機身信息顯示面板的製作方法

2023-05-16 20:20:56 2

專利名稱：機身信息顯示面板的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於顯示安裝在機身上的設備的狀態的機身信息顯示面 板，具體涉及用於從空中播撒農藥等或用於安裝攝像機裝置以拍攝照片的 無人駕駛直升機的機身信息顯示面板。
背景技術：
通常，使用無線電控制無人駕駛直升機以從空中播撒農藥或拍攝空中
的圖像或影像。例如，在JP-A-2004-268737中，常規的上述類型的無人駕 駛直升機包括所謂自主控制類無人駕駛直升機，其可利用GPS (全球定位 系統)在操作者的視線之外飛行。例如在有人駕駛直升機難以接近的火山 及受災區域等地區使用這種自主控制類無人駕駛直升機。
通常，無人駕駛直升機的姿態角容易受到風或其他因素的影響。此 外，因為結構原因，例如在轉向時飛行姿態角的變化會很劇烈。主要通過 安裝在機身上各種不同類型的伺服電機來控制無人駕駛直升機的姿態角， 這些伺服電機改變主旋翼的軸線的傾角以及主旋翼及尾旋翼的葉片的傾 角。如果這種類型的無人駕駛直升機例如遭遇較強的側風，則當前的飛行 路線會急劇偏離預期的飛行路線。因此存在自主控制系統耗費較長時間以 修正飛行路線的情況。
通過提供通信方法以在直升機的機身與地面基站之間傳遞數據，可以 從地面獲知並適當地控制機身或飛行的這種狀態。機身的上述狀態包括伺 服電機用於控制機身姿態角的工作狀態和發動機的工作狀態、檢測機身的 空間方位角和發動機的轉速的各種傳感器的工作狀態、以及安裝在機身上 使用的電池的狀態等。另一方面，飛行的狀態包括例如無人駕駛直升機飛 行的方向、姿態角及位置等與飛行路線相關的當前狀態、以及示出GPS裝 置是否正常工作的GPS裝置的工作狀態等。機身的狀態以及飛行的狀態等
的數據從機身被傳遞至地面基站，並被顯示在設置在地面基站內的個人電 腦的監控器屏幕上。
當無人駕駛直升機飛離操作者的視線時，操作者需要持續監視顯示機 身狀態的數據以及顯示飛行狀態的數據，以獲知機身的狀態及飛行狀態。

發明內容
本發明要解決的問題
當無人駕駛直升機飛行時，操作者需要關注顯示大量數據的儀器等以 監控機身的姿態角控制以及飛行路線，並進而監控安裝在機身上的部件以 了解其是否正常。
因此，當操作直升機飛行了很長時間之後，操作者會很疲倦。這是因 為，在監視大量數據的同時，通過如上所述了解機身的狀態、飛行的狀態 以及有效載荷的狀態以進行適當的控制是一件極其複雜的工作。除此之 外，如果對於上述監視和控制不熟練的話，則難以做出快速決定。
著眼於背景技術中的上述情況完成了本發明，其目的在於提供一種信 息顯示面板，通過該面板，操作者能夠容易地僅看一眼就可觀察到安裝在 機身上的設備的狀態以及從各種傳感器接收到的信息及控制狀態。
解決問題的方案
為了實現上述目的，根據本發明的機身信息顯示面板是飛行器的機身 信息顯示面板，其用於顯示為多個不同信息項的每一個所設置的豎直及水 平布置的顯示部分，其中顯示部分根據所顯示的信息內容而改變顏色。
本發明的效果
根據本發明，各個信息內容由與各個信息項對應的顏色區別並顯示在 顯示部分上。顏色根據信息內容而改變。因此，操作者無需密切關注顯示 面板上全部的顯示部分，而僅需監控例如顏色是否表示正常狀態，並關注 顏色改變的顯示部分。因此，即使在長時間飛行中，操作者也不會感覺很 疲勞，並可關注諸如飛行以及有效載荷裝置等的狀態的信息。
根據本發明的第二方面，當發生異常時，顯示部分以與正常狀態的顏 色不同的顏色來顯示顯示部分。因此，因為易於區別正常與異常，故即使
在改變操作者時操作者也不會忽視異常。
根據本發明的第三方面，因為以與階段對應的顏色來顯示正常與異常 之間的狀態，故能夠在狀態變為異常之前採取諸如使飛行器著陸等應對措 施。
