一種基於雙屏筆記本的可攜式無人機地面站的製作方法
2023-06-04 12:57:42
本實用新型涉及通信測控領域中的一種無人機地面控制終端，具體涉及一款基於雙屏筆記本的可攜式無人機地面站。
背景技術：
整個無人機的發展必須伴隨著地面站的存在,地面站作為無人機系統控制的核心，在任務起始的準備階段，關鍵的任務執行階段，直到最後的信息處理與分發階段都承擔著重要工作。傳統的地面站結構複雜、體積巨大、易暴露目標等特點使得可攜式、輕量化、功能結構簡潔等特點成為地面控制站的重要指標，目前市面上也有一些組裝在一起的小型地面站，但一般都體積大、重量大、結構複雜；同時傳統方法中鏈路狀態、飛行狀態、載荷狀態分席位顯示，在數字、圖像化表達方式上存在可視化不強的問題，隨著小型無人機偵察技術的發展，便攜、簡潔的地面站是人們所期望的。
技術實現要素：
本實用新型提供了一種基於雙屏筆記本的可攜式、易運輸、高集成、易操作的無人機地面站，本實用新型採用緊湊式輕量化設計理念，結構布局緊湊，具有造型美觀、可靠性好、多功能集成、輕薄便攜等特點。
本實用新型所要解決的技術問題由以下技術方案實現的：一種基於雙屏筆記本的可攜式無人機地面站，包括雙屏筆記本、地面設備終端和地面監控軟體，地面監控軟體運行在雙屏筆記本上，雙屏筆記本由觸控顯示器和底座組成，所述的觸控顯示器包括第一觸控螢幕和第一顯示屏，底座上設置有主板模塊、電源模塊、功能模塊、觸控顯示模塊、第二觸控螢幕、第二顯示屏、鋰電池、至少兩個二維搖杆、功能按鍵、撥動開關和多種航插功能接口；
觸控顯示模塊的兩個低電壓差分信號輸出端分別與兩個顯示屏的低電壓差分信號輸入端一一對應相連接，兩個USB信號輸入端分別與兩個觸控螢幕的USB信號輸出端一一對應相連接；
二維搖杆、功能按鍵和撥動開關的各模擬信號輸出端分別與功能模塊的各個模擬信號輸入端一一對應相連接；
功能模塊的控制信號輸出端與主板模塊上的串口相連接；
主板模塊上設置有多個航插功能接口，所述的航插功能接口包括航插網口、航插電源口和航插串口。
其中，觸控顯示器的中間位置設置有第一觸控螢幕和第一顯示屏，觸控顯示器的左右兩側均設置有搖杆讓位槽，觸控顯示器的下側設置有亮度調節按鍵；底座的中間位置設置有第二觸控螢幕和第二顯示屏，底座的左右兩側均設置有功能按鍵、撥動開關和二維搖杆，撥動開關及二維搖杆均為內陷設計，內陷部位底部側壁上開有排水口，二維搖杆的手柄局部突出底座平面；底座後部設置有航插功能接口；底座內部設置有主板模塊。
其中，所述的地面監控模塊包括圖像顯示模塊、航跡規劃模塊、參數顯示模塊和指令控制模塊，航跡規劃模塊包括任務規劃模塊、地圖下載模塊和航跡顯示模塊，
所述的圖像顯示模塊接收外部機載任務圖像並將解壓後的機載任務圖像在觸控顯示器進行顯示；
任務規劃模塊通過第二觸控螢幕獲取預定航路信號，並將預定航路信號上傳到無人機；地圖下載模塊的地圖背景輸出端與航跡顯示模塊的地圖背景輸入端相連接；航跡顯示模塊接收無人機的坐標信息，在地圖背景下繪製出無人機飛行軌跡並在第二顯示屏進行顯示；
參數顯示模塊的飛行姿態輸入端、電機狀態輸入端、定位狀態輸入端及鏈路通信狀態輸入端一一對應接收無人機輸出的飛行姿態、電機狀態、定位狀態及鏈路通信狀態；
指令控制模塊通過串口接收功能按鍵、撥動開關和二維搖杆的指令信息，同時，通過鏈路控制信號輸出端和飛行控制信號輸出端對應輸出鏈路控制信號和飛行控制信號；所述的鏈路控制信號輸出端包括鏈路工作靜默控制信號輸出端、頻道控制信號輸出端、功率控制信號輸出端及速率控制信號輸出端，飛行控制信號輸出端包括飛機姿態控制信號輸出端、飛行模式控制信號輸出端及飛行參數設置輸出端。
其中，所述的雙屏筆記本的兩個顯示屏在運行時獨立地顯示不同的畫面，兩個顯示屏均採用LED背光液晶屏，LED背光液晶屏外加電容形成觸控螢幕。
本實用新型相比背景技術的優點在於：
本實用新型採用單臺雙屏筆記本設備安裝地面監控系統軟體，軟體高度集成；
直接將二維搖杆、功能按鍵、功能開關集成到雙屏筆記本上，硬體系統高度集成；觸控屏、二維搖杆、功能按鍵及功能開關用於人機互動，可輕鬆實現對監控系統的各種操作；
滿足了單人攜帶、組裝、操作需求，並降低了地面監控系統設計的複雜度。
附圖說明
圖1是本實用新型的結構示意圖；
圖2是本實用新型電原理框圖；
圖3是本實用新型地面監控模塊的原理框圖。
具體實施方式
下面，結合圖1至圖3對本實用新型作進一步說明。
