CN103076810A

CN103076810A - 一种便携式小型无人机地面移动工作站

Info

Publication number: CN103076810A
Application number: CN2013100148644A
Authority: CN
Inventors: 史晓斌; 蒋蓁; 单提晓; 曾炳寿; 丰彬
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2013-05-01

Abstract

本发明公开了一种便携式小型无人机地面移动工作站，旨在完成无人机的任务规划，在电子地图中实时显示无人机的位置以及飞行轨迹，完成无人机的飞行状态数据的实时传输、显示和处理等功能，保证无人机准确安全的飞行。该工作站由上箱体、显示屏、开关、触摸板、下箱体、弹簧卡、把手、数传电台、摇杆、键盘、蝶形铰链、电源模块和工业计算机组成。采用本发明，可以单人完成无人机遥测数据的实时接收、监控显示和遥控数据的发送。

Description

一种便携式小型无人机地面移动工作站

技术领域

本发明涉及一种工作站，特别是一种便携式小型无人机地面移动工作站。

背景技术

随着科学技术的发展，无人机在世界各国得到广泛研究和发展，在军事、民用和科研三方面都具有重要的应用价值。在军事上可用于侦查、监视、通信中继、电子对抗、火力制导、战果评估、骚扰、诱惑、对地（海）攻击、目标模拟和早期预警等；在民用上，可用于大地测量、城市环境检测、地球资源勘测和森林防火、农业勘测、交通、民用导航、环境保护、边境巡逻与控制、自然灾害的监视与救援等；在科研方面，可用于大气研究、气象观测、对核生化污染区的采样与监控、新技术新设备和新飞行器的试验验证等。地面工作站是小型无人机的核心和灵魂，其涉及无线传输、远程控制以及任务规划等多种技术，主要功能是监控无人机的飞行过程以及任务执行情况，它是一个实时采集并分析遥测数据、不定时发送遥控指令、显示飞行状态等功能结合于一体的综合地面监控系统。

目前已有相关便携式小型无人机的地面工作站，主要有以下几个问题和不足：

（1）采用分体式的设计，由数据通讯单元，处理计算机，显示计算机和无线遥控器等部分组成，体积较大，携带型较差，功耗大。

（2）需要两位操作人员协调操作，一位操作工作站的处理计算机，用于接收无人机发送的遥测数据；另一位操作无线遥控器，发送部分遥控指令。对无人机进行飞行控制的无线遥控器的操作人员想要知道无人机的飞行状态只能通过处理计算机操作人员的转达，十分不便。

（3）处理计算机和显示计算机采用机械式硬盘，防震能力差，键盘和触摸板没有采用防水防尘处理，环境适应能力差。

（4）没有采用电子地图来显示无人机的飞行状态，不利于观测无人机的具体位置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种便携式小型无人机地面移动工作站，该工作站仅需要一名操作人员就可以完成无人机的飞行控制、无人机遥测数据的接收检测，工作站携带型好、体积小、重量轻、数据接收显示实时性强，提高了小型无人机飞行控制便利性和实时性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种便携式小型无人机地面移动工作站，由上箱体、显示屏、开关、触摸板、下箱体、弹簧卡、把手、数传电台、摇杆、键盘、蝶形铰链、电源模块和工业计算机组成；所述上箱体和下箱体后缘通过所述蝶形铰链链接，前缘通过所述弹簧卡相连；所述把手固联在所述下箱体上。

所述数传电台通过RS232数据线连接所述工业计算机，交换数据。

所述摇杆通过USB接口连接工业计算机。

所述显示屏采用四分屏显示：左上部区域为小型无人机飞行地图区；右上部区域为小型无人机飞行状态区；右下部区域为小型无人机飞行控制状态区；左下部区域为系统设置区。

所述的工业计算机使用固态硬盘。

所述的触摸板、键盘和工业计算机均采用防水防尘设计。

软件主体框架基于Labview编程环境，包括数据通信模块，状态监控模块，飞行控制模块和数据保存模块等四个模块。

采用电子地图实时显示无人机的位置以及飞行轨迹。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的优点：

（1）采用集成化的设计思想，大大减小了工作站的体积和重量，便携性能好。

（2）只需一位操作人员就能操作整个移动工作站，节约了人力资源，同时简化了操作。

（3）采用固态硬盘和防水防尘的键盘、触摸板，能更好适应野外作业的需求。

（4）采用电子地图，不仅能直观得到无人机所在区域的位置信息，还能得到无人机周边环境状况，提高了无人机飞行的可靠性。

附图说明

图1是本发明的外观图。

图2是本发明的后视图。

图3是本发明的系统框架图。

图4是本发明的工作流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

如图1、图2和图3所示，一种便携式小型无人机地面移动工作站，由上箱体1、显示屏2、开关3、触摸板4、下箱体5、弹簧卡6、把手7、数传电台8、摇杆9、键盘10、蝶形铰链11、电源模块12和工业计算机13组成；所述上箱体1和下箱体5后缘通过所述蝶形铰链11链接，前缘通过所述弹簧卡6相连；所述把手7固联在所述下箱体5上。

