支持pc控制的多旋翼無(wú)人飛行器控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及飛行器通信控制的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種支持PC控制的多旋翼無(wú)人 飛行器控制系統(tǒng)，具體涉及PC與無(wú)人機(jī)的通信系統(tǒng)，以及基于該通信系統(tǒng)的飛行控制技術(shù) 和圖像回傳技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 多旋翼無(wú)人飛行器是由多組動(dòng)力系統(tǒng)組成的飛行平臺(tái)，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)潔的系 統(tǒng)構(gòu)架與傳統(tǒng)飛行器相比有明顯的優(yōu)勢(shì)：安全、起降條件要求很低、機(jī)械部件組成簡(jiǎn)單、整 機(jī)全電子增穩(wěn)?？蓮V泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中低空撒種、噴灑農(nóng)藥，治安監(jiān)控、森林滅火、災(zāi)情監(jiān)視、 應(yīng)急通訊、電力應(yīng)用、海運(yùn)應(yīng)用、氣象監(jiān)測(cè)、航拍航測(cè)，另外對(duì)空中勘探、無(wú)聲偵查、邊境巡 邏、核輻射探測(cè)、航空探礦、交通巡邏等三十多個(gè)行業(yè)方面的應(yīng)用也將進(jìn)一步得到開發(fā)。
[0003] 而在控制系統(tǒng)方面上，目前相關(guān)多旋翼無(wú)人飛行器多采用無(wú)線遙控器進(jìn)行控制， 而這類遙控器，對(duì)于新手來(lái)說(shuō)，上手十分困難，需要一定時(shí)間的鍛煉，才能很好的控制飛行 器。且由于無(wú)線遙控器信號(hào)覆蓋范圍有限，使得多旋翼無(wú)人飛行器的飛行半徑也受到限制。 此外，由于遙控器的功能限制，其操控飛行器的可擴(kuò)展性也較低。簡(jiǎn)而言之，現(xiàn)有基于遙控 器的控制系統(tǒng)不僅操作繁瑣、安全防護(hù)功能少、飛行半徑受限，而且功能單一，可擴(kuò)展性低， 缺乏人性化操作界面，不利于飛行器技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種支持PC控制的多旋翼無(wú) 人飛行器控制系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種支持PC控制的多旋翼無(wú)人飛行器控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括:多旋翼無(wú)人飛 行器平臺(tái)、PC端地面控制平臺(tái)和支持PC控制的多旋翼無(wú)人飛行器通信系統(tǒng)，其中，
[0007] 所述多旋翼無(wú)人飛行器平臺(tái)，通過(guò)搭建多旋翼無(wú)人飛行器，完成視頻信息、飛行狀 態(tài)數(shù)據(jù)和環(huán)境信息采集數(shù)據(jù)的采集，通過(guò)燒入經(jīng)過(guò)自主設(shè)計(jì)修改的飛控代碼，使得飛行器 能受控于所述PC端地面控制平臺(tái)的指令，完成具體飛行姿態(tài)調(diào)整，執(zhí)行飛行任務(wù)；
[0008] 所述PC端地面控制平臺(tái)，通過(guò)編程設(shè)計(jì)在PC端搭建地面控制平臺(tái)，作為人機(jī)交互 界面，向多旋翼無(wú)人飛行器傳送控制指令，同時(shí)集成多旋翼無(wú)人飛行器的地理位置信息，并 通過(guò)可視化的地圖界面顯示，并且接收來(lái)自多旋翼無(wú)人飛行器的各類飛行狀態(tài)信息、圖像 視頻信息，通過(guò)可視化監(jiān)測(cè)界面展示給用戶；
[0009] 所述支持PC控制的多旋翼無(wú)人飛行器通信系統(tǒng)，通過(guò)在多旋翼無(wú)人飛行器上搭載 ARM主控板，所述ARM主控板包括無(wú)線通信模塊與串口通信模塊，通過(guò)所述無(wú)線通信模塊與 所述PC端地面控制平臺(tái)通信，同時(shí)通過(guò)所述串口通信模塊與所述多旋翼無(wú)人飛行器通信， 所述多旋翼無(wú)人飛行器平臺(tái)和所述PC端地面控制平臺(tái)依靠該通信系統(tǒng)傳輸飛行控制指令、 飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)、視頻回傳數(shù)據(jù)和環(huán)境信息采集數(shù)據(jù)。
[0010] 在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述支持PC控制的多旋翼無(wú)人飛行器通信系統(tǒng)還包括 APM飛行姿態(tài)從處理器和Arduino信息采集從處理器，
[0011] 其中，所述APM飛行姿態(tài)從處理器，用于控制飛行姿態(tài);所述Arduino信息采集從處 理器，用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)。
[0012] 在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述串口通信模塊包括UART串口，所述無(wú)線通信模塊 包括WiFi、3G或4G單元，
[0013]其中，所述ARM主控板與所述APM飛行姿態(tài)從處理器和所述Arduino信息采集從處 理器分別通過(guò)UART串口進(jìn)行通信，同時(shí)所述ARM主控板還通過(guò)WiFi、3G或4G單元與所述PC端 地面控制平臺(tái)進(jìn)行無(wú)線通信，實(shí)現(xiàn)多旋翼無(wú)人飛行器與PC端地面控制平臺(tái)之間良好的協(xié) 調(diào)。
[0014] 在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述ARM主控板包括thread_video線程、thread_ DroneCtrl 線程、thread_NavaData 線程和 thread_CtrlSyn 線程，其中，
[0015] 所述thread_video線程用于控制視頻傳輸?shù)倪\(yùn)行與停止；
[0016]所述thread_DroneCtrl線程用于接收PC端發(fā)過(guò)來(lái)的飛控指令，并通過(guò)串口轉(zhuǎn)發(fā)給 所述APM飛行姿態(tài)從處理器，控制飛行器姿態(tài)；
