用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統的製作方法

2023-05-28 00:01:06 1

專利名稱：用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統，屬於無人駕駛遙控 系統領域。
背景技術：
1、 遙控指令系統
共軸雙旋翼無人駕'駛直升機具有垂直起降、空中懸停、前後左右運動的能力，由機身的 運動特點決定遙控指令應包含縱向、橫向、航向、總距、油門微調五路控制指令。縱向控制
指令控制直升機的俯仰角，增加或減小前飛速度；橫向控制指令控制直升機的傾斜角，控制 水平橫向速度；航向控制指令控制機頭方向與橫向控制指令相配合完成直升機轉彎；總距與 油門微調相互協調調整直升機的升力，在總距固定的情況下微調油門微調控制指令來調整發 動機的轉速，進而調整旋翼升力穩定機身。
共軸雙旋翼無人駕駛直升機自主飛行時要輸入遙控自主轉換開關、飛行航跡點的經度、 緯度、高度的數字量和DGPS修正信號。
2、 DGPS定位系統
DGPS定位系統，即差分全球定位系統(D迅erential Global Position System),是在 GPS的基礎上利用差分技術使用戶能夠從GPS系統中獲得更高的精度。
DGPS系統中將一臺GPS接收機放在位置已精確測定的點上，組成基準臺。基準臺接 收機通過接收GPS衛星信號，測量並計算出到衛星的偽距，將偽距和已知的精確距離相比較， 求得該點在GPS系統中的偽距測量誤差，再將這些誤差作為修正值以標準數據格式通過播發 臺向周圍空間播發。附近的DGPS用戶接收到來自基準臺的誤差修正信息，以此來修正自身 的GPS測量值，從而大大提高其定位精度。
3、 虛擬實境技術
虛擬現實(Virtual Reality)是近年來出現的高新技術。虛擬實境是一項綜合集成技術，涉 及計算機圖形學、人機互動技術、傳感技術、人工智慧等領域，它用計算機生成逼真的三維 視、聽、嗅覺等感覺，使人作為參與者通過適當裝置，自然地對虛擬世界進行體驗和交互作 用。虛擬實境系統的核心設備是計算機。它的一個主要功能是生成虛擬境界的圖形，故此又 稱為圖形工作站。圖像顯示設備是用於產生立體視覺效果的關鍵外設，目前常見的產品包括 光閥眼鏡、三維投影儀和頭盔顯示器等。其中高檔的頭盔顯示器在屏蔽現實世界的同時，提 供高解析度、大視場角的虛擬場景，並帶有立體聲耳機，可以使人產生強烈的浸沒感。當人們需要構造當前不存在的環境(合理虛擬實境)、人類不可能達到的環境(誇張虛擬 現實)或構造純粹虛構的環境(虛幻虛擬實境)以取代需要耗資巨大的真實環境時，就可以 利用虛擬實境技術。
4、 遙測遙控通信體制
無人駕駛直升機系統中，遙測遙控系統為設計關鍵點之一，保證遙測遙控系統穩定工作 則需要保障遙測遙控鏈路的通暢，這樣才能遠距離遙控無人直升機進行任務作業。
遙測遙控體制有很多種，常用的數據基帶調製方式為PCM;常用的多址技術為 FDMA/DS-CDMA;常用的載波調製方式為BPSK/QPSK。以某型無人駕駛直升機為例， 遙控系統採用 PCM-DS-BPSK(Pulse Code Modulation-Direct Spread spectrum-Binary Phase Shift Keying)通信體制，所以地面遙控數據編碼單元應包含遙控 數據的PCM調製單元，形成的上行信息以PCM串行碼流格式發送到遙控發射機內的直序擴 頻機單元。
5、 地面指揮控制站和操控系統
地面指揮控制站，簡稱"地面站"，作為無人機系統的重要組成部分具有極其重要的作用。 其使命在於檢測飛機的飛行狀態和機載有效載荷的工作狀態，使地面操作人員能夠有效的對 飛機和有效載荷實施控制。其主要功能包括任務規劃、飛行航跡顯示、測控參數顯示、圖像 顯示與有效載荷管理、系統監控、數據記錄和通訊指揮。
