本發(fā)明屬于控制開發(fā)平臺，特別是一種多用途無人設備控制開發(fā)平臺，主要用于無人機、無人快艇、無人潛航器和防爆機器人等開發(fā)領域。

背景技術：

隨著無人機、無人快艇、無人潛航器以及防爆機器人的快速發(fā)展，各大企業(yè)與教育機構對于遠距離無線圖像傳和數(shù)據(jù)傳輸開發(fā)平臺的需求日益強烈，特別是無人機地面站的開發(fā)。

近年來無人設備的控制技術迅速發(fā)展，但與之配套的遠距離圖像傳輸設備、數(shù)據(jù)傳輸設備以及高擴展性開發(fā)平臺卻發(fā)展較為緩慢。

為此，本申請人致力于提供一種為無人設備開發(fā)公司與教育機構提供遠距離圖傳鏈路、數(shù)傳鏈路以及高防護等級與高擴展性的控制開發(fā)平臺。

技術實現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明的目的在于提供一種開發(fā)速度快、開發(fā)門檻低，能夠大大降低開發(fā)難度、開發(fā)成本和開發(fā)周期的多用途無人設備控制開發(fā)平臺。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。

一種多用途無人設備控制開發(fā)平臺，包括：

一圖像傳輸單元，用于采集無人控制設備的視頻或者圖像源信息，并將其轉換成高頻信號；

一數(shù)據(jù)傳輸單元，用于采集無人控制設備的數(shù)據(jù)信息，并將其轉換成射頻信號；

一控制處理單元，用于對來自圖像傳輸單元的高頻信號和來自數(shù)據(jù)傳輸單元的射頻信號進行處理分析和控制運算判斷，并對應顯示圖像和進行數(shù)據(jù)集中運算處理。

優(yōu)選地，所述圖像傳輸單元包括圖像發(fā)射機、機載圖傳天線、地面端圖傳天線和圖像接收機，所述圖像發(fā)射機與機載圖傳天線連接，圖像接收機與地面端圖傳天線連接，機載圖傳天線與地面端圖傳天線無線通訊連接；

其中，所述圖像發(fā)射機用于對無人控制設備的視頻或圖像信息依次進行編碼、壓縮加密、信道調(diào)制和信號放大后轉換成高頻信號，并通過機載圖傳天線發(fā)送給地面端圖傳天線；

所述圖像接收機通過地面端圖傳天線接收所述高頻信號，并對該高頻信號依次進行信道解調(diào)、解密解壓和解碼處理后發(fā)送給控制處理單元進行顯示。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸單元包括無人控制設備、機載端數(shù)傳模塊、機載數(shù)傳天線、地面端數(shù)傳天線和地面端數(shù)傳模塊，所述無人控制設備通過機載端數(shù)傳模塊與機載數(shù)傳天線連接，所述地面端數(shù)傳模塊與地面端數(shù)傳天線連接，所述地面端數(shù)傳天線與機載數(shù)傳天線無線通訊連接；

其中，所述機載端數(shù)傳模塊用于對獲取的無人控制設備數(shù)據(jù)信息進行打包編碼和調(diào)制處理后，轉換成射頻信號，通過機載數(shù)傳天線發(fā)送給地面端數(shù)傳天線；

所述地面端數(shù)傳模塊通過地面端數(shù)傳天線接收所述射頻信號，并對該射頻信號進行解調(diào)和解包校驗處理后，輸出數(shù)據(jù)到給控制處理單元進行數(shù)據(jù)集中運算處理。

優(yōu)選地，所述控制處理單元包括工控電腦、電源管理板及若干擴展塢；

所述工控電腦連接所述圖像接收機，用于對來自圖像接收機的高頻信號進行處理分析，并進行對應顯示；

所述工控電腦連接所述地面端數(shù)傳模塊，用于對來自地面端數(shù)傳模塊的射頻信號進行控制運算判斷，并對應進行數(shù)據(jù)集中運算處理；

所述若干擴展塢連接工控電腦，用于提供標準minipci-e接口、1000m網(wǎng)絡、串行232、can總線以及12v電源接口。

優(yōu)選地，所述高頻信號的頻率為315m或595m。

優(yōu)選地，所述射頻信號的頻率為845m或915m。

本發(fā)明提供的多用途無人設備控制開發(fā)平臺在實現(xiàn)自身可靠性、安全性、環(huán)境適應性、電磁兼容性、維修性、保障性和防護性的同時，可為用戶預留豐富的擴展接口以及提供強大的電能供應。本發(fā)明實現(xiàn)了快速開發(fā)軟件和開發(fā)方案，降低了智能無人控制設備的開發(fā)門檻，大大降低了用戶產(chǎn)品的開發(fā)難度、開發(fā)成本和開發(fā)周期，為智能無人設備的開發(fā)與教學注入新的活力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明多用途無人設備控制開發(fā)平臺的系統(tǒng)原理框圖；

