專利名稱：一種通用化可配置無人機(jī)地面站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無人機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無人機(jī)地面站設(shè)計(jì)，具體是指一種用于實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃、姿態(tài)控制和任務(wù)設(shè)備控制的綜合控制平臺。
背景技術(shù)：
無人機(jī)地面站主要完成對無人機(jī)的指揮和控制，主要包括對鏈路的監(jiān)控、對飛行器平臺的監(jiān)控、對任務(wù)載荷的控制、無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃、信息處理與分發(fā)，是無人機(jī)操作手執(zhí)行飛行任務(wù)的主要場所。操作手依靠地面站顯示的信息和自身的經(jīng)驗(yàn)來獲取各類飛行信息，通過地面站的控制接口來操縱無人機(jī)和任務(wù)載荷。因?yàn)樵诟叨染o張的情況下，操縱手往往只是把直觀感知到的信息作為認(rèn)知判斷和操作的基礎(chǔ)，這就要求無人機(jī)地面站在滿足功 能需求和維護(hù)需求的基礎(chǔ)上，應(yīng)符合無人機(jī)操縱手的心理特點(diǎn)，為無人機(jī)操縱手提供更直觀的信息；無人機(jī)執(zhí)行的任務(wù)大都是長時(shí)間的監(jiān)控，這就要求無人機(jī)地面站的布局和尺寸盡量符合操縱手的身體特征和操縱習(xí)慣，以減輕其在長時(shí)間執(zhí)行任務(wù)時(shí)的疲勞程度?，F(xiàn)有的無人機(jī)地面站多采用普通的二維前視顯示，給操縱手的沉浸感不強(qiáng)，不能給缺乏自身體驗(yàn)的無人機(jī)操縱手提供更直觀的信息；現(xiàn)有的無人機(jī)地面站較少關(guān)注操縱手的生理和心理特點(diǎn)，在地面站的布局、尺寸、信息交互方式上不符合航空人機(jī)功效和操縱手的操縱習(xí)慣，在長時(shí)間監(jiān)控操縱無人機(jī)時(shí)易導(dǎo)致操縱手的疲勞和操縱品質(zhì)的下降；現(xiàn)有無人機(jī)地面站大都將任務(wù)控制和飛行控制分開，分成任務(wù)控制席和飛行控制席兩部分，由兩人完成，但無人機(jī)的飛行自主化逐漸提高，一個人完全可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)飛控和任控；現(xiàn)有的無人機(jī)地面站大多只適用于某一種型號的無人機(jī)，各個模塊之間耦合嚴(yán)重，不能方便地更換相應(yīng)的模塊以控制不同型號的無人機(jī)，造成了對每種型號的無人機(jī)都得重新設(shè)計(jì)一個無人機(jī)地面站，不利于無人機(jī)的發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)也造成了重復(fù)性建設(shè)，浪費(fèi)人力物力資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是給出一種新型的無人機(jī)地面站，在考慮到無人機(jī)操縱手的心理和生理特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，很好的解決了飛行控制和任務(wù)控制的綜合問題，以及操縱手的立體信息感知問題和長時(shí)間操縱易疲勞的問題；本發(fā)明采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，可以快速更換相應(yīng)模塊以適應(yīng)不同型號無人機(jī)的要求，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)地面站的通用化，減少了重復(fù)建設(shè)。