現有技術的地面站1的結構框圖如圖1，地面站通常由控制臺2、導航臺3和傳輸系統 4這三大部分組成(有的地面站還包括監控臺5)。控制臺2、導航臺3和監控臺5分別為三 臺計算機，其中控制臺2完成遙控數據和遙測數據的綜合處理，導航臺3完成遙測數據中導 航數據的解算，監控臺5完成對發送的遙控數據和接收的遙測數據進行全程監控，三者通過 TCP/IP協議8進行數據交互，傳輸系統4由數據機6和發射機7組成，控制臺2通過 UDP協議9將遙控數據發送至數據機6 ，經發射機7按照遙控體制和傳輸協議進行編碼、 加密和調製後被機載遙控接收設備接收、解碼和解密後，驅動舵機系統及執行機構完成遙控 功能。
控制臺2為地面站的控制中心，現有的控制臺的遙控指令主要來源於具有小規模遙控輸 入設備的硬體面板10和運行於控制臺上位機軟體的軟體面板11。控制臺2、硬體面板10 和軟體面板11共同組成了無人機的現有技術的地面飛行操控系統12。
現有技術的應用於無人機遙控的地面操控系統12的核心在於一臺計算機，外部硬體操 縱設備較簡單，遙控數據的融合濾波等處理通常採用軟體方式來實現。這類系統的缺點在於 (1)地面操縱輸入不能最大限度發揮操縱手的駕駛習慣，還往往需要記憶大量的指令代
碼，訓練時間長。(2)系統結構過分依靠軟體實施，數據處理速度慢，實時性差。 目前現有部分機型在地面操縱方式上正在向更符合操縱手駕駛習慣的仿有人機操縱方式 過渡，而採用更加便攜的操縱設備來實現無人機遙控的方式還處在探索階段。目前尚沒有支 持兩種或以上更符合操縱手駕駛習慣的地面操控系統出現。 發 明 內 容
本發明為了解決現有無人機地面操控系統存在的問題，提供了一種用於共軸雙旋翼無人 駕駛直升機的雙模式地面操控系統，該雙模式地面操控系統能夠增強無人駕駛直升機地面操 縱設備的便攜性，最大限度發揮操縱手的感官能力，提高遙控動作的有效性和準確性，縮短 訓練時間，並提高地面操控系統數據處理的實時性和穩定性。
用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統包括可攜式操縱機構、仿有人機 操縱機構、操縱模式切換開關、第一傳感器、第二傳感器、第一傳輸介質、第二傳輸介質、 DGPS設備單元、數據採集處理單元、操縱反饋單元、監控存儲單元、模擬訓練單元和遙控 發射單元十三個部分。本發明以無人駕駛直升機為遙控目標，通過地面操縱手操縱機械結構 和改變操縱模式來完成不同操縱模式下遙控指令的輸入；該輸入數據與DGPS設備單元的定 位誤差修正信息在數據採集處理單元中進行數據融合、平滑濾波等處理，形成有效的遙控數 據；操縱反饋單元對有效遙控數據進行形象專業的顯示，將當前操縱模式的遙控狀態實時反 饋給正在實施遙控操作的操縱手；監控存儲單元完成將當前操縱模式下發送的遙控數據同步 上傳到地面測控站的信息處理計算機,供上位機軟體對遙控數據進行監控和實時存儲；模擬 訓練單元利用虛擬實境技術完成操縱手在地面的飛行模擬訓練遙控發射單元完成有效指令數 據的編幀和編碼，以串行PCM碼流的形式發送給地面遙控發射機。
本發明中的操縱與，莫式切換單元具有仿有人機操縱模式和可攜式操縱模式兩種。可攜式 操縱模式模擬航模遙控方式，將所有指令輸入機構集成在一個手持設備中，該設備包括2個 二自由度的微型推桿、8個微型撥動開關和1個無線發射機。左側微型推桿左右運動可調節 橫向控制指令、上下運動可調節縱向控制指令；右側微型推桿左右運動可調節航向控制指令、 上下運動可調節總距油門控制指令；8個微型撥動開關分別完成開車、關車、遙控自主轉換 以及其他遙控開關控制指令輸入。第一傳輸介質可採用有線傳輸介質或無線傳輸介質。便攜 式操縱機構中的無線接收機在第一傳輸介質採用無線傳輸介質時{吏用，完成遙控指令的調製 發射。仿有人機操縱模式模擬有人機的操縱方式，其操縱機構包括總距油門控制器、縱橫向 控制器和航向控制器。總距油門控制器完成總距和油門的輸入功能，縱橫向控制器完成縱向 和橫向的輸入功能，二者由操縱手手動完成操縱，航向控制器(航向踏板)通過飛行員的雙 腳給踏板的壓力產生向左和向右的航向信號。總距油門控制器、縱橫向控制器和航向控制器 可以完成縱向、橫向、航向、總距、油門微調五路控制指令輸入。第二傳輸介質採用有線傳輸介質。