雙屏筆記本的整體設計如圖1所示，詳細說明如下：
整機採用上下雙屏設計模式，由上翻觸控顯示器和底座兩部分組成，上翻觸控顯示器居中放置一塊觸控顯示屏，兩側設計有搖杆讓位槽，下側設計有亮度調節按鍵，左側兩個按鍵可以調節上屏的亮度，右側兩個按鍵可以調節下屏的亮度，通過亮度調節按鍵可根據不同的應用場合，方便地對屏幕亮度進行調節，滿足了無人機地面站野外工作的需求。
底座居中放置另一塊觸控顯示屏，屏幕兩側放置功能按鍵、撥動開關和二維搖杆，撥動開關及二維搖杆內陷設計，內陷部位底部側壁上開有排水口，搖杆手柄局部突出板面，位置合理，操作方便，有助於防誤碰；兩個撥動開關上側各分布4個功能按鍵，帶背光設計，方便光線較暗的環境下進行操作；整機開關和指示燈位於功能按鍵上側；底座後部是航插接口，包括電源輸入、串口及網口，航插接口連接可靠性好，壽命長，方便設備連線及加固處理；底座內部是主板模塊，主板模塊為雙屏筆記本的核心，它與其他模塊連接關係如圖2所示，詳細說明如下：
雙屏筆記本通過電源航插外接電源輸入DC19V至主板，電源模塊集成在主板上，通過電源管理功能對內置智能鋰電池進行充放電管理與電池信息的獲取，從而實現對筆記本的供電需求。
從主板上引出兩路LVDS與USB分別連接顯示屏與觸控螢幕，通過主板集成的觸控顯示模塊進行協同工作，所述的顯示屏是兩個寬屏全視角顯示屏，具備陽光下可視，兩套屏幕1600×1200高解析度可獨立輸出顯示不同的畫面內容；屏幕外加投射式電容觸控螢幕，相比傳統的電阻式觸控螢幕，電容觸控螢幕具有觸摸靈敏、透光率高、支持多點觸控等優勢，觸摸功能可方便用戶對地面監控軟體進行各種點選及輸入操作。
觸控顯示模塊實現了本實用新型特有的觸控顯示系統，該系統採用上下雙屏設計，可在運行時獨立地顯示不同的畫面，在一臺機器上實現原來多臺機器才能完成的任務；通過該套觸控顯示系統，可在無外接鍵盤、滑鼠的情況下對無人機地面監控軟體進行操控。
通過主板上MiniPCI-E插槽擴展出四個串口並以兩個航插形式引出；通過集成的雙網卡同樣以航插形式引出兩個網口，航插接口連接方式更加牢固可靠。
二維搖杆、功能按鍵與撥動開關部分由功能模塊中的單片機進行控制，單片機通過串口與主板進行通信，將搖杆、按鍵和開關的操作指令實時發送至地面監控軟體進一步處理。
另外，主板上安裝有固態硬碟、獨立顯卡、CPU，採用固態硬碟作為存儲設備，便於對1080P高速數據存儲；主板採用Intel QM77晶片組，搭配第三代酷睿i7四核處理器，同時支持擴展顯存1GB獨立顯卡增強了可視化效果，使系統界面顯示效果更清晰流暢；通過插槽和螺釘將獨立顯卡直接插接固定在主板上，並設計有風冷散熱系統，整套系統協調工作，相互配合完成複雜的操作應用。
地面監控軟體集成圖像顯示、航跡規劃、參數顯示和指令控制，從而實現對各設備的監控功能，完成對無人機的操控，詳細設計如下：
圖像顯示模塊設計在雙屏筆記本的上屏，用於顯示任務載荷圖像，可以實時顯示飛機下傳的1080P圖像。
航跡規劃模塊包括地圖下載、任務規劃和航跡顯示，地圖下載是網絡在線情況下，根據當前視角自動下載地圖，下載後的地圖可以離線瀏覽；任務規劃是生成預定航路，同時具有對航路文件編輯、修改功能，為無人機的飛行工作做好準備；航跡顯示是依據接收到的飛機經緯度坐標等信息，在地圖背景下繪製出無人機飛行軌跡。
航跡顯示模塊設計在下屏左上部，用於規劃和顯示飛行航線；根據任務需要，無人機可以完全實現自主飛行，進行自主飛行前需要通過任務規劃模塊預先進行航路規劃，並將設置好的飛行航路上傳到飛機上，讓飛機按照規劃的航路信息自主飛行；另外航跡顯示模塊還具有實時顯示飛機飛行航線的功能，可將飛機實際飛行的軌跡實時展現給地面操作人員。
參數顯示模塊設計在下屏右半部分，主要實現了對飛控設備及鏈路設備的狀態監視功能，通過儀表形式分別顯示了飛機的俯仰角、橫滾角、航向角、飛行速度及鏈路AGC；通過指示燈顯示了飛機的關鍵設備的鎖定狀態，同時配合文本框來顯示詳細的設備參數，這種圖形化顯示方式有利於操作手對飛機飛行狀態及鏈路通信狀態快速作出判斷，使得界面美觀友好、可視化效果增強。
指令控制模塊包括鏈路控制和飛行控制，其中鏈路控制區包括鏈路工作靜默控制、頻道控制、功率控制及速率控制；飛行控制區包括飛機姿態控制、飛行模式控制、及飛行參數設置等功能；同時可以通過串口接收功能按鍵、撥動開關和二維搖杆的指令信息，進而完成對無人機的操控工作。