极低延迟,视频流尤其如此。我们需要的是高性能、高帧率、低延迟的可视化。

Avilus 任务控制负责人 Florian Schwaiger

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高性能渲染

Avilus 地面控制系统中的操作员显示界面,必须满足两种不同的性能要求。

飞机在近距离以外作业时,飞行员依靠仪表飞行,包括地平仪、高度、速度和导航数据,这些显示必须实时更新,没有可察觉的滞后。而在较近距离作业时(例如执行医疗后送任务),还会加入实时视频流,辅助精准着陆。

两种情况下的要求是一样的:框架本身不能增加任何额外延迟。Florian表示。

网络和无线电链路的延迟,是远程操作中可以接受的客观限制;

但渲染层引入的任何延迟都不行。Qt 直接满足了这一要求。

集成过程中,团队遇到了一些配置问题。Qt 技术支持团队给出了可行的解决方案,实现了任务配置文件所要求的最低延迟。

Qt 技术支持团队会主动先帮我们复现问题、再找解决办法,哪怕我们自己都还没把问题说清楚。说句实在话:简单的问题我是不会去找技术支持的。Florian 说道。

做快速原型的话,我的感觉是开发迭代时间缩短了大约 50%。以前一个新功能从实现、构建到验证,差不多要一天;现在用 Qt,同样的流程大概半天就够了。

Avilus 任务控制负责人 Florian Schwaiger

Video Thumbnail

团队效率与工作流优化

采用 Qt 后,新功能的原型开发周期缩短了约 50%。

实现一个新功能、完成构建、再到目标硬件上验证,以前要整整一天,现在一半时间就能搞定。Florian 说。Florian 表示。

做视觉布局原型时,开发周期必须非常紧凑。QML Preview功能进一步压缩了单次迭代:过去每改一次布局要构建两分钟,现在几秒钟就能看到效果。

只要知道新功能能做到 30 秒迭代一轮,整个开发节奏就真的快起来了。他继续说道。

此外还有 Qt 广为人知的跨平台能力,让新旧两代系统的维护时间减半。

同一个 Qt 项目,既能构建到基于 Windows 的旧款地面控制硬件上,也能构建到基于 Linux 的下一代系统上。Florian 说道。

多平台 UI 开发中常见的重复投入和代码分叉风险,也随之消除。

了解有关 Qt 框架的更多信息

Avilus 的 Qt 技术栈

Qt Quick 地面控制 HMI 的主要用户界面框架
Qt Multimedia 精准着陆作业中的低延迟视频流
Qt WebEngine 将第三方 Web 应用集成到操作员控制台
Qt Design Studio 用户界面应用的前期设计与项目启动
Qt Creator 日常开发环境
Qt QML Language Server 既可在 Qt Creator 内使用,也可独立运行,覆盖整个 QML 代码库的代码智能与重构

avilus logo

关于Avilus

Avilus是一家德国制造商,同时也是经过认证的运营方,专注于新一代军民军民两用无人机。其无人机用于医疗后送、物流、情报、监视及支援任务,载荷与航程都超出小型无人机,同时避开了经认证的有人驾驶航空所带来的成本与复杂性。

Avilus 持有德国联邦航空局依据《欧盟第 2019/947 号条例》颁发的轻型无人机运营人证书(Light UAS Operator Certificate, LUC),是欧洲航空安全局(EASA)空域内少数几家获准独立规划、审批并执行无人机任务的运营方之一。产品线以三款平台为核心:用于医疗后送的 Grille 六旋翼无人机、用于物流的 Wespe 旋翼无人机,以及用于监视的 Bussard 固定翼无人机。

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