本發明的數據釆集處理單元具有支持可攜式和仿有人機兩種操縱模式的結構。其包括無 線接收機、採集電路、第一雙埠隨機存儲器、數據處理計算機和對外接口組件。無線接收 機在可攜式操縱模式的第一傳輸介質採用無線傳輸介質時使用，完成遙控指令的解調接收， 採集電路完成在不同操縱模式下指令、航路數據和DGPS誤差修正信息的採樣、數據融合， 並存儲至第一雙埠隨機存儲器，並按照遙控數據更新周期(50ms)定時在數據處理計算 機中完成對原始釆樣數據的平滑濾波，處理後形成的有效數據通過對外接口組件按不同協議 格式要求發送到後端各單元。
本發明的操縱反饋單元具有支持可攜式和仿有人機兩種操縱模式的結構。操縱反饋單元 可以根據當前操縱模式，在顯示設備上對當前操縱模式下的遙控數據進行形象化和專業化的 顯示，實時反映當前操縱模式輸入的遙控數據。當操縱模式發生切換，顯示界面也隨之發生 切換。
本發明的監控存儲單元具有支持可攜式和仿有人機兩種操縱模式的結構。監控及存儲單 元完成在不同操縱模式下將當前發送的指令和相關數據同步上傳到測控站的信息處理計算 機，供上位機軟體^"遙控數據進行監控，並以文件的方式進行存儲。
本發明的模擬訓練單元具有支持可攜式和仿有人機兩種操縱模式的結構。在不同操縱模 式下由數據採集處理單元形成有效的指令數據後上傳給模擬訓練計算機，可以利用上位機模 擬訓練軟體或雙眼效應立體顯像技術來完成的模擬訓練功能。
本發明的遙控發射單元具有支持仿有人機和可攜式兩種操縱模式的結構。遙控發射單元 完成在不同操縱模式下有效指令數據的編幀和編碼，以串行PCM碼流的形式發送給地面遙 控發射機。遙控發射單元包括主遙控發射單元和備份遙控發射單元。主遙控發射單元包括數 據編幀計算機、編碼電路、遙控發射機和測控天線；備份遙控發射單元包括備份數據編幀計 算機、備份編碼電路、備份遙控發射機和備份測控天線。
本發明的優點在於
(1) 可以應用於不同環境下對無人直升機的操控，模式切換靈活。
(2) 可以提高地面操縱手遙控動作的有效性和準確性，縮短訓練時間。
(3) 系統全部單元都由硬體實現，數據處理速度更快。


圖1為現有技術的地面站和操控系統的結構框圖； 圖2為本發明雙模式地面操控系統總體結構框圖； 圖3為本發明中可攜式操縱機構組成框圖； 圖4為本發明中仿有人機操縱機構組成框圖;圖5為本發明中數據採集處理單元組成框圖; 圖6為本發明中遙控發^f單元組成框圖。
圖中1.現有技術的地面站2.控制臺
3.導航臺4.傳輸系統5.監控臺6.數據機7.數傳電臺8. TCP/IP協議9. UDP協議10.硬體面板11,軟體面板
12.現有技術的操控系統13.本發明中的操控系統14.可攜式操縱機構
15.仿有人機操縱機構16.操縱模式切換開關17.第一傳感器
18.第二傳感器19.第一傳輸介質20.第二傳輸介質
21. DGPS設備單元22數據採集處理單元23.監控存儲單元
24模擬訓練單元25.遙控發射單元26.操縱反饋單元
27.信息處理計算機28.模擬訓練計算機29..左微型推桿
30.右微型推桿31..微型撥動開關組32..無線發射機
33.總距油門控制器34,縱橫向控制器35..左航向控制器
36.右航向控制器37..無線接收機38..採集電路
39.第一雙埠存儲器40..數據處理計算機41,.對外接口組件
42.第二雙埠存儲器43,.編幀計算機44,.編碼電路