圖2為本發(fā)明圖傳鏈路原理框圖；

圖3為本發(fā)明數(shù)傳鏈路原理框圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖1～圖3所示，本發(fā)明所述的平臺主要包括有圖像傳輸單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和控制處理單元三部分。

其中圖像傳輸單元用于采集無人控制設備的數(shù)據(jù)信息，并將其轉換成射頻信號；其包括有高清圖像發(fā)射機、機載圖傳天線、地面端圖傳天線和高清圖像接收機，所述圖像發(fā)射機與機載圖傳天線連接，圖像接收機與地面端圖傳天線連接，機載圖傳天線與地面端圖傳天線無線通訊連接(見圖1)。

高清圖像發(fā)射機用于對無人控制設備的視頻源或圖像信息依次進行h264編碼、壓縮加密、信道調(diào)制和信號放大后轉換成頻率為315m或595m的高頻信號，并通過機載圖傳天線發(fā)送給地面端圖傳天線；地面端圖傳天線接收到所述高頻信號后，通過高頻頭接收，依次對該高頻信號進行信道解調(diào)、解密解壓和h264解碼處理后發(fā)送給控制處理單元進行顯示(見圖2)。

圖像發(fā)射機將從視頻源輸出的高清圖像信號進行編碼、壓縮加密、信道調(diào)制，通過放大和濾波電路，最終以315m、595m等射頻形式向外發(fā)射。圖像接收機接收到視頻信號后，經(jīng)過高頻頭、信道解調(diào)、解密解壓、解碼，最終將視頻流以網(wǎng)絡的形式發(fā)送給電腦。電腦通過解碼軟件，將圖像在軟件上予以顯示。

其中高清圖像發(fā)射機有hdmi、vga、avi等視頻接口，能夠方便用戶根據(jù)自己攝像設備的實際情況來進行系統(tǒng)集成。而且本發(fā)明圖像發(fā)射機還具有加密功能，可以根據(jù)實際需求選擇圖像是否加密、選擇不同的加密方式，保障圖像傳輸?shù)陌踩?，降低了圖像被截獲的可能。

本實施例中圖像接收機內(nèi)嵌于控制處理單元，也可以根據(jù)用戶的需求予以拆除，更換用戶自己的圖傳鏈路。圖像接收設備內(nèi)嵌解密功能，可將加密后的視屏進行解密顯示。圖像解碼設備高靈敏度特性，使設備可以清晰流暢接收視屏的距離達到10km以上，相較于市面上3km與5km的圖像設備，不僅體積小、重量輕，而且在功耗方面也低至其50％,使其在實現(xiàn)超長時間工作的同時，需要的電池容量減小，減少了系統(tǒng)重量，提高了整個系統(tǒng)的便攜性。

本實施例中的數(shù)據(jù)傳輸單元主要用于采集無人控制設備的數(shù)據(jù)信息，并將其轉換成頻率為845m或915m的射頻信號；其包括有無人控制設備(無人機)、機載端數(shù)傳模塊、機載數(shù)傳天線、地面端數(shù)傳天線和地面端數(shù)傳模塊，所述無人機通過機載端數(shù)傳模塊與機載數(shù)傳天線連接，所述地面端數(shù)傳模塊與地面端數(shù)傳天線連接，所述地面端數(shù)傳天線與機載數(shù)傳天線無線通訊連接(見圖1)。

機載端數(shù)傳模塊用于對獲取的無人機數(shù)據(jù)信息進行打包編碼和調(diào)制處理后，轉換成射頻信號，然后通過機載數(shù)傳天線發(fā)送給地面端數(shù)傳天線；地面端數(shù)傳天線接收到所述射頻信號后，依次進行解調(diào)和解包校驗處理，然后輸出數(shù)據(jù)到給控制處理單元進行數(shù)據(jù)集中運算處理(見圖3)。

機載端數(shù)傳模塊、地面端數(shù)傳模塊之間的通訊為全雙工模式，數(shù)據(jù)從發(fā)射端的數(shù)據(jù)口進入，經(jīng)過處理器編碼處理發(fā)向接收端，接收端接收到數(shù)據(jù)進行校驗，校驗通過則輸出數(shù)據(jù)。機載端和地面端通過915m或845m射頻信號進行交互，模塊的接口為232與usb。地面端內(nèi)嵌于多用途控制開發(fā)平臺內(nèi)部，可根基實際要進行安裝和拆除。