本發(fā)明提供的一種通用化可配置無人機(jī)地面站，所述的地面站包括飛行器適配模塊、訓(xùn)練通信模塊、飛行通信模塊、HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語音識別與告警模塊、語音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊、任務(wù)規(guī)劃模塊、電子飛行信息模塊、多點(diǎn)觸摸模塊、內(nèi)部通信模塊和數(shù)據(jù)庫模塊，其中任務(wù)規(guī)劃模塊、HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語音識別與告警模塊、電子飛行信息模塊、多點(diǎn)觸摸模塊部署在計(jì)算機(jī)A上，飛行通信模塊、訓(xùn)練通信模塊、飛行器適配模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、語音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊部署在計(jì)算機(jī)B上，內(nèi)部通信模塊同時(shí)部署在兩臺計(jì)算機(jī)上，以保證兩臺計(jì)算機(jī)的通信；計(jì)算機(jī)A和計(jì)算機(jī)B通過STP雙絞網(wǎng)線連接到路由器,計(jì)算機(jī)A通過3個mini display port驅(qū)動多點(diǎn)觸摸模塊，并通過對三個多點(diǎn)觸摸顯示器的形式實(shí)現(xiàn)與用戶的溝通；HOTAS操縱握桿及腳蹬、音箱和麥克通過USB接口接入計(jì)算機(jī)A，并分別對應(yīng)計(jì)算機(jī)A中的HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語音識別與告警模塊；計(jì)算機(jī)B通過HDMI 口驅(qū)動3D顯示器，所述的3D顯示器對應(yīng)計(jì)算機(jī)B內(nèi)部的3D視景顯示模塊，語音和視頻采集模塊使用的監(jiān)控?cái)z像頭和麥克通過USB接入計(jì)算機(jī)B ;鍵盤和鼠標(biāo)連接到KVM切換器上，通過快捷鍵在計(jì)算機(jī)A和計(jì)算機(jī)B之間隨時(shí)切換。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本發(fā)明無人機(jī)地面站前視顯示可以采用3D或2D圖形數(shù)據(jù)顯示，在普通的二維信息的基礎(chǔ)上能夠?yàn)椴倏v手提供景深信息，并且可以在多個攝像頭之間靈活切換，改善了操縱手在缺少實(shí)時(shí)體驗(yàn)和復(fù)雜情形下對無人機(jī)狀態(tài)和周邊事態(tài)的充分了解和整體把握，增強(qiáng)了無人機(jī)操縱手的情景意識能力和沉浸感，縮短了認(rèn)知反應(yīng)時(shí)間，減少操縱錯誤，減輕操縱手的心理負(fù)荷；
(2)本發(fā)明無人機(jī)地面站考慮到了無人機(jī)操縱手在實(shí)際執(zhí)行任務(wù)時(shí)需長時(shí)間操縱的特點(diǎn)，在咨詢了相關(guān)方面的無人機(jī)專家和無人機(jī)操縱員的情況下，考慮到了無人機(jī)操縱手的生理特點(diǎn)，對地面站各部分尺寸、屏幕的傾斜角度、屏幕尺寸等方面進(jìn)行合理化改進(jìn)，大大提高了操縱手的舒適性；(3)本發(fā)明無人機(jī)地面站創(chuàng)新地綜合采用了的多種信息交互方式a、采用語音告警和語音識別技術(shù)。通過語音告警技術(shù)，把險(xiǎn)情、特情和操縱指令回報(bào)以人工語音的形式直接告知無人機(jī)操縱手，充分利用了無人機(jī)操縱手的聽覺感官，使無人機(jī)操縱手對特情、故障等信息的認(rèn)知時(shí)間大大縮短，將操縱手的注意力引向目標(biāo)或威脅，增強(qiáng)了無人機(jī)操縱手的情景意識能力；通過語音識別技術(shù)，不僅能夠響應(yīng)操縱手的語音詢問指令，通過耳機(jī)或外置音箱把操縱手需要的信息以語音的形式傳達(dá)給操縱手，而且能夠響應(yīng)操縱手的語音控制指令，做出相應(yīng)的操縱響應(yīng)；b、采用了多點(diǎn)觸摸的人機(jī)交互技術(shù)，新穎的操縱方式提高了操縱手的操縱能力和操縱的實(shí)時(shí)性，改善了操縱手的操縱體驗(yàn)；C、采用改進(jìn)的有人機(jī)儀表顯示布局，包括平視顯示器、前視顯示器、任務(wù)規(guī)劃顯示器、主飛行顯示器(PFD)、電子集成飛機(jī)監(jiān)控顯示器(ECAD)等綜合電子顯示系統(tǒng)，地面站儀表顯不的信息內(nèi)容、信息符號和符號格式按照航標(biāo)、國軍標(biāo)的要求實(shí)施；d、本發(fā)明無人機(jī)地面站采用握桿操縱(Hands On the Throttle andstick, HOTAS)技術(shù)，把任控和飛控集成到一套握桿中，把飛行操縱和任務(wù)操縱中需要同時(shí)完成的轉(zhuǎn)換控制器布置在飛機(jī)油門桿和駕駛桿上，以保證無人機(jī)操縱手在平時(shí)狀態(tài)能夠雙手握桿同時(shí)完成飛機(jī)控制和任務(wù)操縱等重要操作。