45.遙控發射機46..測控天線47..備份編幀計算機
48.備份編碼電路49..備份遙控發射機50,.備份測控天線
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行說明。
圖2為本發明的雙模式地面操控系統總體結構框圖。系統總體包括可攜式操縱機構14、 仿有人機操縱機構15、操縱模式切換開關16、第一傳感器17、第二傳感器18、第一傳輸 介質19、第二傳輸介質20、 DGPS設備單元21、數據採集處理單元22、監控存儲單元23、 模擬訓練單元24、遙控發射單元25和操縱反饋單元26這十三個部分，雙模式地面操控系 統在功能上取代了現有技術的控制臺所能實現遙控系統的全部功能，構成無人駕駛直升機地 面測控站遙控系統的重要組成部分。
本發明以無人駕駛直升機為遙控目標，通過地面操縱手切換操縱模式切換開關16來完 成不同操縱模式下的指令的輸入，並將操縱模式切換開關16購切換開關量C輸入到數據採 集處理單元22。操縱模式分為可攜式操縱模式和仿有人機操縱模式兩種。當採用可攜式操縱 模式時，地面操縱手可手持可攜式操縱機構14來產生反映當前各路操縱量的脈衝信號A。 第一傳感器17選用電傳數字編碼傳感器，其輸出為一定編碼方式的數字基帶信號A'。第一傳輸介質19可採用有線傳輸介質，如同軸電纜或光纖等，或無線傳輸介質，如一定調製 方式的電磁波或紅外線。當採用有線傳輸介質時，第一傳感器17輸出的數字基帶信號A' 經有線介質直接輸入到數據採集處理單元22;當採用無線傳輸介質時，可攜式操縱機構14 中的無線發射機32首先將數字基帶信號A'進行調製發射，經無線傳輸介質傳播，數據採 集處理單元22的無線接收機37對調製後的數字基帶信號A'進行解調接收。
當採用仿有人機操縱模式時，地面操縱手可坐在地面測控站的駕駛艙內操縱仿有人機操 縱機構15，產生反映當前各路操縱量的角度模擬量B。第二傳感器18選用光電數字編碼角 度傳感器，作用在於採集各路操縱量的角度模擬量B，輸出一定編碼方式的數字編碼量B'。 第二傳輸介質20採用有線傳輸介質，如同軸電纜或光纖等，將數字編碼量B'直接輸入至 數據採集處理單元22。
DGPS設備單元21作為無人駕駛直升機定位系統的地面基站，接收GPS衛星信號所測 定的位置和本站已知位置相比較求得定位誤差修正信息D,並將定位誤差修正信息D作為校 正數據輸入給數據採集單元22。
在可攜式操縱模式或仿有人機操縱模式下，由第一傳輸介質19或第二傳輸介質20輸入 至數據釆集處理單元22的數字基帶信號A'或數字編碼量B'、切換開關量C、 DGPS設 備單元21產生的定位誤差修正信息D在數據採集處理單元22中進行數據融合，形成按地 址存儲的原始遙控數據K，經數據採集處理單元22的數據處理計算機40進行平滑濾波等處 理，經對外接口組件41形成不同協議格式要求的有效遙控數據E、 F、 G和H。
圖3為本發明中可攜式操縱機構l組成框圖，可攜式操縱模式模擬航模遙控方式，將所 有指令輸入機構集成在一個由精密機電裝置組成的手持設備中，該設備外部包括兩個二自由 度的左微型推桿29、右微型推桿30和八個微型撥動開關31組成的微型撥動開關組、無線 發射機32。左微型推桿29左右運動可調節橫向控制指令，向左增大橫向控制指令，向右減 小橫向控制指令；上下運動可調節縱向控制指令，向上增大縱向控制指令，向下減小縱向控 制指令；右微型推桿30左右運動可調節航向控制指令，向左增大左航向控制指令，向右增 大右航向控制指令、上下運動可調節總距油門控制指令，向上增大總距油門控制指令，向下 減小總距油門控制指令；微型撥動開關組的八個微型撥動開關31分別完成開車、關車、遙 控自主轉換以及其他遙控開關控制指令輸入。