其中數(shù)據(jù)傳輸單元的數(shù)傳系統(tǒng)頻段硬件與軟件兼容915m與工信部新規(guī)845m的頻率，可以在不拆換數(shù)傳模塊的條件下更改主頻點。數(shù)傳鏈路具有15m的射頻帶寬，結合其跳頻傳輸?shù)奶匦?，使其具有在受到干擾情況下按設定的頻率表進行調(diào)頻規(guī)避的功能，保障鏈路的高接受靈敏度，系統(tǒng)具有市面上定頻數(shù)傳鏈路不具有的高抗干擾能力。大于110dbm的接受靈敏度實現(xiàn)了數(shù)傳鏈路在復雜的電磁環(huán)境下，可靠互傳收據(jù)的距離＞10km。雙向數(shù)據(jù)帶寬高達2.3mbps。可調(diào)的功率輸出可根據(jù)不同的信號接收質量靈活的調(diào)整射頻輸出功率，射頻輸出功率從0.1w至1w，數(shù)傳模塊的平均功耗低值，最大射頻輸出時平均功耗僅有0.3w。數(shù)傳模擴體積3.4*2.7*7mm節(jié)省安裝體積。數(shù)傳鏈路具有豐富的硬件接口，包括232、can、usb等，方便靈活，管理軟件可以對鏈路進行統(tǒng)一的管理。

控制處理單元對應為開發(fā)平臺，主要包括有全加固工控電腦、電源管理板、擴展塢三個部分(見圖1)。全加固工控電腦分別連接圖像接收機和地面端數(shù)傳模塊，主要用于圖像處理顯示、控制運算判斷，對所有數(shù)據(jù)集中運算處理。電源管理部分主要的作用為統(tǒng)一管理系統(tǒng)的充放電以及電能儲備。智能電源管理不僅能實時將電源的使用情況發(fā)送到電腦予以顯示，而且可以提高電源的利用率、使用壽命。電源管理在設計時將效率考慮其中，不采用市面上常見的分級降壓的模式對不同的外設進行供電；在設備設計時做寬壓輸入設計，省去低效率、高功耗、高熱量的升降壓電路；電源管理可以根據(jù)得到的控制指令主動關閉部分不需要的電源；設備都采取低功耗設計，在不需要電源供給時，可主動進入待機模式。以上智能電源管的措施有效提高電源利用30％。電源管理部分的電池充電方案為環(huán)流平衡充電，減少了大電流充電對電芯的損害，使電芯擁有更長的使用壽命。系統(tǒng)為用戶提供2個多用途的擴展塢，每個擴展塢不僅對用戶提供標準的minipci-e接口，還向用戶提供1000m網(wǎng)絡、串行232、can總線、12v電源等接口，并且每個擴展塢具有25w以上的供電能力。為用戶提供了豐富的硬件擴展接口和電源保障，使系統(tǒng)對市面上85％的硬件外設具有擴展能力。

工控電腦選用寬溫主板，使其在外界高溫70℃與低溫-20℃時，系統(tǒng)仍能穩(wěn)定正常工作。電腦內(nèi)核為14nm技術的7代內(nèi)核，保障了cpu性能的同時做到低功耗設計，全功率運行15w。液晶玻璃使用了高亮與光學鍍膜技術，減少紅外光的進入，提高屏幕自發(fā)光亮度達800nit以上，實現(xiàn)陽光下可視。全加固外殼整體防護等級ip65防雨淋，殼體四周安裝防護膠墊，可輕松通過1m跌落實驗。系統(tǒng)裝配有兩個可快拆的熱插拔高倍率硬殼鋰電池，可在不斷電的前提下更換電池，實現(xiàn)全天候工作，方便使用、應用靈活。整機采用低功耗設計和智能電源管理系統(tǒng)，提高了電池的利用率，減小了電池尺寸。雙電池滿電不更換電池可使整機正常工作時間超四小時。開發(fā)平臺還隨機帶有配套的開發(fā)軟件與開發(fā)模板，用戶可結合配套軟件進行快速高效的二次開發(fā)。開發(fā)平臺預留兩個可插拔用戶擴展塢，用戶可以在不影響整機防護能力的前提下在擴展塢中集成自己獨特的硬件外設，實現(xiàn)多樣化的開發(fā)需求，方便進行系統(tǒng)集成。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。