根據本發明的第四方面，當安裝在機身上用於控制姿態角的設備、用 於飛行控制的設備或者設置在地面基站中用於控制機身的設備變為異常狀 態時，除了顯示部分的顏色改變之外，還發生警報聲。因此，可以更加確 實迅速地使操作者不會忽視異常並可了解異常狀態。
根據本發明的第五方面，本發明的機身信息顯示面板被顯示在用於顯 示無人駕駛直升機的機身及飛行狀態的監控器上，以執行自主控制飛行。 因此，根據本發明，當無人駕駛直升機飛離操作者視線時，操作者可迅速 準確地掌握安裝在機身上的設備的狀態以及飛行的狀態。


圖1示出了根據本發明的無人駕駛直升機的側視圖。 圖2示出了圖1中直升機的俯視圖。
圖3示出了圖1中直升機的正視圖。
圖4示出了根據本發明的無人駕駛直升機的框圖。
圖5示出了地面基站的框圖。
圖6示出了說明位於地面基站的監控器上的顯示的一個示例的正視圖。
圖7示出了在本發明的機身信息顯示面板上的顯示的一個示例的正視圖。
具體實施例方式
以下將參考圖1至圖6詳細描述根據本發明的機身信息顯示面板的實 施例。圖1至圖3示出了根據本發明的直升機。圖1示出了側視圖，圖2 示出了俯視圖，而圖3示出了正視圖，說明了設置有攝像機裝置用於拍攝 航空照片的無人駕駛直升機的示例。
無人駕駛直升機1具有包括主體2及尾體3的機身4。主旋翼5設置 於主體2的上部，而尾旋翼6設置於尾體3的後部。散熱器7設置於主體 2的前部，在散熱器7後方於主體2內順序地容納有發動機、進氣系統、 主旋翼軸以及燃料箱。大容量燃料箱容納在機身中心附近，使得無需設置 外部副燃料箱。經由支撐腿8，滑板9設置在大致布置在機身4的中心部 分的主體2下方左右部分處。在機身下方於滑板9的前端上方設置有連接 至機身內發動機(未示出)的排氣管60以及連接至排氣管60的消聲器 61。
控制面板10設置在主體2的後部的上側，同時指示燈11設置在其下 側。控制面板10在飛行前顯示檢查點以及自診斷結果等。還在地面基站 對控制面板IO上的顯示進行確認。指示燈11顯示GPS控制的狀態以及機
身的異常警報等。
容納紅外攝像機(或CCD攝像機)的攝像機裝置12經由攝像機安裝 架13被安裝在主體2的前部下方。安裝在攝像機安裝架13上的攝像機裝 置12繞全景軸(豎直軸)旋轉。此外，內部攝像機(未示出)可繞傾斜 軸(水平軸)旋轉。由此，攝像機可以透過前部窗口 14從空中拍攝地面 上所有方向的圖像。
自主控制箱15安裝至主體2的左側。在自主控制箱15中，容納有自 主控制所需的GPS控制裝置、用於與地面基站進行通信的數據通信裝置及 圖像通信裝置、以及內置控制程序的控制板等。在自主控制期間，基於下 述各種數據，自動或根據來自地面基站的命令來選擇上述操作模式及控制 程序。因此，進行用於機身狀態及飛行狀態最佳的導航控制。上述各種數 據包括表示機身狀態的諸如機身的姿態角及速度、發動機的轉速和節流閥 角度的機身數據、以及表示飛行狀態的諸如機身的位置及方向的飛行數 據。
直升機1可通過上述自主控制飛行。除了如上所述通過自主控制進行 飛行之外，直升機1還可通過操作者的手動操作來飛行。通過視覺監控直 升機1的姿態角、速度、高度以及方向等的操作者來通過手動操作進行上 述飛行，同時操作者根據從機身發送的各種數據來操作遙控裝置或遙控器。
天線支撐框架16安裝至主體2的底表面。傾斜撐杆17安裝至天線支 撐框架16。導航數據天線18安裝在撐杆17上以對地面基站發送並接收諸 如上述自主控制所需的機身數據和飛行數據的導航數據(數字數據)。此 外，用於通過模擬方式的圖像通信向地面基站發送由攝像機裝置12記錄 的圖像數據的圖像數據天線19被安裝至撐杆17。除了模擬方式，還可以 採用數字方式進行圖像通信。
基於陸地磁力的方位角傳感器20等被設置於尾體3的底側。方位角 傳感器20檢測機身所指向的方向(例如東、西、南、北)。此外，在主 體2內部設置由陀螺儀裝置(參見圖4)構成的姿態角傳感器24。
