一种无人机地面站系统技术方案

公开了一种无人机地面站系统，包括数据通信模块、远程控制模块、数据库模块和虚拟仪表模块，其特征在于还包括3D GIS导航模块，并且通过数据库模块的地形高程数据和卫星图片来渲染三维地球，结合接收到的机载系统的飞行信息，来监视无人机的飞行状态和飞行航迹，以及对无人机进行航迹规划。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于无人机平台的火灾探测系统，尤其涉及，具体地说，是涉及一种包括3D GIS导航模块的无人机地面站系统。
技术介绍
随着无人直升机的快速发展，越来越多地被民用和国防等诸多领域应用。地面站作为整个无人直升机系统的中心环节也在不断的更新和发展。嵌入地理信息系统(geographical information system GIS)到地面站，利用GIS强大空间数据处理和三维可视化技术，提高地面站的信息化水平，增强可视化优势，成为无人直升机地面站设计的目标。GIS是一种将空间位置与属性数据结合在一起的决策支持系统，是将地球科学与属性数据相结合的一种大型集成系统。它具有信息系统的各种特点，作为获取、处理、管理和分析地理空间数据的重要工具，近年来得到广泛的关注和迅猛的发展。同时基于3D GIS技术也得到了飞速的发展，己经被广泛的应用于三维数字城市、资源管理、环境评价、区域规划等诸多方面。直升机在实际飞行过程中，地面站实时显示出大量的飞行数据，地面操作人员借助计算机能快速判断并做出反应，及时地参与无人机的控制，这对于无人机的飞行操纵安全至关重要。基于3D GIS的无人直升机地面站系统在计算机可视化方而的优势，很好地实现了无人直升机的监控导航，自主起降，航路规划，航迹显示，航迹同放等功能，形成一个实时、快速、直观的地面监控系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种基于3D GIS的无人直升机地面站系统。一种无人机地面站系统，包括数据通信模块、远程控制模块、数据库模块和虚拟仪表模块，还包括3D GIS导航模块，并且通过数据库模块的地形高程数据和卫星图片来渲染三维地球，结合接收到的机载系统的飞行信息，来监视无人机的飞行状态和飞行航迹，以及对无人机进行航迹规划。一种无人机地面站系统，使用bil格式的高程数据和DDS栅格数据相结合的形式，通过DDS栅格数据结合地形的高程数据来渲染三维地球模型。一种无人机地面站系统，实时航迹实现由无人机地面站实时接收机载系统的飞行方位信息，将这些方位信息存储在一个列表中，每个方位加载所对应标记物在轨迹跟踪层显示出来，最后通过Update函数来实现轨迹的实时更新。一种无人机地面站系统，航迹规划通过在三维地图上直接通过鼠标移动得到所在点的经纬度信息，结束画航线后将航线规划得到的方位信息保存起来发送到无人机的机载系统。一种无人机地面站系统，提供了多图层的访问与控制，航迹跟踪层与其它层一样，相互之间都是独立的，可独立显示。一种无人机地面站系统，数据库模块将地理信息和测控信息分开存储，以实现3D GIS数据管理和地面站系统的离线数据同放。一种无人机地面站系统，在手动控制模式时，无人机直接由操作人员通过遥控设备发出控制命令，遥控设备以电台作为通信媒介向无人机发射信号，无人机机做出反应并通过机载系统用无线网络把各种实时的飞行数据以及图像，视频等数据发送给地面站。一种无人机地面站系统，在切换到自动控制模式时，地面站设置好飞行参数，无线网络将控制参数发送到机载系统，飞机根据参数命令完成飞行任务，同时在飞行过程中实时的向地而控制站反馈各种飞行状态信息，地面站根据实时飞行状态及时做出控制命令的修改。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他
优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是无人直升机系统总体框架图；图2是地面站系统软件框架图；图3是UDP数据通信方式原理图；图4是World Wind Java软件框架图；图5是WorldWindJava SDK数据处理和渲染框架图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。无人直升机总体系统架构无人直升机控制系统的总体架构由机载系统和地面站系统两部分组成。机载系统包括飞行控制计算机、传感系统、GPS接收模块组成；地面站系统包括遥控设备和便携式PC机。系统的总体框架如图1所示。无人直升机在进行自主导航控制时，为了降低自动控制失控时的危险性，有两种控制模式：手动控制模式和自动控制模式。在手动控制模式时，无人直升机直接由专业人员通过遥控设备发出控制命令，遥控设备以电台作为通信媒介向无人直升机发射信号，无人直升机机做出反应并通过机载系统