圖4為本發明中仿有人機操縱機構組成框圖，該仿有人機操縱機構15由總距油門控制 器33、縱橫向控制器34、左航向踏板35和右航向踏板36組成。總距油門控制器33完成 總距和油門的輸入功能，共同由一個拉杆完成，拉杆的角位移與總距關聯，其上有一個手柄 與油門調節關聯，拉杆向前增大總距油門控制指令，向後減小總距油門控制指令；縱橫向控 制器34完成縱向和橫向的輸入，由一個二自由度的推桿產生，推桿向前增大縱向控制指令，向後減少縱向控制指令，向左增大橫向控制指令，向右減少橫向控制指令，拉杆上添加縱向 鎖定電磁閥，可產生縱向鎖定信號。航向控制器包括左航向踏板35和右航向踏板36，通過 飛行員的雙腳給踏板的壓力產生向左和向右的航向信號，增大左航向踏板35壓力可增加左 航向指令，增大右航向踏板36壓力可增加右航向指令。
圖5為本發明中數據採集處理單元22組成框圖，包括無線接收機37、採集電路38、 第一雙埠隨機存儲器39、數據處理計算機40和對外接口組件41。其中無線接收機37用 於可攜式操縱模式下第一傳輸介質19釆用無線傳輸介質時數字基帶信號A'的解調和接收, 數字基帶信號A'、數字編碼量B'、切換開關量C和定位誤差修正信息D在採集電路38 中完成採集。採集電路38還完成對各路釆集數據的融合處理，形成原始遙控數據K，並按 地址方式儲存到第一雙埠隨機存儲器39中，數據處理計算機40讀取第一雙埠隨機存儲 器39中的按地址方式儲存的原始遙控數據K，並按照遙控數據更新周期(50ms)要求，在 數據處理計算機40中優先級較高的定時中斷處理程序中完成對該遙控數據K的平滑、濾波 和添加指令編號等處理，形成有效的遙控數據L。對外接口組件41按照遙控發射單元25的 接口協議要求將有效遙控數據L轉換為遙控數據E發送到遙控發射單元25，按照監控存儲 單元23的接口協議要求將有效遙控數據L轉換為遙控數據F發送到監控存儲單元23，按照 模擬訓練單元24的接口協議要求將有效遙控數據L轉換為遙控數據G發送到模擬訓練單元 24，按照操縱反饋單元26的接口協議要求將有效遙控數據L轉換為遙控數據H輸出到操縱 反饋單元26的顯示設備中。數據處理計算機40中優先級較低的定時中斷處理程序實現操縱 反饋單元26的操縱顯示算法。
操縱反饋單元26對遙控數據H可以根據當前操縱模式，在顯示設備上對當前操縱模式 下的有效遙控數據H進行形象化和專業化的顯示，將當前操縱模式的遙控狀態實時反饋給正 在實施遙控操作的操縱手；當操縱模式發生切換，顯示界面也隨之發生切換。
監控存儲單元23完成將當前操縱模式下由數據釆集處理單元22發送的遙控數據F進行 監控和存儲，形成監控數據I並同步上傳到地面測控站的信息處理計算機27，供上位機軟體 對遙控數據進行監控和實時存儲。
模擬訓練單元24接收在不同操縱模式下由數據採集處理單元22發送的遙控數據G，利 用虛擬實境技術完成操縱手在地面的飛行模擬訓練，形成操縱模擬數據J並輸入到模擬訓練 計算機28，可以利用上位機模擬訓練軟體或雙眼效應立體顯像技術來完成的模擬訓練功能。
遙控發射單元25完成遙控數據E的編幀和編碼，將遙控數據E以串行PCM碼流的形 式發送給地面遙控發射機。
圖6為本發明中遙控發射單元25組成框圖，所述遙控發射單元25包括第二雙埠隨 機存儲器42、編幀計算機43、編碼電路44、遙控發射機45、測控天線46、備份編幀計算機47、備份編碼電路48、備份遙控發射機49和備份測控天線50。其中編幀計算機43、 編碼電路44、遙控發射機45和測控天線46組成主遙控發射單元，備份編幀計箅機47、備 份編碼電路48、備份遙控發射機49和備份測控天線50組成備份遙控發射單元。當主遙控 發射單元正常工作時，備份遙控發射單元處於空閒狀態，數據釆集處理單元22的遙控數據E 在第二雙埠隨機存儲器39按地址存儲，編幀計算機43按地址讀取有效遙控數據E，加入 幀頭同步作為機載遙控接收機幀同步的依據，加入幀序號作為數據更新標誌，並在組幀過程 中加入校驗位，各幀指令加入密鑰與機載遙控接收機中密鑰存儲器中的密鑰進行比對，採用 三發兩判的糾錯方式形成並行遙控幀序列M。編碼電路44將並行遙控幀序列M轉換成串行 PCM碼流形式的幀序列N，幀序列N輸入到遙控發射機45，經測控天線46將遙控數據發 送到機載接收設備。當主遙控發射單元工作異常時，可切換至備份遙控發射單元，備份遙控 發射單元工作原理與主遙控發射單元相同。