主GPS天線21及副GPS天線22設置於尾體3的上表面。用於從遙 控器接收命令信號的遙控接收天線23設置於尾體3的後端。
圖4示出了根據本發明的無人駕駛直升機的框圖。在圖中省去涉及攝 像機裝置控制的設置。
自主控制箱15容納用於對地面基站傳遞並接收無人駕駛直升機1的 自主控制所需數據的數據通信裝置31、包括存儲自主控制程序等的微型計 算機的控制板32、連接至主GPS天線21的主GPS接收器33、以及連接 至副GPS天線22的副GPS接收器34。
機身4具有用於在自主控制箱15中的數據通信裝置31與地面基站之 間發送並接收數字數據的導航數據天線18。方位角傳感器20連接至自主 控制箱15中的控制板32。在機身4內設置包括陀螺儀裝置等的姿態角傳 感器24。姿態角傳感器24連接至控制箱35。控制箱35與自主控制箱15 中的控制板32進行數據通信，並致動伺服電機36。存在五個伺服電機 36，其控制主旋翼5以及發動機，以在縱向方向、寬度方向以及豎直方向 上控制機身4的運動，並控制尾旋翼6以控制機身4的旋轉。
圖5示出了地面基站的框圖。
用於與直升機1通信的地面基站40設置有用於從GPS衛星接收信號 的GPS天線44、用於與直升機1進行數據通信的通信天線45、以及用於 從直升機1接收圖像數據的圖像接收天線(未示出)。這些天線設置在地 面上。
地面基站40包括數據處理部分41、監控操作部分42、以及電源部分43。
數據處理部分41包括GPS接收器52、數據通信裝置53以及連接至 這些部件52及53用於進行通信的通信板51 。
監控操作部分42包括通過遙控器操作的手動控制器60、用於調節機 身4的飛行數據等的基礎控制器57、備用電源58、連接至基礎控制器57 的個人電腦55、以及用於個人電腦55的監控器56。
電源部分43包括發電機61以及經由電池充電器62連接至發電機61 的備用電池63。在飛行之前進行檢查時，備用電池63連接至機身4 一側 以例如在發電機61不工作時供應12V電力。此外，在直升機1飛行時， 電源部分43從發電機61向數據處理部分41以及監控操作部分42供應 IOOV電力。
在上述結構中，在地面基站40由個人電腦55對涉及直升機1的飛行 的命令進行編程，並經由數據處理部分41將命令從地面基站40發送至直 升機1。當直升機1的數據天線15接收到命令時，由控制板32控制機身4 的姿態角及位置(參見圖4)。由此進行直升機1的自主控制。
關於機身狀態及飛行狀態等的數據從設置在直升機1的機身4上的各 個傳感器發送至地面基站40，在地面基站40將數據實時顯示在個人電腦 55的監控器56上。操作者通過觀察顯示器來監控直升機1。利用個人電 腦55或手動控制器54，通過遙控可修正直升機1的飛行狀態等。
圖6示出了設置在地面基站40中的個人電腦55的監控器屏幕56上顯 示的一個示例。所顯示信息的布置並不限於圖6中的示例。
在監控器56的左側，從上到下依次顯示用於機身4的機身信息顯示 面板71、有效載荷裝置信息顯示面板72以及導航面板73。
顯示直升機1的機身狀態和飛行狀態以及諸如伺服電機37以及各種 傳感器的部件的工作狀態的數據通過顏色、數值、或符號被顯示在機身信 息顯示面板71上。由數值顯示的項目包括GPS的詳細信息(緯度、經 度、以及高度等)，發動機冷卻水溫度、以及電池電壓等。由符號顯示的
項目包括與直升機1的機身4通信的狀態、飛行時間、GPS導航狀態、是 否允許控制、以及控制水平的大小等。以下將詳述通過顏色的顯示。
例如，當具有全景功能及傾斜功能的攝像機裝置被安裝在直升機1上
用於記錄圖像時，在有效載荷裝置信息顯示部分72上顯示用於控制攝像
機以及用於操作攝像機全景頭的全景角及傾斜角等的操作面板。在此情況 下，顯示用於確認與本示例相關的操作模式的信息，並如上進行顯示。當 有效載荷例如是用於從空中播撒農藥的播撒裝置而非上述裝置時，顯示用 於控制播撒裝置的操作面板等。
