一種通用化可配置無人機地面站制造技術

本實用新型專利技術公開了一種通用化可配置無人機地面站，屬于無人機控制技術領域。所述的地面站包括部署在計算機A上的任務規劃模塊、HOTAS及腳蹬操縱數據采集模塊、語音識別與告警模塊、電子飛行信息模塊、多點觸摸模塊，和部署在計算機B上的飛行通信模塊、訓練通信模塊、飛行器適配模塊、數據庫模塊、語音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊。本實用新型專利技術考慮到無人機操縱手的心理和生理特點的基礎上，很好的解決了飛行控制和任務控制的綜合問題，以及操縱手的立體信息感知問題和長時間操縱易疲勞的問題；本實用新型專利技術采用模塊化的設計方法，可以快速更換相應模塊以適應不同型號無人機的要求，實現了無人機地面站的通用化，減少了重復建設。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于無人機控制
，涉及一種無人機地面站設計，具體是指一種用于實現對無人機任務規劃、姿態控制和任務設備控制的綜合控制平臺。
技術介紹
無人機地面站主要完成對無人機的指揮和控制，主要包括對鏈路的監控、對飛行器平臺的監控、對任務載荷的控制、無人機任務規劃、信息處理與分發，是無人機操作手執行飛行任務的主要場所。操作手依靠地面站顯示的信息和自身的經驗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和任務載荷。因為在高度緊張的情況下，操縱手往往只是把直觀感知到的信息作為認知判斷和操作的基礎，這就要求無人機地面站在滿足功能需求和維護需求的基礎上，應符合無人機操縱手的心理特點，為無人機操縱手提供更直觀的信息；無人機執行的任務大都是長時間的監控，這就要求無人機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慣，以減輕其在長時間執行任務時的疲勞程度。現有的無人機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，不能給缺乏自身體驗的無人機操縱手提供更直觀的信息；現有的無人機地面站較少關注操縱手的生理和心理特點，在地面站的布局、尺寸、信息交互方式上不符合航空人機功效和操縱手的操縱習慣，在長時間監控操縱無人機時易導致操縱手的疲勞和操縱品質的下降；現有無人機地面站大都將任務控制和飛行控制分開，分成任務控制席和飛行控制席兩部分，由兩人完成，但無人機的飛行自主化逐漸提高，一個人完全可以實現同時飛控和任控；現有的無人機地面站大多只適用于某一種型號的無人機，各個模塊之間耦合嚴重，不能方便地更換相應的模塊以控制不同型號的無人機，造成了對每種型號的無人機都得重新設計一個無人機地面站，不利于無人機的發展和大規模應用，同時也造成了重復性建設，浪費人力物力資源。
技術實現思路
本技術的目的是給出一種新型的無人機地面站，在考慮到無人機操縱手的心理和生理特點的基礎上，很好的解決了飛行控制和任務控制的綜合問題，以及操縱手的立體信息感知問題和長時間操縱易疲勞的問題；本技術采用模塊化的設計方法，可以快速更換相應模塊以適應不同型號無人機的要求，實現了無人機地面站的通用化，減少了重復建設。本技術提供的一種通用化可配置無人機地面站，所述的地面站包括飛行器適配模塊、訓練通信模塊、飛行通信模塊、HOTAS及腳蹬操縱數據采集模塊、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、任務規劃模塊、電子飛行信息模塊、多點觸摸模塊、內部通信模塊和數據庫模塊，其中任務規劃模塊、HOTAS及腳蹬操縱數據采集模塊、語音識別與告警模塊、電子飛行信息模塊、多點觸摸模塊部署在計算機A上，飛行通信模塊、訓練通信模塊、飛行器適配模塊、數據庫模塊、語音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊部署在計算機B上，內部通信模塊同時部署在兩臺計算機上，以保證兩臺計算機的通信；計算機A和計算機B通過STP雙絞網線連接到路由器,計算機A通過3個mini display port驅動多點觸摸模塊，并通過對三個多點觸摸顯示器的形式實現與用戶的溝通；H0TAS操縱握桿及腳蹬、音箱和麥克通過USB接口接入計算機A，并分別對應計算機A中的HOTAS及腳蹬操縱數據采集模塊、語音識別與告警模塊；計算機B通過HDMI 口驅動3D顯示器，所述的3D顯示器對應計算機B內部的3D視景顯示模塊，語音和視頻采集模塊使用的監控攝像頭和麥克 通過USB接入計算機B ;鍵盤和鼠標連接到KVM切換器上，通過快捷鍵在計算機A和計算機B之間隨時切換。