權利要求
1、用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統，其特徵在於包括可攜式操縱機構(14)、第一傳感器(17)、第一傳輸介質(19)、仿有人機操縱機構(15)、第二傳感器(18)、第二傳輸介質(20)、操縱模式切換開關(16)、DGPS設備單元(21)、數據採集處理單元(22)、操縱反饋單元(26)、監控存儲單元(23)、模擬訓練單元(24)和遙控發射單元(25)；地面操縱手通過操縱模式切換開關(16)選擇當前操縱模式，形成切換開關量C輸入到數據採集處理單元(22)，操縱可攜式操縱機構(14)或仿有人機操縱機構(15)產生反映當前各路操縱量的脈衝信號A或角度模擬量B，經第一傳感器(17)或第二傳感器(18)採集編碼後形成數字基帶信號A』或數字編碼量B』，第一傳輸介質(19)或第二傳輸介質(20)將數字基帶信號A』或數字編碼量B』輸入到數據採集處理單元(22)，同時DGPS設備單元(21)將定位誤差修正信息D也輸入到數據採集處理單元(22)，數據採集處理單元(22)輸出不同協議格式要求的遙控數據E、F、G和H；其中遙控數據E輸入到遙控發射單元(25)完成遙控數據的發射；遙控數據F輸入到監控存儲單元(23)，形成監控數據I在信息處理計算機(27)中完成對操控系統(13)的實時監控；遙控數據G輸入到模擬訓練單元(24)，形成操縱模擬數據J在模擬訓練計算機(28)上完成訓練功能；遙控數據H輸入到操縱反饋單元(26)，將當前的操縱狀態形象顯示以反饋給地面操縱手。
2、 根據權利要求1所述的用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統，其特徵 在於所述的可攜式操縱機構(14)為由精密機電裝置組成的手持設備，外部包括左微 型推桿(29)、右微型推桿(30)、 8個微型撥動開關(31)和無線發射機(32)。
3、 根據權利要求1所述的用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統，其特徵在於所述的仿有人機操縱機構(15)包括總距油門控制器(33)、縱橫向控制器(34)、 左航向踏板(35)和右航向踏板(36);其中總距油門控制器(33)完成總距和油門的 輸入功能，縱橫向控制器(34)完成縱向和橫向的輸入功能，二者由操縱手手動完成操 縱，左航向踏板(35)和右航向踏板(36)通過飛行員的雙腳給踏板的壓力產生向左和 向右的航向信號。
4、 根據權利要求1所述的用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統，其特徵 在於所述的操縱模式分為仿有人機操縱模式和可攜式操縱模式兩種。
5、 根據權利要求1所述的用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統，其特徵 在於所述的DGPS設備單元(21)作為無人駕駛直升機定位系統的地面基站，接收 GPS衛星信號所測定的位置和本站已知位置相比較求得定位誤差修正信息D，並將該定 位誤差修正信息D作為校正數據輸入給數據採集單元(22)。