在導航面板顯示部分73上顯示用於輸入機身的目標速度的導航對話 框、用於輸入機身的運動距離及角度的相對運動對話框、用於改變機身的 控制參數的參數對話框、以及用於發送並控制飛行程序的程序飛行對話框 等。可在監控器屏幕56上同時顯示這些對話框，或者可通過切換屏幕來 顯示。
在監控器屏幕56的下部分右側顯示包括多個裝置(從其可獲知機身4 的機身的當前狀態或飛行的當前狀態)的裝置顯示部分75。裝置顯示部分 75顯示由控制箱36控制的發動機的轉速、由GPS識別的水平速度及豎直 速度、由方位角傳感器及姿態角傳感器識別的方向及高度、以及顯示機身 的方位角的等的水平指示器。
在監控器屏幕56上的中央部分顯示直升機1飛行區域的地圖74。地 圖74顯示飛行區域的地理圖形、方位及比例。直升機1的飛行路線的軌 跡由地理圖形上的線81表示。在線81的末端示出表示機身當前位置及飛 行方向的機身標誌82。當攝像機裝置安裝在直升機上時，可將用於顯示由 攝像機記錄的圖像的圖像顯示部分74a設置在地圖屏幕的一部分上。在圖 像顯示部分74a中顯示作為圖像的靜態圖像或運動圖像。此外，可在地圖 74上顯示攝像機的視點及視野。
圖7是根據本發明在機身信息顯示面板71上顯示的示例，示出了顯 示的一部分，用於在機身信息顯示面板71的整個顯示部分中利用顏色來 識別信息內容。如上如圖6所示，在監控器56的一部分上顯示機身信息 顯示面板71。
根據各個信息來豎直及水平地布置顯示部分71a並將其顯示在機身信 息顯示面板71上。各個顯示部分71a可獨立地顯示顏色。根據構成監控器 屏幕56的發光體發出的顏色而獲得顏色分類來進行顯示。例如，在完全 正常的狀態下以綠色進行顯示，如果工作正常但缺少一部分信息則以黃色 進行顯示，而在已經發生問題或數值超出預定範圍時以紅色進行顯示。
此外，當表示正常的顏色改變為其他顏色時，從設置在監控操作區域 42上的揚聲器42a (參見圖5)發生警報聲。本發明的警報發生裝置由揚 聲器42a構成。除此之外，在當前操作足夠正常可以較高水平實現操作的 情況下(例如，在能夠在比當前條件更惡劣的條件下進行控制的情況 下)，以藍色進行顯示。
在顯示部分71a上使用不同的顏色以顯示設置在機身4上的燈的發光 狀態、指示發射器是否正常的操作狀態、安裝在機身4上的電池的電壓、 機身4中裝載的剩餘燃料量(使用燃料量)、設置在機身4上諸如高度傳 感器、方位角傳感器以及GPS裝置等各個傳感器的輸出狀態、表示設置在 機身4上的伺服電機是否正常工作的操作狀態、以及用於控制伺服電機的 操作的各個控制裝置的操作狀態等。
例如，根據實施例的每個顯示部分71a均能夠顯示綠色、藍色、黃 色、紅色以及紫色這五種顏色。在這些顏色中，綠色、藍色、黃色以及紅 色這四種顏色根據所顯示信息的狀態(例如，正常或異常的狀態)而改 變。紫色是通用於全部顯示部分71a的顏色以表示從機身未接收到數據的 情況。例如，綠色表示正常或與正常類似的正常使用狀態，紅色表示異常 或特定使用狀態，而藍色及黃色則表示介於正常與異常之間的狀態。
當根據階段以所設置的不同顏色來表示所顯示信息的內容正常的情況 與所顯示信息的內容異常的情況之間的狀態時，能夠在狀態變為異常之前 採取諸如使機身4著陸的應對措施。根據所顯示的信息類型，各個顯示部 分71a均包括其狀態以綠色及紅色兩種顏色來顯示的項目、其狀態由藍色 及黃色來顯示的項目以及其狀態由藍色或黃色來顯示的項目。
在圖7的示例中，例如，以兩個階段來顯示項目"燈"。具體而言， 如果機身上的燈關閉，則以綠色來顯示項目，如果機身上的燈打開，則以紅色來顯示項目。對於項目"允許控制"，綠色表示允許整個自主控制的 狀態，藍色表示副GPS裝置不能作為備用的狀態，黃色表示對於自主控制
不能使用主GPS裝置但可以使用副GPS裝置的狀態，而紅色則表示不能