所述数传电台8，选用美国XStream公司的9XStream（900MHz）型数传电台，通过RS232数据线连接所述工业计算机13，交换数据。

所述摇杆9通过USB接口连接工业计算机13。

显示屏选用10.1英寸IPS LCD LG硬屏，采用四分屏显示：左上部区域为小型无人机飞行地图区；右上部区域为小型无人机飞行状态区；右下部区域为小型无人机飞行控制状态区；左下部区域为系统设置区。

飞行地图区采用集网络技术、通信技术、GIS技术于一体的Google Earth电子地图，利用经度、纬度和高度信息确定小型无人机的具体位置，显示其预定的飞行轨迹和当前的飞行轨迹。通过点击飞行地图可以在线修改预定的飞行轨迹，修改后的航迹信息通过数据通信模块传送给小型无人机机载飞控系统。

飞行状态区采用专用的仪表界面控件设计虚拟仪表，显示小型无人机的飞行状态信息，包括飞行姿态（偏航角、俯仰角和滚转角），速度信息（空速、GPS地速），发动机转速，舵机位置，机载飞控系统电源电压，飞行时间和距离目标点距离等。

飞行控制状态区显示偏航、俯仰、滚转三个控制通道的PWM值和小型无人机当前的舵面偏转信息。PWM值显示包括自控PWM和手控PWM，若PWM值超过正常范围，予以警报显示。

系统设置区完成系统功能的设置。

所述的工业计算机13采用的SSD固态硬盘，选用三星64G SATA3 2.5英寸SSD固态硬盘。

所述的触摸板4、键盘10和工业计算机13均采用防水防尘设计。

如图4所示，遥测数据的接收和遥控数据的发送主要由以下几个步骤来实现：

步骤一：开机，打开监控软件，对系统进行初始化，完成程序初始化和串口初始化。

步骤二：通过数传电台，利用数据通信模块接收小型无人机下传的遥测数据，按照预定的数据格式对其进行解码。

步骤三：定时器计数，在数据存储模块中每隔20ms存储一次遥测数据，以EXCEL表格的形式进行保存。

步骤四：每隔100ms，将数据通信模块接收到的遥测数据通过状态监控模块予以分屏显示。左上部区域为小型无人机飞行地图区；右上部区域为小型无人机飞行状态区；右下部区域为小型无人机飞行控制状态区；左下部区域为系统设置区。

步骤五：当遥测数据需要回放时，调用数据存储模块中的遥测数据，通过状态监控模块予以分屏显示。

步骤六：利用摇杆和指令盘，发送连续操纵指令、离散操纵指令给飞行控制模块，利用数据通信模块通过数传电台将遥控指令发送给小型无人机机载飞控系统。

步骤七：结束，关机。

Claims

1.一种便携式小型无人机地面移动工作站，其特征在于，由上箱体（1）、显示屏（2）、开关（3）、触摸板（4）、下箱体（5）、弹簧卡（6）、把手（7）、数传电台（8）、摇杆（9）、键盘（10）、蝶形铰链（11）、电源模块（12）和工业计算机（13）组成；所述上箱体（1）和下箱体（5）后缘通过所述蝶形铰链（11）链接，前缘通过所述弹簧卡（6）相连；所述把手（7）固联在所述下箱体（5）上。

2.根据权利要求1所述的便携式小型无人机地面移动工作站，其特征在于，所述数传电台（8）通过RS232数据线连接所述工业计算机（13），交换数据。

3.根据权利要求1所述的便携式小型无人机地面移动工作站，其特征在于，所述摇杆（9）通过USB接口连接工业计算机（13），交换数据。

4.根据权利要求1所述的便携式小型无人机地面移动工作站，其特征在于，所述显示屏（2）采用四分屏显示：左上部区域为小型无人机飞行地图区；右上部区域为小型无人机飞行状态区；右下部区域为小型无人机飞行控制状态区；左下部区域为系统设置区。

5.根据权利要求1所述的便携式小型无人机地面移动工作站，其特征在于，所述的工业计算机（13）使用固态硬盘。

6.根据权利要求1所述的便携式小型无人机地面移动工作站，其特征在于，所述的触摸板（4）、键盘（10）和工业计算机（13）均采用防水防尘设计。