無人機(jī)地面站電子飛行儀表系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及航空電子領(lǐng)域，特別是涉及一種無人機(jī)地面站電子飛行儀表系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在無人機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行測繪、航拍等任務(wù)中，為保證飛行員方便、安全的操控?zé)o人機(jī)，就需要實(shí)時(shí)掌握無人機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的各種飛行參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)信息和機(jī)載傳感器工作狀態(tài)信息并在危及安全飛行時(shí)給予提示。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、電子技術(shù)等的快速發(fā)展，接線布線復(fù)雜、占用空間大的傳統(tǒng)飛行儀表漸漸被淘汰，虛擬儀表正以傳統(tǒng)機(jī)械儀表無法比擬的速度迅猛發(fā)展。
[0003]虛擬儀表是將計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)與數(shù)據(jù)通信處理技術(shù)相結(jié)合，在計(jì)算機(jī)上生成的數(shù)字式儀表，用來代替真實(shí)的儀表。它將計(jì)算機(jī)資源、模塊化功能硬件與用于數(shù)據(jù)分析、過程通信及圖形用戶界面的應(yīng)用軟件的有機(jī)結(jié)合起來，虛擬儀表技術(shù)綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器儀表技術(shù)，其基本思想是用計(jì)算機(jī)面向?qū)ο蠹夹g(shù)模擬生成各種儀表面板，完成數(shù)據(jù)采集、分析、顯示和存儲等功能，最終達(dá)到取代傳統(tǒng)真實(shí)儀表儀器的目的，虛擬儀表因具有顯示直觀、成本低廉、更新升級方便等特點(diǎn)，在儀表領(lǐng)域得到了極其廣泛的應(yīng)用。
[0004]目前無人機(jī)地面站飛行儀表系統(tǒng)功能比較簡單，滿足不了飛行員方便、安全飛行的需求；現(xiàn)有的電子飛行虛擬儀表雖然功能和界面比較豐富，但又存在著可靠性差、開發(fā)成本尚、可移植性差等缺點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對上述存在的技術(shù)不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種高可靠性，可移植性強(qiáng)，性價(jià)比高，能對飛行參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)和機(jī)載傳感器工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化信息融合，能實(shí)時(shí)綜合顯示無人機(jī)飛行參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)、機(jī)載傳感器故障信息，出現(xiàn)危及安全飛行的情況向飛行員圖標(biāo)、語音提醒的新型無人機(jī)地面站電子飛行儀表系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型包括數(shù)據(jù)采集存儲模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，綜合顯示模塊、控制模塊和語音安全飛行提醒模塊。數(shù)據(jù)采集存儲模塊完成數(shù)據(jù)采集存儲，將數(shù)據(jù)以串口發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊完成信息融合處理，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄C合顯示模塊和語音安全飛行提醒模塊?？刂颇K完成系統(tǒng)控制。綜合顯示模塊、控制模塊和語音安全飛行提醒模塊完成人機(jī)交互功能。
[0007]數(shù)據(jù)采集存儲模塊:在無人機(jī)系統(tǒng)中通過無線數(shù)傳電臺將飛行參數(shù)數(shù)據(jù)、發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)和機(jī)載傳感器工作狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送到地面站，數(shù)據(jù)采集存儲模塊通過串口與無線數(shù)傳電臺接收端通訊，采集數(shù)字化數(shù)據(jù)并存儲。
[0008]數(shù)據(jù)處理模塊:將數(shù)據(jù)采集存儲模塊通過串口傳輸來的數(shù)據(jù)由嵌入式處計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，通過虛擬儀表顯示、語音安全飛行提醒和歷史數(shù)據(jù)查詢應(yīng)用程序智能化的信息融合以便于綜合顯示、安全飛行提醒。
[0009]綜合顯示模塊:將數(shù)據(jù)處理模塊處理完成的數(shù)據(jù)，通過液晶顯示器接口和I/O接口顯不在并列放置的兩塊液晶顯不屏上，兩塊液晶顯不屏分別為主顯不器和多功能顯不器。主顯示器顯示高度、速度、飛行指引、模式選擇等飛機(jī)的縱向飛行信息和航向、地面軌跡角、測距儀參數(shù)等水平飛行信息。多功能顯示器顯示發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)信息、機(jī)載傳感器故障信息和安全飛行提醒信息。
[0010]控制模塊:采用觸摸屏和鍵盤式控制器形式完成軟件啟動(dòng)、顯示方式切換、數(shù)據(jù)初始化和歷史數(shù)據(jù)查詢，通過觸摸屏接口和鍵盤接口與數(shù)據(jù)處理模塊通訊。
[0011]語音安全駕駛提醒模塊:數(shù)據(jù)處理模塊處理數(shù)據(jù)時(shí)，如判斷參數(shù)異?；蚩赡艹霈F(xiàn)高度過低、速度過快、燃油不足等危及安全飛行的情況，則由語音芯片組成的語音安全飛行提醒模塊語音進(jìn)行安全飛行提醒。
[0012]本實(shí)用新型飛行參數(shù)采集存儲模塊存儲器采用FIFO存儲器，滿足無人機(jī)地面站大容量數(shù)據(jù)高速采集、高速處理、高速傳輸?shù)男枰谕ㄐ挪捎枚嗑€程技術(shù)保證信息采集的實(shí)時(shí)性。
