專利名稱：一種便攜式小型無人機地面移動工作站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工作站，特別是一種便攜式小型無人機地面移動工作站。
背景技術(shù)：
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，無人機在世界各國得到廣泛研究和發(fā)展，在軍事、民用和科研三方面都具有重要的應(yīng)用價值。在軍事上可用于偵查、監(jiān)視、通信中繼、電子對抗、火力制導、戰(zhàn)果評估、騷擾、誘惑、對地(海)攻擊、目標模擬和早期預(yù)警等；在民用上，可用于大地測量、城市環(huán)境檢測、地球資源勘測和森林防火、農(nóng)業(yè)勘測、交通、民用導航、環(huán)境保護、邊境巡邏與控制、自然災(zāi)害的監(jiān)視與救援等；在科研方面，可用于大氣研究、氣象觀測、對核生化污染區(qū)的采樣與監(jiān)控、新技術(shù)新設(shè)備和新飛行器的試驗驗證等。地面工作站是小型無人機的核心和靈魂，其涉及無線傳輸、遠程控制以及任務(wù)規(guī)劃等多種技術(shù)，主要功能是監(jiān)控無人機的飛行過程以及任務(wù)執(zhí)行情況，它是一個實時采集并分析遙測數(shù)據(jù)、不定時發(fā)送遙控指令、顯示飛行狀態(tài)等功能結(jié)合于一體的綜合地面監(jiān)控系統(tǒng)。目前已有相關(guān)便攜式小型無人機的地面工作站，主要有以下幾個問題和不足
(I)采用分體式的設(shè)計，由數(shù)據(jù)通訊單元，處理計算機，顯示計算機和無線遙控器等部
分組成，體積較大，攜帶型較差，功耗大。(2)需要兩位操作人員協(xié)調(diào)操作，一位操作工作站的處理計算機，用于接收無人機發(fā)送的遙測數(shù)據(jù)；另一位操作無線遙控器，發(fā)送部分遙控指令。對無人機進行飛行控制的無線遙控器的操作人員想要知道無人機的飛行狀態(tài)只能通過處理計算機操作人員的轉(zhuǎn)達，十分不便。(3)處理計算機和顯示計算機采用機械式硬盤，防震能力差，鍵盤和觸摸板沒有采用防水防塵處理，環(huán)境適應(yīng)能力差。(4)沒有采用電子地圖來顯示無人機的飛行狀態(tài)，不利于觀測無人機的具體位置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種便攜式小型無人機地面移動工作站，該工作站僅需要一名操作人員就可以完成無人機的飛行控制、無人機遙測數(shù)據(jù)的接收檢測，工作站攜帶型好、體積小、重量輕、數(shù)據(jù)接收顯示實時性強，提高了小型無人機飛行控制便利性和實時性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種便攜式小型無人機地面移動工作站，由上箱體、顯示屏、開關(guān)、觸摸板、下箱體、彈簧卡、把手、數(shù)傳電臺、搖桿、鍵盤、蝶形鉸鏈、電源模塊和工業(yè)計算機組成；所述上箱體和下箱體后緣通過所述蝶形鉸鏈鏈接，前緣通過所述彈簧卡相連；所述把手固聯(lián)在所述下箱體上。所述數(shù)傳電臺通過RS232數(shù)據(jù)線連接所述工業(yè)計算機，交換數(shù)據(jù)。所述搖桿通過USB接口連接工業(yè)計算機。
所述顯示屏采用四分屏顯示左上部區(qū)域為小型無人機飛行地圖區(qū)；右上部區(qū)域為小型無人機飛行狀態(tài)區(qū)；右下部區(qū)域為小型無人機飛行控制狀態(tài)區(qū)；左下部區(qū)域為系統(tǒng)
設(shè)置區(qū)。所述的工業(yè)計算機使用固態(tài)硬盤。所述的觸摸板、鍵盤和工業(yè)計算機均采用防水防塵設(shè)計。軟件主體框架基于Labview編程環(huán)境，包括數(shù)據(jù)通信模塊，狀態(tài)監(jiān)控模塊，飛行控制模塊和數(shù)據(jù)保存模塊等四個模塊。采用電子地圖實時顯示無人機的位置以及飛行軌跡。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點
