[發(fā)明專(zhuān)利]一種通用化可配置無(wú)人機(jī)地面站

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210245610.9
• 申請(qǐng)日: 2012-07-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102774505A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡志浩;林清;陳濛;孔令帥;王英勛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B64F1/00
• 分類(lèi)號(hào): B64F1/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專(zhuān)利事務(wù)所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)人機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無(wú)人機(jī)地面站設(shè)計(jì)，具體是指一種用于實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)任務(wù)規(guī)劃、姿態(tài)控制和任務(wù)設(shè)備控制的綜合控制平臺(tái)。

背景技術(shù)

無(wú)人機(jī)地面站主要完成對(duì)無(wú)人機(jī)的指揮和控制，主要包括對(duì)鏈路的監(jiān)控、對(duì)飛行器平臺(tái)的監(jiān)控、對(duì)任務(wù)載荷的控制、無(wú)人機(jī)任務(wù)規(guī)劃、信息處理與分發(fā)，是無(wú)人機(jī)操作手執(zhí)行飛行任務(wù)的主要場(chǎng)所。操作手依靠地面站顯示的信息和自身的經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲取各類(lèi)飛行信息，通過(guò)地面站的控制接口來(lái)操縱無(wú)人機(jī)和任務(wù)載荷。因?yàn)樵诟叨染o張的情況下，操縱手往往只是把直觀(guān)感知到的信息作為認(rèn)知判斷和操作的基礎(chǔ)，這就要求無(wú)人機(jī)地面站在滿(mǎn)足功能需求和維護(hù)需求的基礎(chǔ)上，應(yīng)符合無(wú)人機(jī)操縱手的心理特點(diǎn)，為無(wú)人機(jī)操縱手提供更直觀(guān)的信息；無(wú)人機(jī)執(zhí)行的任務(wù)大都是長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)控，這就要求無(wú)人機(jī)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(xí)慣，以減輕其在長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行任務(wù)時(shí)的疲勞程度。現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)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(qiáng)，不能給缺乏自身體驗(yàn)的無(wú)人機(jī)操縱手提供更直觀(guān)的信息；現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)地面站較少關(guān)注操縱手的生理和心理特點(diǎn)，在地面站的布局、尺寸、信息交互方式上不符合航空人機(jī)功效和操縱手的操縱習(xí)慣，在長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控操縱無(wú)人機(jī)時(shí)易導(dǎo)致操縱手的疲勞和操縱品質(zhì)的下降；現(xiàn)有無(wú)人機(jī)地面站大都將任務(wù)控制和飛行控制分開(kāi)，分成任務(wù)控制席和飛行控制席兩部分，由兩人完成，但無(wú)人機(jī)的飛行自主化逐漸提高，一個(gè)人完全可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)飛控和任控；現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)地面站大多只適用于某一種型號(hào)的無(wú)人機(jī)，各個(gè)模塊之間耦合嚴(yán)重，不能方便地更換相應(yīng)的模塊以控制不同型號(hào)的無(wú)人機(jī)，造成了對(duì)每種型號(hào)的無(wú)人機(jī)都得重新設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)人機(jī)地面站，不利于無(wú)人機(jī)的發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)也造成了重復(fù)性建設(shè)，浪費(fèi)人力物力資源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是給出一種新型的無(wú)人機(jī)地面站，在考慮到無(wú)人機(jī)操縱手的心理和生理特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，很好的解決了飛行控制和任務(wù)控制的綜合問(wèn)題，以及操縱手的立體信息感知問(wèn)題和長(zhǎng)時(shí)間操縱易疲勞的問(wèn)題；本發(fā)明采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，可以快速更換相應(yīng)模塊以適應(yīng)不同型號(hào)無(wú)人機(jī)的要求，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)地面站的通用化，減少了重復(fù)建設(shè)。

本發(fā)明提供的一種通用化可配置無(wú)人機(jī)地面站，所述的地面站包括飛行器適配模塊、訓(xùn)練通信模塊、飛行通信模塊、HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語(yǔ)音識(shí)別與告警模塊、語(yǔ)音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊、任務(wù)規(guī)劃模塊、電子飛行信息模塊、多點(diǎn)觸摸模塊、內(nèi)部通信模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，其中任務(wù)規(guī)劃模塊、HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語(yǔ)音識(shí)別與告警模塊、電子飛行信息模塊、多點(diǎn)觸摸模塊部署在計(jì)算機(jī)A上，飛行通信模塊、訓(xùn)練通信模塊、飛行器適配模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、語(yǔ)音和視頻采集模塊、3D視景顯示模塊部署在計(jì)算機(jī)B上，內(nèi)部通信模塊同時(shí)部署在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上，以保證兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信；計(jì)算機(jī)A和計(jì)算機(jī)B通過(guò)STP雙絞網(wǎng)線(xiàn)連接到路由器，計(jì)算機(jī)A通過(guò)3個(gè)mini?display?port驅(qū)動(dòng)多點(diǎn)觸摸模塊，并通過(guò)對(duì)三個(gè)多點(diǎn)觸摸顯示器的形式實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)的溝通；HOTAS操縱握桿及腳蹬、音箱和麥克通過(guò)USB接口接入計(jì)算機(jī)A，并分別對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)A中的HOTAS及腳蹬操縱數(shù)據(jù)采集模塊、語(yǔ)音識(shí)別與告警模塊；計(jì)算機(jī)B通過(guò)HDMI口驅(qū)動(dòng)3D顯示器，所述的3D顯示器對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)B內(nèi)部的3D視景顯示模塊，語(yǔ)音和視頻采集模塊使用的監(jiān)控?cái)z像頭和麥克通過(guò)USB接入計(jì)算機(jī)B；鍵盤(pán)和鼠標(biāo)連接到KVM切換器上，通過(guò)快捷鍵在計(jì)算機(jī)A和計(jì)算機(jī)B之間隨時(shí)切換。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）本發(fā)明無(wú)人機(jī)地面站前視顯示可以采用3D或2D圖形數(shù)據(jù)顯示，在普通的二維信息的基礎(chǔ)上能夠?yàn)椴倏v手提供景深信息，并且可以在多個(gè)攝像頭之間靈活切換，改善了操縱手在缺少實(shí)時(shí)體驗(yàn)和復(fù)雜情形下對(duì)無(wú)人機(jī)狀態(tài)和周邊事態(tài)的充分了解和整體把握，增強(qiáng)了無(wú)人機(jī)操縱手的情景意識(shí)能力和沉浸感，縮短了認(rèn)知反應(yīng)時(shí)間，減少操縱錯(cuò)誤，減輕操縱手的心理負(fù)荷；

（2）本發(fā)明無(wú)人機(jī)地面站考慮到了無(wú)人機(jī)操縱手在實(shí)際執(zhí)行任務(wù)時(shí)需長(zhǎng)時(shí)間操縱的特點(diǎn)，在咨詢(xún)了相關(guān)方面的無(wú)人機(jī)專(zhuān)家和無(wú)人機(jī)操縱員的情況下，考慮到了無(wú)人機(jī)操縱手的生理特點(diǎn)，對(duì)地面站各部分尺寸、屏幕的傾斜角度、屏幕尺寸等方面進(jìn)行合理化改進(jìn)，大大提高了操縱手的舒適性；

（3）本發(fā)明無(wú)人機(jī)地面站創(chuàng)新地綜合采用了的多種信息交互方式：