[0013]本實(shí)用新型數(shù)據(jù)處理模塊硬件采用高速嵌入式計(jì)算機(jī)，包括高主頻處理器、大容量內(nèi)存接口、3D圖形硬件加速器、I/O接口、觸摸屏接口、IXD控制器、鍵盤接口等，滿足大容量數(shù)據(jù)高速處理、存儲和真彩圖形化綜合顯示的需要。
[0014]本實(shí)用新型綜合顯示模塊，采用TFT液晶顯示屏，兩個(gè)顯示器互為備份，當(dāng)某個(gè)故障，另一個(gè)綜合顯示所有信息，提高飛行儀表可靠性。兩個(gè)顯示器分別為主顯示器和多功能顯示器，將信息分類綜合顯示便于飛行員查看和監(jiān)控。
[0015]本實(shí)用新型控制模塊采用觸摸屏和鍵盤式控制器方式便于飛行員操作和控制，兩種方式冗余備份提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0016]本實(shí)用新型語音安全飛行提醒模塊采用語音提醒，便于飛行員掌握異常信息和處理可能出現(xiàn)危及安全飛行的異常情況。
[0017]本實(shí)用新型軟件操作系統(tǒng)采用嵌入式Linux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在嵌入式Linux操作系統(tǒng)上運(yùn)行硬件驅(qū)動(dòng)程序、支持應(yīng)用軟件運(yùn)行的類庫、虛擬儀表顯示和語音安全飛行提醒等應(yīng)用程序。
[0018]本實(shí)用新型應(yīng)用程序在Linux開源操作系統(tǒng)下編寫，開發(fā)工具采用開源可跨平臺圖形化設(shè)計(jì)軟件，降低開發(fā)成本，便于移植。采用雙緩存、多線程技術(shù)和反走樣算法提高大容量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)逼真顯示的需要。
[0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在:具有高速大容量飛行參數(shù)采集存儲能力，數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性高；數(shù)據(jù)處理采用高速微處理器嵌入式計(jì)算機(jī)硬件，處理能力強(qiáng)、接口豐富，內(nèi)嵌3D圖形硬件加速器畫面顯示逼真度高、實(shí)時(shí)性好；對數(shù)據(jù)智能化信息融合，能判斷參數(shù)異常和安全飛行提醒；顯示器采用兩塊TFT液晶顯示屏畫面逼真，可讀性好，冗余備份設(shè)計(jì)，可靠性高；安全飛行提示信息以圖標(biāo)和語音兩種方式表現(xiàn)，可靠性高；人機(jī)交互方式便捷，觸摸屏和鍵盤式控制器互相備份，可靠性高；軟件開發(fā)環(huán)境和軟件運(yùn)行環(huán)境均采用開源軟件，降低了開發(fā)成本，提高了性價(jià)比；應(yīng)用程序可跨平臺使用，提高了移植性，應(yīng)用的普遍性。軟件開發(fā)采用雙緩存、多線程技術(shù)和反走樣算法顯示真實(shí)感強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的無人機(jī)地面站飛行儀表系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的的硬件結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的應(yīng)用軟件的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合【附圖說明】對本實(shí)用新型實(shí)施例作具體描述實(shí)施方式，但本實(shí)施例并不用于限制本實(shí)用新型。
[0025]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的無人機(jī)地面站飛行儀表系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包含包括數(shù)據(jù)采集存儲模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，綜合顯示模塊、控制模塊和語音安全飛行提醒模塊。數(shù)據(jù)采集存儲模塊完成信息采集，將信息以串口發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊完成信息融合處理，通過液晶顯示器接口、I/o接口、觸摸屏接口、鍵盤接口和音頻接口將信息傳輸?shù)骄C合顯示模塊、控制模塊和語音安全飛行提醒模塊，綜合顯示模塊、控制模塊和語音安全飛行提醒模塊完成人機(jī)交互功能。
[0026]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的無人機(jī)地面站飛行儀表系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包含嵌入式計(jì)算機(jī)、FIFO存儲器、TFT液晶顯示屏、觸摸屏、鍵盤式控制器，語音芯片、外接內(nèi)存和電源。
[0027]嵌入式計(jì)算機(jī)采用ARM1176JZF-S核的S3C6410芯片，其主頻最高可達(dá)到667MHz，內(nèi)部具有強(qiáng)大的多媒體處理單元，帶有3D圖形硬件加速器，支持2D圖形圖像的平滑縮放等操作，通過串口與FIFO存儲器通訊。FIFO存儲器選用AverLogie公司的AIAV8M440，與數(shù)傳電臺通過串口通訊。TFT液晶顯示屏采用2塊8英寸工業(yè)級TFT液晶顯示屏，S3C6410芯片內(nèi)部集成了 IXD控制器，通過并行接口可連接至用于主顯示器的TFT液晶顯示屏，通過I/O接口連接至用于多功能顯示器的另一塊TFT液晶顯示屏。通過S3C6410芯片模擬輸入通道連接2塊4線8英寸電阻觸摸屏。通過S3C6410芯片IIS接口連接語音芯片，通過K/L接口連接4*4矩陣鍵盤控制器。外接256 MB SDRAM和IGB NANDFLASH。
[0028]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的無人機(jī)地面站飛行儀表系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)，如圖3所示，主要由嵌入式Linux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、硬件驅(qū)動(dòng)程序、支持應(yīng)用軟件運(yùn)行的類庫Qt/Embedded和應(yīng)用程序組成。在嵌入式Linux操作系統(tǒng)上運(yùn)行硬件驅(qū)動(dòng)程序