[發明專利]一種傾轉旋翼無人機地面指揮控制系統

有效

• 申請號: 201911365561.0
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN113050674B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 何玉慶;李琦;谷豐;張洺溪;余鑫鑫;孫曉舒;周浩;李鵬;杜心田
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發明涉及傾轉旋翼無人機領域，特別涉及傾轉旋翼無人機地面指揮控制系統軟件搭建。包括以下步驟：1)定義地面指揮控制系統軟件主要功能與接口；2)設計針對傾轉旋翼無人機的地面指揮控制系統布局；3)設計地面指揮控制系統導航模塊；4)設計地面指揮控制系統任務模塊；5)設計地面指揮控制系統傾轉旋翼無人機人機交互模塊；本發明能夠實現傾轉旋翼無人機直升機模態飛行、固定翼模態飛行、模態轉換過程中的監測，無人機的航跡導航以及任務設定；有效地保障了傾轉旋翼無人機任務的有效執行。

技術領域

本發明涉及傾轉旋翼無人機領域，特別涉及傾轉旋翼無人機地面指揮控制系統軟件搭建。

背景技術

傾轉旋翼無人機是一種特殊構型的無人機，將無人直升機與固定翼無人機相結合，具備獨特的性能優勢；由于工作環境的復雜性和不同應用場景的需求，許多創新型無人機平臺不斷涌現，而傾轉旋翼無人機因其特殊性成為其中的重要成員；傾轉旋翼機將直升機的垂直起降功能與固定翼飛機的高速巡航性能相結合，實現無人機的無機場垂直起降與長航時、長航程飛行；

同時，與無人機發展相匹配的地面控制站(GCS：Ground Control Station)將具有包括任務規劃，數字地圖，衛星數據鏈，圖像處理能力在內的集控制、瞄準、通信、處理于一體的綜合能力；未來地面站的功能將更為強大：不僅能控制同一型號的無人機群，還能控制不同型號無人機的聯合機群；地面站系統具有開放性和兼容性，即不必進行現有系統的重新設計和更換就可以在地面控制站中通過增加新的功能模塊實現功能擴展；相同的硬件和軟件模塊可用于不同的地面站；

地面站作為整個無人機系統的作戰指揮中心，其控制內容包括：飛行器的飛行過程，飛行航跡，有效載荷的任務功能，通訊鏈路的正常工作，以及飛行器的發射和回收；GCS除了完成基本的飛行與任務控制功能外，同時也要求能夠靈活地克服各種未知的自然與人為因素的不利影響，適應各種復雜的環境，保證全系統整體功能的成功實現。

發明內容

本發明構建一種適用于傾轉旋翼無人的地面指揮控制系統，旨在解決傾轉旋翼無人機飛行過程多模態飛行模式的人機交互策略；一方面，為了實現軟件高重用性、可維護性，本文采用MVC的軟件主框架，首先設計面向多飛行模式的接口基類作為系統控制模塊，其次重構各人機交互組件作為系統視圖模塊，最終通過TCP傳輸模式實現前后端同步并行；另一方面，本文通過瓦片拼接的方式構建地圖插件，實現面向傾轉旋翼無人機的導航模塊，借助工廠設計模式搭建面向傾轉旋翼無人機的任務模塊，最終通過合理布局實現各模塊的統一結合，實現了具備面向傾轉旋翼無人機多模態飛行模式的實時監測功能。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種傾轉旋翼無人機地面指揮控制系統，包括以下實現步驟：

1)構建地面指揮控制系統的功能模塊，用于人機界面的交互與顯示；

2)利用線程構建地面指揮控制系統的導航模塊，用于通過線程控制傾轉旋翼無人機導航；

3)根據步驟1)和步驟2)實現地面指揮控制系統的與傾轉旋翼無人機的交互。

步驟1)所述功能模塊包括：

飛行控制模塊，用于獲取輸入的傾轉旋翼無人機的控制參數，并根據通過線程獲取的傾轉旋翼無人機的狀態數據以及飛行中的三維視景進行顯示；

任務控制模塊，用于根據通過線程獲取的傾轉旋翼無人機的偵查圖像數據以及任務數據進行顯示；

信息處理模塊，用于接收和轉發傾轉旋翼無人機的指令信息，分發遙測數據給傾轉旋翼無人機。

步驟2)所述線程包括：