本技術的優點在于(I)本技術無人機地面站前視顯示可以采用3D或2D圖形數據顯示，在普通的二維信息的基礎上能夠為操縱手提供景深信息，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時體驗和復雜情形下對無人機狀態和周邊事態的充分了解和整體把握，增強了無人機操縱手的情景意識能力和沉浸感，縮短了認知反應時間，減少操縱錯誤，減輕操縱手的心理負荷；(2)本技術無人機地面站考慮到了無人機操縱手在實際執行任務時需長時間操縱的特點，在咨詢了相關方面的無人機專家和無人機操縱員的情況下，考慮到了無人機操縱手的生理特點，對地面站各部分尺寸、屏幕的傾斜角度、屏幕尺寸等方面進行合理化改進，大大提高了操縱手的舒適性；(3)本技術無人機地面站創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。通過語音告警技術，把險情、特情和操縱指令回報以人工語音的形式直接告知無人機操縱手，充分利用了無人機操縱手的聽覺感官，使無人機操縱手對特情、故障等信息的認知時間大大縮短，將操縱手的注意力引向目標或威脅，增強了無人機操縱手的情景意識能力；通過語音識別技術，不僅能夠響應操縱手的語音詢問指令，通過耳機或外置音箱把操縱手需要的信息以語音的形式傳達給操縱手，而且能夠響應操縱手的語音控制指令，做出相應的操縱響應；b、采用了多點觸摸的人機交互技術，新穎的操縱方式提高了操縱手的操縱能力和操縱的實時性，改善了操縱手的操縱體驗；C、采用改進的有人機儀表顯示布局，包括平視顯示器、前視顯示器、任務規劃顯示器、主飛行顯示器(PFD)、電子集成飛機監控顯示器(ECAD)等綜合電子顯示系統，地面站儀表顯不的信息內容、信息符號和符號格式按照航標、國軍標的要求實施；d、本技術無人機地面站采用握桿操縱(Hands On the Throttle andstick, HOTAS)技術，把任控和飛控集成到一套握桿中，把飛行操縱和任務操縱中需要同時完成的轉換控制器布置在飛機油門桿和駕駛桿上，以保證無人機操縱手在平時狀態能夠雙手握桿同時完成飛機控制和任務操縱等重要操作。飛行員可以握桿按壓不同的苦力帽來實現對飛行器平臺和任務載荷等的控制，增強了無人機操作手的控制能力和控制實時性；(4)本技術無人機地面站采用模塊化設計，各部分功能模塊內聚性強，耦合性低，可以根據不同需求配置不同的功能模塊以適應不同的需求。例如，可以更換不同的數據鏈終端和數據調制解調模塊來實現不同頻段通信鏈路之間的切換，或是切換到模擬鏈路，接入數字飛機，對操縱手進行模擬訓練。附圖說明圖I :本專利技術技術提供的無人機地面站側視圖；圖2 :本專利技術技術提供的無人機地面站俯視圖；圖3 :本專利技術技術提供的無人機地面站前視圖；圖4 :本專利技術技術提供的無人機地面站模塊交聯關系與在計算機中的分布示意圖。具體實施方式下面將結合附圖對本技術作進一步的詳細說明。針對現有技術中存在的問題，本技術提供一種通用化可配置無人機地面站。·本地面站在開發方式上采用模塊化設計，各部分功能模塊內聚性強，耦合性低，很好地實現了通用性和可配置性。主要體現在一方面，本地面站可以根據需要來配置不同的功能模塊以滿足實際飛行和模擬訓練的需求；另一方面，本地面站可以根據不同型號無人機的需求來配置不同的功能模塊以實現對多種型號無人機的遙控遙測和模擬訓練。