飛行員可以握桿按壓不同的苦力帽來實(shí)現(xiàn)對飛行器平臺和任務(wù)載荷等的控制，增強(qiáng)了無人機(jī)操作手的控制能力和控制實(shí)時(shí)性；(4)本發(fā)明無人機(jī)地面站采用模塊化設(shè)計(jì)，各部分功能模塊內(nèi)聚性強(qiáng)，耦合性低，可以根據(jù)不同需求配置不同的功能模塊以適應(yīng)不同的需求。例如，可以更換不同的數(shù)據(jù)鏈終端和數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)模塊來實(shí)現(xiàn)不同頻段通信鏈路之間的切換，或是切換到模擬鏈路，接入數(shù)字飛機(jī)，對操縱手進(jìn)行模擬訓(xùn)練。


圖I :無人機(jī)地面站側(cè)視圖；圖2 :無人機(jī)地面站俯視圖；圖3 :無人機(jī)地面站前視圖；圖4:飛行顯示單元；圖5 :發(fā)動機(jī)/警告顯示單元；圖6 :系統(tǒng)信息顯示器單元；圖7:模塊交聯(lián)關(guān)系與在計(jì)算機(jī)中的分布；圖8 :實(shí)施例中采用的地面站裝置的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種通用化可配置無人機(jī)地面站。本地面站在開發(fā)方式上采用模塊化設(shè)計(jì)，各部分功能模塊內(nèi)聚性強(qiáng)，耦合性低，很好地實(shí)現(xiàn)了通用性和可配置性。主要體現(xiàn)在一方面，本地面站可以根據(jù)需要來配置不同的功能模塊以滿足實(shí)際飛行和模擬訓(xùn)練的需求；另一方面，本地面站可以根據(jù)不同型號無人機(jī)的需求來配置不同的功能模塊以實(shí)現(xiàn)對多種型號無人機(jī)的遙控遙測和模擬訓(xùn)練。本發(fā)明的地面站采用了 3D顯示技術(shù)，將雙目前置攝像頭采集到的圖像經(jīng)過處理后在地面站的3D前視顯示器上同時(shí)顯示，給操縱手提供景深信息，改善了操縱手在缺少實(shí)時(shí)體驗(yàn)和復(fù)雜情形下對無人機(jī)狀況和周邊事態(tài)的了解和把握；根據(jù)無人機(jī)操縱手的身體尺寸布局顯示器和操縱桿，操縱手可以更輕松地獲取無人機(jī)的狀態(tài)信息和操控?zé)o人機(jī)；創(chuàng)新的信息交互方式包括多點(diǎn)觸控、語音報(bào)警與識別、握桿操縱(Hands On the Throttle andstick, HOTAS)，改善了無人機(jī)操縱手的操縱體驗(yàn)，提高了操縱手的操縱品質(zhì)。本發(fā)明提供的通用化可配置無人機(jī)地面站包括飛行器適配模塊、訓(xùn)練通信模塊、飛行通信模塊、HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語音識別與告警模塊、語音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊、任務(wù)規(guī)劃模塊、電子飛行信息模塊、多點(diǎn)觸摸模塊、內(nèi)部通信模塊和數(shù)據(jù)庫模塊等多個功能模塊，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)需求選擇不同的功能模塊，各個模塊的交聯(lián)關(guān)系及在計(jì)算機(jī)中的分布如圖7所示，其中任務(wù)規(guī)劃模塊、HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語音識別與告警模塊、電子飛行信息模塊、多點(diǎn)觸摸模塊部署在計(jì)算機(jī)A上，飛行通信模塊、訓(xùn)練通信模塊、飛行器適配模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、語音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊部署在計(jì)算機(jī)B上，內(nèi)部通信模塊同時(shí)部署在兩臺計(jì)算機(jī)上，以保證兩臺計(jì)算機(jī)的通信。