(I)采用集成化的設(shè)計思想，大大減小了工作站的體積和重量，便攜性能好。(2)只需一位操作人員就能操作整個移動工作站，節(jié)約了人力資源，同時簡化了操作。(3)采用固態(tài)硬盤和防水防塵的鍵盤、觸摸板，能更好適應(yīng)野外作業(yè)的需求。(4)采用電子地圖，不僅能直觀得到無人機所在區(qū)域的位置信息，還能得到無人機周邊環(huán)境狀況，提高了無人機飛行的可靠性。


圖1是本發(fā)明的外觀圖。圖2是本發(fā)明的后視圖。圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)框架圖。圖4是本發(fā)明的工作流程圖。
具體實施例方式為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細描述。如圖1、圖2和圖3所示，一種便攜式小型無人機地面移動工作站，由上箱體1、顯示屏2、開關(guān)3、觸摸板4、下箱體5、彈簧卡6、把手7、數(shù)傳電臺8、搖桿9、鍵盤10、蝶形鉸鏈
11、電源模塊12和工業(yè)計算機13組成；所述上箱體I和下箱體5后緣通過所述蝶形鉸鏈11鏈接，前緣通過所述彈簧卡6相連；所述把手7固聯(lián)在所述下箱體5上。所述數(shù)傳電臺8,選用美國XStrearn公司的9XStrearn (9OOMHz )型數(shù)傳電臺，通過RS232數(shù)據(jù)線連接所述工業(yè)計算機13，交換數(shù)據(jù)。所述搖桿9通過USB接口連接工業(yè)計算機13。顯示屏選用10.1英寸IPS IXD LG硬屏，采用四分屏顯示左上部區(qū)域為小型無人機飛行地圖區(qū)；右上部區(qū)域為小型無人機飛行狀態(tài)區(qū)；右下部區(qū)域為小型無人機飛行控制狀態(tài)區(qū)；左下部區(qū)域為系統(tǒng)設(shè)置區(qū)。飛行地圖區(qū)采用集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、GIS技術(shù)于一體的Google Earth電子地圖，利用經(jīng)度、緯度和高度信息確定小型無人機的具體位置，顯示其預(yù)定的飛行軌跡和當前的飛行軌跡。通過點擊飛行地圖可以在線修改預(yù)定的飛行軌跡，修改后的航跡信息通過數(shù)據(jù)通信模塊傳送給小型無人機機載飛控系統(tǒng)。
飛行狀態(tài)區(qū)采用專用的儀表界面控件設(shè)計虛擬儀表，顯示小型無人機的飛行狀態(tài)信息，包括飛行姿態(tài)(偏航角、俯仰角和滾轉(zhuǎn)角)，速度信息(空速、GPS地速)，發(fā)動機轉(zhuǎn)速,舵機位置，機載飛控系統(tǒng)電源電壓，飛行時間和距離目標點距離等。飛行控制狀態(tài)區(qū)顯示偏航、俯仰、滾轉(zhuǎn)三個控制通道的PWM值和小型無人機當前的舵面偏轉(zhuǎn)信息。PWM值顯示包括自控PWM和手控PWM，若PWM值超過正常范圍，予以警報顯不O系統(tǒng)設(shè)置區(qū)完成系統(tǒng)功能的設(shè)置。所述的工業(yè)計算機13采用的SSD固態(tài)硬盤，選用三星64G SATA3 2. 5英寸SSD固
態(tài)硬盤。所述的觸摸板4、鍵盤10和工業(yè)計算機13均采用防水防塵設(shè)計。軟件主體框架基于Labview編程環(huán)境，包括數(shù)據(jù)通信模塊，狀態(tài)監(jiān)控模塊，飛行控制模塊和數(shù)據(jù)保存模塊等四個模塊。如圖4所示，遙測數(shù)據(jù)的接收和遙控數(shù)據(jù)的發(fā)送主要由以下幾個步驟來實現(xiàn) 步驟一開機，打開監(jiān)控軟件，對系統(tǒng)進行初始化，完成程序初始化和串口初始化。步驟二 通過數(shù)傳電臺，利用數(shù)據(jù)通信模塊接收小型無人機下傳的遙測數(shù)據(jù)，按照預(yù)定的數(shù)據(jù)格式對其進行解碼。