進行自主控制的狀態。
如果電池電壓處於預定範圍內，則項目"電壓"以綠色照亮，而當電 池電壓超出預定範圍時以紅色照亮。此外，如果遙控器上的自主開關打 開，則項目"自主"為綠色，如果自主開關關閉則為紅色。當以紅色顯示
項目"自主"時，通過遙控器(圖5中的手動控制器54)來手動執行對機 身的遙控。
因此，根據本實施例的機身信息顯示面板71，在全部顯示部分71a中 通過顏色來顯示信息的內容。因此，當全部顯示為綠色表示正常時，操作 者就無需通過監視各個顯示部分來判定各個顯示部分71a是否正常或異 常。
此外，在顯示部分71a中，所顯示信息的內容正常的情況的顏色與所 顯示信息的內容異常的情況的顏色彼此不同。因此，容易對正常或異常做 出判定。因此，即使改變操作者時操作者也不會忽視異常。
根據本實施例的機身信息顯示面板71，如果安裝在機身4上用於控制 姿勢角的諸如伺服電機36的設備、用於飛行控制的諸如方位角傳感器20 的設備、或者設置在地面基站40中用於控制機身的設備不正常時，除了 顯示部分71a的顏色改變之外，還從揚聲器42a發出警報聲。換言之，在 多個顯示部分71a中任意顯示部分71a改變為非綠色的其他顏色或當聽到 警報聲時，操作者通過監視機身信息顯示面板71並判定設備狀態來採取 必要措施。顯示部分71a上的顏色所表示的各種信息的狀態和數值範圍可 以提前由使用者定義。用於顯示部分71a的顏色類型並不限於上述顏色。
此外，在機身信息顯示面板71中，可為以數值及符號顯示信息的項 目使用構成監控器屏幕56的發光體，使得可以根據與信息內容對應的顏 色分類來顯示其數值、符號及背景。在此情況下，例如當數值超出預定範 圍並當發生故障時，由紅色來照亮背景，此外還發生警報聲。
此外，本實施例的機身信息顯示面板71被顯示在顯示無人駕駛直升
機l (可以進行自主飛行)的機身及飛行狀態的監控器屏幕56上。因此， 根據本實施例，即使在無人駕駛直升機1飛離操作者視線之外時，操作者
也可迅速準確地掌握安裝在機身4上的設備的狀態以及機身4的飛行狀
工業實用性
本發明可應用於用於播撒農藥或用於拍攝航空照片的無人駕駛直升 機、有人駕駛直升機、以及非上述直升機的諸如飛機等其他飛行器的機身
信息顯示面板。
權利要求
1.一種飛行器的機身信息顯示面板，用於對為多個不同信息項目的每一個所設置的豎直及水平布置的顯示部分進行顯示，其中，所述顯示部分根據所顯示的信息內容而改變顏色。
2. 根據權利要求1所述的機身信息顯示面板，其中，所述顯示部分在所顯示的所述信息內容正常情況下的顏色與所 述顯示部分在所顯示的所述信息內容異常情況下的顏色彼此不同。
3. 根據權利要求2所述的機身信息顯示面板，其中，所述顯示部分的顏色根據所顯示的所述信息內容正常的情況與 所顯示的所述信息內容異常的情況之間的階段而改變。
4. 根據權利要求2所述的機身信息顯示面板，還包括 用於發出警報聲的警報發生裝置，其中，所述警報發生裝置在所述顯示部分的顏色從正常狀態的顏色改 變為異常狀態的顏色時發生警報聲。
5. 根據權利要求1所述的機身信息顯示面板，其中，所述飛行器是無人駕駛直升機，其具有可與地面基站交互通信 的機身，所述機身可從所述地面基站進行控制，並被設置使得將與所述機身狀 態及飛行狀態相關的數據發送至所述地面基站，所述地面基站包括用於顯示從所述機身發送的各個數據的監控器屏 幕，並且所述顯示部分被顯示在所述監控器屏幕上。
全文摘要
本發明提供了一種飛行器的機身信息顯示面板(71)，用於對為多個不同信息項目的每一個設置的豎直及水平布置的顯示部分(71a)進行顯示。該顯示部分根據所顯示的信息內容來改變顏色。
文檔編號B64D45/00GK101180214SQ200680011419
公開日2008年5月14日 申請日期2006年3月29日 優先權日2005年4月4日
發明者柴田英貴 申請人:山葉發動機株式會社