如圖I 圖3所示，計(jì)算機(jī)Al和計(jì)算機(jī)B2通過STP雙絞網(wǎng)線連接到路由器，計(jì)算機(jī)Al通過3個mini display port驅(qū)動多點(diǎn)觸摸模塊,并通過對三個多點(diǎn)觸摸顯示器3的形式實(shí)現(xiàn)與用戶的溝通。HOTAS操縱握桿4及腳蹬5、音箱6和麥克通過USB接口接入計(jì)算機(jī)Al，并分別對應(yīng)計(jì)算機(jī)Al中的HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語音識別與告警模塊；計(jì)算機(jī)B2通過HDMI 口驅(qū)動3D顯示器7，所述的3D顯示器7對應(yīng)計(jì)算機(jī)B2內(nèi)部的3D視景顯示模塊，語音和視頻采集模塊使用的監(jiān)控?cái)z像頭和麥克通過USB接入計(jì)算機(jī)B2。鍵盤和鼠標(biāo)8連接到KVM切換器上，通過快捷鍵可以在計(jì)算機(jī)Al和計(jì)算機(jī)B2之間隨時(shí)切換。上述的地面站裝置可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通信和外部通信兩種通信方式，所述的內(nèi)部通信通過將內(nèi)部通信模塊嵌入到每個需要內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦蛑袑?shí)現(xiàn)；外部通信是指地面站與被控對象(真實(shí)無人機(jī)或模擬的數(shù)字無人機(jī))之間的通信，飛行器適配模塊可以針對不同的訓(xùn)練模式(真實(shí)飛行或模擬訓(xùn)練)選擇不同的外部通信模塊。當(dāng)實(shí)際情況是真實(shí)飛行時(shí)，夕卜部通信應(yīng)選擇飛行通信模塊，地面站與無人機(jī)之間的通信通過數(shù)字傳輸?shù)孛娼K端和圖像傳輸?shù)孛娼K端來實(shí)現(xiàn)；當(dāng)選擇模擬訓(xùn)練時(shí)，外部通信應(yīng)選擇訓(xùn)練通信模塊，運(yùn)行模擬數(shù)字飛機(jī)的計(jì)算機(jī)應(yīng)通過STP雙絞網(wǎng)線連接到路由器。各模塊之間的具體連接和工作過程如下所述的飛行器適配模塊可以進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路的選擇，數(shù)據(jù)鏈路包括虛擬鏈路和真實(shí)鏈路。根據(jù)實(shí)際需要，模擬訓(xùn)練時(shí)選擇虛擬鏈路，通過訓(xùn)練通信模塊實(shí)現(xiàn)地面站對數(shù)字飛機(jī)的遙控遙測；真實(shí)飛行時(shí)選擇真實(shí)鏈路，通過飛行通信模塊實(shí)現(xiàn)地面站對真實(shí)飛機(jī)的遙控遙測。地面站選擇模擬訓(xùn)練模式時(shí)，訓(xùn)練通信模塊實(shí)現(xiàn)地面站與數(shù)字飛機(jī)之間的通信。此時(shí)，地面站的兩臺計(jì)算機(jī)通過交換機(jī)與一個或多個數(shù)字飛機(jī)進(jìn)行物理連接，數(shù)字飛機(jī)通 過UDP單播的方式將無人機(jī)仿真數(shù)據(jù)分發(fā)到地面站的接收端中，地面站將接收到的操縱指令再通過UDP單播的通信方式發(fā)送到相應(yīng)的數(shù)字飛機(jī)中。訓(xùn)練通信模塊中之所以采用UDP單播的通信方式，而不采用TCP方式，是為了逼真地模擬地面站與真實(shí)飛機(jī)之間的鏈路延遲、丟包率和誤碼率。UDP單播通信方式的通信類繼承自MFC的基本類CAsyncSocket類，CAsyncSocket類將與套接字相聯(lián)系的windows消息以回調(diào)函數(shù)的形式來表示，因此它帶來的好處是程序員無需自行處理winsock的I/O模型。CAsyncSocket對winsock API逐個進(jìn)行包裝，為網(wǎng)絡(luò)的高級編程提供更強(qiáng)的功能和更大的靈活性。