步驟三定時器計數(shù)，在數(shù)據(jù)存儲模塊中每隔20ms存儲一次遙測數(shù)據(jù)，以EXCEL表格的形式進行保存。步驟四每隔100ms，將數(shù)據(jù)通信模塊接收到的遙測數(shù)據(jù)通過狀態(tài)監(jiān)控模塊予以分屏顯示。左上部區(qū)域為小型無人機飛行地圖區(qū)；右上部區(qū)域為小型無人機飛行狀態(tài)區(qū)；右下部區(qū)域為小型無人機飛行控制狀態(tài)區(qū)；左下部區(qū)域為系統(tǒng)設(shè)置區(qū)。步驟五當遙測數(shù)據(jù)需要回放時，調(diào)用數(shù)據(jù)存儲模塊中的遙測數(shù)據(jù)，通過狀態(tài)監(jiān)控模塊予以分屏顯示。步驟六利用搖桿和指令盤，發(fā)送連續(xù)操縱指令、離散操縱指令給飛行控制模塊，利用數(shù)據(jù)通信模塊通過數(shù)傳電臺將遙控指令發(fā)送給小型無人機機載飛控系統(tǒng)。步驟七結(jié)束，關(guān)機。
權(quán)利要求
1.一種便攜式小型無人機地面移動工作站，其特征在于，由上箱體(I)、顯示屏(2)、開關(guān)(3)、觸摸板(4)、下箱體(5)、彈簧卡(6)、把手(7)、數(shù)傳電臺(8)、搖桿(9)、鍵盤(10)、蝶形鉸鏈(11)、電源模塊(12 )和工業(yè)計算機(13 )組成；所述上箱體(I)和下箱體(5 )后緣通過所述蝶形鉸鏈(11)鏈接，前緣通過所述彈簧卡(6 )相連；所述把手(7 )固聯(lián)在所述下箱體(5)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式小型無人機地面移動工作站，其特征在于，所述數(shù)傳電臺(8)通過RS232數(shù)據(jù)線連接所述工業(yè)計算機(13)，交換數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式小型無人機地面移動工作站，其特征在于，所述搖桿(9 )通過USB接口連接工業(yè)計算機(13)，交換數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式小型無人機地面移動工作站，其特征在于，所述顯示屏(2)采用四分屏顯示:左上部區(qū)域為小型無人機飛行地圖區(qū)；右上部區(qū)域為小型無人機飛行狀態(tài)區(qū)；右下部區(qū)域為小型無人機飛行控制狀態(tài)區(qū)；左下部區(qū)域為系統(tǒng)設(shè)置區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式小型無人機地面移動工作站，其特征在于，所述的工業(yè)計算機(13 )使用固態(tài)硬盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式小型無人機地面移動工作站，其特征在于，所述的觸摸板(4)、鍵盤(10)和工 業(yè)計算機(13)均采用防水防塵設(shè)計。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種便攜式小型無人機地面移動工作站，旨在完成無人機的任務(wù)規(guī)劃，在電子地圖中實時顯示無人機的位置以及飛行軌跡，完成無人機的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的實時傳輸、顯示和處理等功能，保證無人機準確安全的飛行。該工作站由上箱體、顯示屏、開關(guān)、觸摸板、下箱體、彈簧卡、把手、數(shù)傳電臺、搖桿、鍵盤、蝶形鉸鏈、電源模塊和工業(yè)計算機組成。采用本發(fā)明，可以單人完成無人機遙測數(shù)據(jù)的實時接收、監(jiān)控顯示和遙控數(shù)據(jù)的發(fā)送。
文檔編號G05D1/10GK103076810SQ20131001486
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者史曉斌, 蔣蓁, 單提曉, 曾炳壽, 豐彬 申請人:上海大學