6、 根據權利要求1或5所述的用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統，其 特徵在於所述的數據採集處理單元(22)包括無線接收機(37)、採集電路(38)、第 一雙埠隨機存儲器(39)、數據處理計算機(40)和對外接口組件(41);數字基帶信 號A'、數字編碼量B'、切換開關量C和修正信息D經採集電路(38)進行採集並完 成對各路採集數據的融合，形成原始遙控數據K，並按地址方式儲存到第一雙埠隨機存 儲器(39)中，數據處理計算機(40)按地址讀取第一雙埠隨機存儲器(39)中的按 地址方式儲存的原始遙控數據K，並按照遙控數據更新周期要求，在高優先級定時中斷中 完成對該原始遙控數據K的平滑、濾波和添加指令編號處理，形成有效的遙控數據L，並 通過對外接口組件(41)按不同協議格式要求將遙控數據E發送到遙控發射單元(25)， 將遙控數據F發送到監控存儲單元(23)，將遙控數據G發送到模擬訓練單元(24);將 遙控數據H輸出到操縱反饋單元(26)的顯示設備中；數據處理計算機(40)中優先級 較低的定時中斷處理程序實現操縱反饋單元(26)的操縱顯示算法。
7、 根據權利要求1所述的用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統，其特徵 在於所述的操縱反饋單元(26)實現兩種操縱模式下在顯示設備上對有效數據進行形 象化和專業化的顯示，在切換操縱模式時，完成對應當前操縱模式的顯示模式的切換。
8、 根據權利要求1所述的用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統，其特徵 在於所述的監控存儲單元(23)完成在兩種操縱模式下將當前發送的指令和相關數據 同步上傳到測控站的信息處理計算機(27)。
9、 根據權利要求1所述的用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統，其特徵 在於所述的模擬訓練單元(24)完成在兩種操縱模式下利用虛擬實境技術完成操縱手 在地面的飛行模擬訓練，並利用運行於模擬訓練計算機(28)之上的模擬訓練軟體方式 或利用雙眼效應立體顯像方式來完成模擬訓練功能。
10、 根據權利要求1所述的用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的雙模式地面操控系統，其特徵 在於所述的遙控發射單元(25)完成在兩種操縱模式下有效指令數據的編幀和編碼， 以串行PCM碼流的形式發送給地面遙控發射機；所述的遙控發射單元(25)包括主遙控發射單元和備份遙控發射單元，所述的主遙控發 射單元包括數據編幀計算機(43)、編碼電路(44)、遙控發射機(45)和測控天線(46);所述的備份遙控發射單元包括備份數據編幀計算機(47)、備份編碼電路(48)、備份遙 控發射機(49)和備份測控天線(50)。
全文摘要
本發明公開一種用於共軸雙旋翼無人駕駛直升機的地面操控系統，包括可攜式操縱機構、仿有人機操縱機構、操縱模式切換開關、第一傳感器、第二傳感器、第一傳輸介質、第二傳輸介質、DGPS設備單元、數據採集處理單元、操縱反饋單元、監控存儲單元、模擬訓練單元和遙控發射單元十三個部分。本發明以無人駕駛直升機為遙控目標，飛行操縱手通過手動操縱和模式切換完成不同操縱模式下比例指令和開關指令的注入，然後經後端單元處理形成有效的上行信息發送至遙控發射設備，實現遙控無人駕駛直升機飛行或引導其自主飛行。本系統可應用於不同環境下對無人直升機的操控，模式切換靈活；可提高地面操縱手遙控動作有效性和準確性，縮短訓練時間。
文檔編號G09B9/02GK101419461SQ20081022686
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月19日 優先權日2008年11月19日
發明者劉春輝, 常嘯鳴, 張曉林, 李宏偉, 徵 譚 申請人:北京航空航天大學