當(dāng)飛機(jī)適配模塊選擇真實(shí)鏈路時(shí)，飛行通信模塊用于地面站與真實(shí)無人機(jī)進(jìn)行通信。此時(shí)，地空數(shù)據(jù)鏈的地面終端與機(jī)載終端的所有數(shù)據(jù)通信都是通過串口通信經(jīng)由無線電數(shù)傳電臺實(shí)現(xiàn)的。飛行通信模塊的串口通信采用CSerialPort類實(shí)現(xiàn)，遙控指令組幀通過串口發(fā)送出去，并實(shí)時(shí)接收無人機(jī)發(fā)送的遙測數(shù)據(jù)并通知主線程解析并更新電子儀表系統(tǒng)模塊。選用了 Remon Spekreijse提供的基于多線程的串口通信類CSerialPort類,該類為多線程串口編程工具類，該類在打包時(shí)，不需要加入其他的文件，而且函數(shù)都是開放透明的，使用起來非常的方便。而且可以根據(jù)實(shí)際要求加以改進(jìn)，增加了串口編程的靈活性。
所述的內(nèi)部通信模塊用于實(shí)現(xiàn)地面站的內(nèi)部計(jì)算機(jī)A和計(jì)算機(jī)B之間的通信。地面站內(nèi)部的兩臺計(jì)算機(jī)通過路由器實(shí)現(xiàn)物理連接，并通過內(nèi)部通信模塊的UDP/IP方式實(shí)現(xiàn)通信，但并不模擬鏈路延遲、丟包率和誤碼率。握桿操縱(Hands On the Throttle and stick, HOTAS)及腳瞪操縱數(shù)據(jù)采集模塊采用DirectX和微軟的多媒體微系統(tǒng)(MMsystem)技術(shù)，將HOTAS及腳蹬的油門、縱向桿量、橫向桿量、腳蹬位移、自定義任務(wù)苦力帽等搖桿指令信號采集到計(jì)算機(jī)A內(nèi)存中，并經(jīng)過計(jì)算機(jī)量到物理量的轉(zhuǎn)換后，通過內(nèi)部通信模塊發(fā)送給飛行器適配模塊，并通過訓(xùn)練通信模塊發(fā)送給數(shù)字飛機(jī)，或通過飛行通信模塊發(fā)送給真實(shí)無人機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)的姿態(tài)、位置以及任務(wù)載荷的遙控。物理量和計(jì)算機(jī)量地?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換統(tǒng)一采用無符號比例整型數(shù)。原始公式如下
物JlS真值-物理fi下限—計(jì)算機(jī)表達(dá)值 物理S上限-物現(xiàn)STF限—計(jì)算機(jī)農(nóng)達(dá)范圍從物理量到計(jì)算機(jī)表達(dá)值的轉(zhuǎn)換公式為
權(quán)利要求
1.一種通用化可配置無人機(jī)地面站，其特征在于所述的地面站包括飛行器適配模塊、訓(xùn)練通信模塊、飛行通信模塊、HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語音識別與告警模塊、語音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊、任務(wù)規(guī)劃模塊、電子飛行信息模塊、多點(diǎn)觸摸模塊、內(nèi)部通信模塊和數(shù)據(jù)庫模塊，其中任務(wù)規(guī)劃模塊、HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語音識別與告警模塊、電子飛行信息模塊、多點(diǎn)觸摸模塊部署在計(jì)算機(jī)A上，飛行通信模塊、訓(xùn)練通信模塊、飛行器適配模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、語音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊部署在計(jì)算機(jī)B上，內(nèi)部通信模塊同時(shí)部署在兩臺計(jì)算機(jī)上，以保證兩臺計(jì)算機(jī)的通信；計(jì)算機(jī)A和計(jì)算機(jī)B通過STP雙絞網(wǎng)線連接到路由器,計(jì)算機(jī)A通過3個mini display