用无线网络把各种实时的飞行数据以及图像，视频等数据发送给地面站：在切换到自动控制模式下，地面站设置好飞行参数，无线网络将控制参数发送到机载系统，飞机根据参数命令完成飞行任务，同时在飞行过程中实时的向地面控制站反馈各种飞行状态信息，地面站根据实时飞行状态及时做出控制命令的修改。地面站系统的设计与实现整个地面站系统运行于基站的便携式计算机上，使用Java作为程序的开发语，进行而向对象模块化程序设计，软件实现结构上清晰合理，易于维护升级。同时Java语高是一种交叉平台的语言，跨平台能力强，地面站可以方便地移植到其它系统平台的小型便携式计算机上。地面站软件框架如图2所示。系统采用图形界而，提供一个良好而便于操作的用户接口。系统通过事件或者消息驱动，来实现人机交互，可以非常方便地进行设置和操作。整个地面站控制包含数据通信、远程控制、数据库、虚拟仪表和3D GIS导航5大模块。数据通信模块数据通信模块主要负责地面站与无人直升机机载系统之间的数据接收和发送，数据的收发采用UDP协议，在功能上保证实时性，但是UDP协议不能保证传输中没有丢失信息，需要对每次发送的数据信息加上字头和字尾校验。地面站主要接收机载系统各个传感器得到的飞行速度、航向、经纬度、姿态和遥感设备得到的图像视频(经过编码压缩后)数据；同时负责远程控制模块发送给机载系统的控制命令参数数据。数据通信模块的通信方式如图3所示。远程控制模块远程控制模块主要负责将无人直升机机自主飞行的控制命令参数经过一定的数据压缩后通过UDP协议发送到无人机机载系统，在发送过程中需要校验码校验，只有机载系统得到止确应答后，才可能执行自主飞行命令。数据库模块数据库模块在地面监控站中发挥养非常重要的角色，本地监控站采用Java语高编写，很方便的实现了多线程技术，在数据存储过程中采用单独的线程，不仅可以提高地面监控站的效率，而且可以保证地面站系统接收的数据信息完整。数据库模块数据库选用开源的MySQL数据库，将地理信息和测控信息分开存储，以实现3D GIS数据管理和地面监控站的离线数据同放，为实验人员对前面的实验结果进行更深层次的分析。虚拟仪表模块虚拟仪表模块实现各种飞行数据的仪表化，使用仪表来表达数据简单直观，增强了人机交互的能力，能更好的为地面站的操作员反馈飞机的飞行数据，例如姿态仪、偏航仪、高度仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机地面站系统，包括数据通信模块、远程控制模块、数据库模块和虚拟仪表模块，其特征在于还包括3D GIS导航模块，并且通过数据库模块的地形高程数据和卫星图片来渲染三维地球，结合接收到的机载系统的飞行信息，来监视无人机的飞行状态和飞行航迹，以及对无人机进行航迹规划。

【技术特征摘要】
1.一种无人机地面站系统，包括数据通信模块、远程控制模块、数据库模块和虚拟仪表模块，其特征在于还包括3D GIS导航模块，并且通过数据库模块的地形高程数据和卫星图片来渲染三维地球，结合接收到的机载系统的飞行信息，来监视无人机的飞行状态和飞行航迹，以及对无人机进行航迹规划。2.如权利要求1所述的无人机地面站系统，其特征在于使用bil格式的高程数据和DDS栅格数据相结合的形式，通过DDS栅格数据结合地形的高程数据来渲染三维地球模型。3.如权利要求1所述的无人机地面站系统，其特征在于实时航迹实现由无人机地面站实时接收机载系统的飞行方位信息，将这些方位信息存储在一个列表中，每个方位加载所对应标记物在轨迹跟踪层显示出来，最后通过Update函数来实现轨迹的实时更新。4.如权利要求1所述的无人机地面站系统，其特征在于航迹规划通过在三维地图上直接通过鼠标移动得到所在点的经纬度信息，结束画航线后将航线规划得到的方位信息保存...

【专利技术属性】
技术研发人员：张谦，
申请(专利权)人：张谦，
类型：发明
国别省市：广东;44