本技術的地面站采用了 3D顯示技術，將雙目前置攝像頭采集到的圖像經過處理后在地面站的3D前視顯示器上同時顯示，給操縱手提供景深信息，改善了操縱手在缺少實時體驗和復雜情形下對無人機狀況和周邊事態的了解和把握；根據無人機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的狀態信息和操控無人機；創新的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種通用化可配置無人機地面站，其特征在于：所述的地面站包括飛行器適配模塊、訓練通信模塊、飛行通信模塊、握桿操縱及腳蹬操縱數據采集模塊、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、任務規劃模塊、電子飛行信息模塊、多點觸摸模塊、內部通信模塊和數據庫模塊，其中任務規劃模塊、握桿操縱及腳蹬操縱數據采集模塊、語音識別與告警模塊、電子飛行信息模塊、多點觸摸模塊部署在計算機A上，飛行通信模塊、訓練通信模塊、飛行器適配模塊、數據庫模塊、語音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊部署在計算機B上，內部通信模塊同時部署在兩臺計算機上，以保證兩臺計算機的通信；計算機A和計算機B通過STP雙絞網線連接到路由器，計算機A通過3個微型高清多媒體接口即minidisplayport驅動多點觸摸模塊，并通過對三個多點觸摸顯示器的形式實現與用戶的溝通；握桿操縱操縱握桿及腳蹬、音箱和麥克通過USB接口接入計算機A，并分別對應計算機A中的握桿操縱及腳蹬操縱數據采集模塊、語音識別與告警模塊；計算機B通過高清晰多媒體接口即HDMI口驅動3D顯示器，所述的3D顯示器對應計算機B內部的3D視景顯示模塊，語音和視頻采集模塊使用的監控攝像頭和麥克通過USB接入計算機B；鍵盤和鼠標連接到多電腦切換器即KVM切換器上，通過快捷鍵在計算機A和計算機B之間隨時切換。...

【技術特征摘要】
1.一種通用化可配置無人機地面站，其特征在于所述的地面站包括飛行器適配模塊、訓練通信模塊、飛行通信模塊、握桿操縱及腳蹬操縱數據采集模塊、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、任務規劃模塊、電子飛行信息模塊、多點觸摸模塊、內部通信模塊和數據庫模塊，其中任務規劃模塊、握桿操縱及腳蹬操縱數據采集模塊、語音識別與告警模塊、電子飛行信息模塊、多點觸摸模塊部署在計算機A上，飛行通信模塊、訓練通信模塊、飛行器適配模塊、數據庫模塊、語音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊部署在計算機B上，內部通信模塊同時部署在兩臺計算機上，以保證兩臺計算機的通信；計算機A和計算機B通過STP雙絞網線連接到路由器，計算機A通過3個微型高清多媒體接口即minidisplayport驅動多點觸摸模塊,并通過對三個多點觸摸顯示器的形式實現與用戶的溝通；握桿操縱操縱握桿及腳蹬、音箱和麥克通過USB接口接入計算機A，并分別對應計算機A中的握桿操縱及腳蹬操縱數據采集模塊、語音識別與告警模塊；計算機B通過高清晰多媒體接口即HDMI 口驅動3D顯示器，所述的3D顯示器對應計算機B內部的3D視景顯示模塊，語音和視頻采集模塊使用的監控攝像頭和麥克通過USB接入計算機B ;鍵盤和鼠標連接到多電腦切換器即KVM切換器上，通過快捷鍵在計算機A和計算機B之間隨時切換。2.根據權利要求I所述的一種通用化可配置無人機地面站，其特征在于所述的飛行器適配模塊用于進行數據鏈路的選擇，數據鏈路包括虛擬鏈路和真實鏈路；模擬訓練時選擇虛擬鏈路，通過訓練通信模塊實現地面站對數字飛機的遙控遙測；真實飛行時選擇真實鏈路，通過飛行通信模塊實現地面站對真實飛機的遙控遙測。3.根據權利要求I或2所述的一種通用化可配置無人機地面站，其特征在于地面站選擇模擬訓練模式時，訓練通信模塊實現地面站與數字飛機之間的通信，此時，地面站的兩臺計算機通過交換機與一個或多個數字飛機進行物理連接，數字飛機通過用戶數據報協議UDP單播的方式將無人機仿真數據分發到地面站的接收端中，地面站將接收到的操縱指令再通過用戶數據報協議UDP單播的通信方式發送到相應的數字飛機中；當飛機適配模塊選擇真實鏈路時，飛行通信模塊用于地面站與真實無人機進行通信，此時，地空數據鏈的地面終端與機載終端的所有數據通信都是通過串口通信經由無線電數傳電臺實現的。4.根據權利要求I所述的一種通用化可配置無人機地面站...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡志浩，林清，陳濛，孔令帥，王英勛，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：實用新型
國別省市：