port驅(qū)動多點(diǎn)觸摸模塊，并通過對三個多點(diǎn)觸摸顯示器的形式實(shí)現(xiàn)與用戶的溝通；H0TAS操縱握桿及腳蹬、音箱和麥克通過USB接口接入計(jì)算機(jī)A，并分別對應(yīng)計(jì)算機(jī)A中的HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語音識別與告警模塊；計(jì)算機(jī)B通過HDMI 口驅(qū)動3D顯示器，所述的3D顯示器對應(yīng)計(jì)算機(jī)B內(nèi)部的3D視景顯示模塊，語音和視頻采集模塊使用的監(jiān)控?cái)z像頭和麥克通過USB接入計(jì)算機(jī)B ;鍵盤和鼠標(biāo)連接到KVM切換器上，通過快捷鍵在計(jì)算機(jī)A和計(jì)算機(jī)B之間隨時(shí)切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種通用化可配置無人機(jī)地面站，其特征在于所述的飛行器適配模塊用于進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路的選擇，數(shù)據(jù)鏈路包括虛擬鏈路和真實(shí)鏈路；模擬訓(xùn)練時(shí)選擇虛擬鏈路，通過訓(xùn)練通信模塊實(shí)現(xiàn)地面站對數(shù)字飛機(jī)的遙控遙測；真實(shí)飛行時(shí)選擇真實(shí)鏈路，通過飛行通信模塊實(shí)現(xiàn)地面站對真實(shí)飛機(jī)的遙控遙測。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種通用化可配置無人機(jī)地面站，其特征在于地面站選擇模擬訓(xùn)練模式時(shí)，訓(xùn)練通信模塊實(shí)現(xiàn)地面站與數(shù)字飛機(jī)之間的通信，此時(shí)，地面站的兩臺計(jì)算機(jī)通過交換機(jī)與一個或多個數(shù)字飛機(jī)進(jìn)行物理連接，數(shù)字飛機(jī)通過UDP單播的方式將無人機(jī)仿真數(shù)據(jù)分發(fā)到地面站的接收端中，地面站將接收到的操縱指令再通過UDP單播的通信方式發(fā)送到相應(yīng)的數(shù)字飛機(jī)中；當(dāng)飛機(jī)適配模塊選擇真實(shí)鏈路時(shí)，飛行通信模塊用于地面站與真實(shí)無人機(jī)進(jìn)行通信，此時(shí)，地空數(shù)據(jù)鏈的地面終端與機(jī)載終端的所有數(shù)據(jù)通信都是通過串口通信經(jīng)由無線電數(shù)傳電臺實(shí)現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種通用化可配置無人機(jī)地面站，其特征在于=HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊采用DirectX和微軟的多媒體微系統(tǒng)技術(shù)，將HOTAS及腳蹬的油門、縱向桿量、橫向桿量、腳蹬位移、自定義任務(wù)苦力帽搖桿指令信號采集到計(jì)算機(jī)A內(nèi)存中，并經(jīng)過計(jì)算機(jī)量到物理量的轉(zhuǎn)換后，通過內(nèi)部通信模塊發(fā)送給飛行器適配模塊，并通過訓(xùn)練通信模塊發(fā)送給數(shù)字飛機(jī)，或通過飛行通信模塊發(fā)送給真實(shí)無人機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)的姿態(tài)、位置以及任務(wù)載荷的遙控。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種通用化可配置無人機(jī)地面站，其特征在于所述的語音識別與告警模塊包括語音識別子模塊和語音告警子模塊；所述的語音識別子模塊通過麥克采集操縱手語音指令，通過與本模塊內(nèi)預(yù)置的語音庫中的預(yù)存指令比較，識別并響應(yīng)操縱手的指令；所述的語音告警子模塊實(shí)時(shí)地對仿真遙測數(shù)據(jù)或?qū)嶋H飛行遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到需要操縱手注意或立即處置的數(shù)據(jù)時(shí)，通過音箱發(fā)出警報(bào)信號，點(diǎn)亮警示燈，并在電子飛行儀表模塊相應(yīng)位置顯示警報(bào)信息及相應(yīng)的處置建議。