[0017] 所述thread_NavaData線程用于控制所述Arduino信息采集從處理器的數(shù)據(jù)采集， 并將采集數(shù)據(jù)返回給PC端，當(dāng)該線程執(zhí)行時(shí)，主控程序中的NavaData()函數(shù)以及 NavaDataProcessO函數(shù)將會(huì)被調(diào)用，用于實(shí)時(shí)處理傳感器數(shù)據(jù)，并在接收到PC端發(fā)送的請(qǐng) 求后，返回打包好的傳感數(shù)據(jù)；
[0018] 所述thread_CtrlSyn線程用于控制其他上述三個(gè)線程的同步，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻傳輸、 飛行姿態(tài)控制、信息采集三個(gè)進(jìn)程的控制。
[0019] 在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述ARM主控板完成圖像信息、飛行狀態(tài)信息和ZigBee 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息的獲取后，通過(guò)WiFi、3G或4G單元將上述信息傳送到所述PC端地面控制平臺(tái)， 并請(qǐng)求所述PC端地面控制平臺(tái)接收并提供采用C/S架構(gòu)的socket進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。
[0020] 在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述ARM主控板通過(guò)采用微型無(wú)線USB網(wǎng)卡TL-WN725N 所述控制系統(tǒng)支持WiFi通信，并采用IEEE802.11n網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。
[0021]在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述PC端地面控制平臺(tái)包括View視圖層、Control控制 層、Data數(shù)據(jù)層，其中，
[0022] 所述View視圖層包括地圖設(shè)置選項(xiàng)卡、實(shí)時(shí)視頻選項(xiàng)卡、數(shù)據(jù)顯示選項(xiàng)卡和飛控 視圖，所述地圖設(shè)置選項(xiàng)卡用于選擇相應(yīng)的地圖類型;所述實(shí)時(shí)視頻選項(xiàng)卡用于接收來(lái)自 飛行器回傳的視頻，并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示;所述數(shù)據(jù)顯示選項(xiàng)卡用于默認(rèn)界面，接收并處理飛行 器采集的環(huán)境信息、地理位置坐標(biāo)信息，進(jìn)行可視化展示，該選項(xiàng)卡運(yùn)用百度地圖的API進(jìn) 行坐標(biāo)換算與地圖顯示，并可進(jìn)行縮放、放大、移動(dòng)、標(biāo)點(diǎn)；所述飛控視圖提供若干個(gè)按鈕， 實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的控制，控制內(nèi)容包含飛行姿態(tài)控制、圖像接收與停止、傳感器數(shù)據(jù)采集與停 止；
[0023]所述Control控制層包括Control · java模塊、Direction · java模塊和Mysql · java 模塊，其中，所述Control. java模塊的控制層代碼中采用套接字通訊模式，建立IP與端口號(hào) 的連接，并創(chuàng)建輸入輸出通信信道;所述Direction, java模塊采用多線程通信，實(shí)現(xiàn)飛控?zé)o 阻塞指令傳輸，每次若通訊指令發(fā)送成功，則在后臺(tái)檢測(cè)到發(fā)送的成功指令；所述 Mysql. java模塊編譯有連接數(shù)據(jù)庫(kù)的方法以及建立數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接、查詢、增加、刪除、修改的 功能應(yīng)用，當(dāng)啟動(dòng)程序后，主板的構(gòu)造器就會(huì)啟動(dòng)這個(gè)控制層程序，連接數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0024]所述Data數(shù)據(jù)層存儲(chǔ)有PC端地面控制平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中需要調(diào)用的數(shù)據(jù)，包含若干 個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表，通過(guò)建立數(shù)據(jù)層，實(shí)現(xiàn)PC端地面控制平臺(tái)對(duì)各類地圖數(shù)據(jù)等的實(shí)時(shí)調(diào)用。
[0025] 在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述PC端地面控制平臺(tái)還包括PC控制面板和回傳視頻 顯示模塊，其中，
[0026] 所述PC控制面板是PC端地面控制平臺(tái)對(duì)飛行器的穩(wěn)定有效控制的可視窗口，該控 制面板實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容包括:提供支持鼠標(biāo)和鍵盤控制的可視化界面方便進(jìn)行飛行器控制、控 制信號(hào)轉(zhuǎn)換為報(bào)文輸出、接收下位機(jī)反饋顯示以供用戶了解飛行器對(duì)控制指令的響應(yīng)是否 正常；
[0027 ]所述回傳視頻顯示模塊采用開源m jpg-s treamer方案。
[0028]在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述報(bào)文的基本格式如下：
[0029]報(bào)頭+同步字節(jié)+報(bào)文長(zhǎng)度+功能號(hào)+數(shù)據(jù)字節(jié)+校驗(yàn)位+結(jié)束位。
[0030] 在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述
[0031] 多旋翼無(wú)人飛行器平臺(tái)包括螺