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種通用化可配置無人機(jī)地面站，其特征在于所述的語音和視頻采集模塊用于對無人機(jī)操作手的訓(xùn)練或執(zhí)行任務(wù)的全過程進(jìn)行監(jiān)控，將采集到的音頻和視頻存儲到計(jì)算機(jī)B硬盤中，供訓(xùn)練或執(zhí)行任務(wù)之后分析與評估。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種通用化可配置無人機(jī)地面站，其特征在于所述的3D視景顯示模塊將由訓(xùn)練通信模塊得到的數(shù)字飛機(jī)的姿態(tài)和位置數(shù)據(jù)驅(qū)動vega prime生成立體視景仿真程序，并支持多個視角的切換，包括第三方視角和前視攝像頭視角；實(shí)際飛行時(shí)將通過飛行通信模塊獲得的真實(shí)視景數(shù)據(jù)經(jīng)過處理同時(shí)輸出在3D視景顯示器上；實(shí)時(shí)飛行或模擬訓(xùn)練時(shí)，直接通過內(nèi)部通信模塊接收飛機(jī)的位置和姿態(tài)等數(shù)據(jù)；回放訓(xùn)練時(shí)，直接從數(shù)據(jù)庫模塊通過內(nèi)部通信模塊將飛機(jī)的位置和姿態(tài)等數(shù)據(jù)傳遞給3D視景顯示模塊，通過3D顯示器進(jìn)行顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種通用化可配置無人機(jī)地面站，其特征在于所述的電子飛行信息模塊包括主飛行顯示單元、發(fā)動機(jī)/警告顯示單元和系統(tǒng)信息顯示單元；其中主飛行顯示單元用于顯示的主要信息有姿態(tài)、空速、高度和垂直速度，發(fā)動機(jī)/警告顯示單元包括上部區(qū)域和下部區(qū)域兩部分，上部區(qū)域用于指示發(fā)動機(jī)的參數(shù)、滑油、燃油和襟翼/縫翼位置，下部區(qū)域用于顯示記憶信息；系統(tǒng)信息顯示器單元提供飛機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)，可分為兩個主要部分上半?yún)^(qū)顯示各系統(tǒng)頁面，飛機(jī)系統(tǒng)的簡圖；下半?yún)^(qū)顯示常用參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通用化可配置無人機(jī)地面站，屬于無人機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。所述的地面站包括部署在計(jì)算機(jī)A上的任務(wù)規(guī)劃模塊、HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語音識別與告警模塊、電子飛行信息模塊、多點(diǎn)觸摸模塊，和部署在計(jì)算機(jī)B上的飛行通信模塊、訓(xùn)練通信模塊、飛行器適配模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、語音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊。本發(fā)明考慮到無人機(jī)操縱手的心理和生理特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，很好的解決了飛行控制和任務(wù)控制的綜合問題，以及操縱手的立體信息感知問題和長時(shí)間操縱易疲勞的問題；本發(fā)明采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，可以快速更換相應(yīng)模塊以適應(yīng)不同型號無人機(jī)的要求，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)地面站的通用化，減少了重復(fù)建設(shè)。
文檔編號B64F1/00GK102774505SQ201210245610
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者孔令帥, 林清, 王英勛, 蔡志浩, 陳濛 申請人:北京航空航天大學(xué)