一种无人机地面站控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机地面站控制系统。系统包括计算机、交换机、链路设备、信号采集设备、控制面板、外部控制器和显示器，其中链路设备与交换机连接，交换机、链路设备、信号采集设备分别与计算机连接，控制面板、外部控制器分别与信号采集设备连接，计算机连接显示器；计算机上安装有控制程序，控制程序包括下行数据管理程序、飞行控制程序、链路控制程序、航迹规划/显示程序、任务载荷控制程序和其它扩展程序。本发明专利技术根据无人机地面站系统的主要功能特点，将各功能进行模块化拆分，使各功能能够根据实际任务需求和硬件资源条件进行组合，实现了地面站系统的灵活配置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机控制领域，特别是涉及一种无人机地面站控制系统。
技术介绍
无人机技术在侦查监控、数据采集、遥测勘探等多个领域都有着巨大的应用前景。无人机地面站是无人机系统的重要组成部分，提供对无人机指挥控制和保证机地数据通信。无人机地面站的主要功能包括：通过输入设备采集对无人机、机上任务载荷和通信链路设备的控制信息，将以上控制信息组合成为标准的控制指令发送至无人机和链路设备；实时接收无人机、机上任务载荷和通信链路设备的遥测数据，将以上数据解析并以图表等形式反映给无人机操控人员；编辑规划无人机飞行任务航线。现有无人机地面站在同一软件中综合实现以上功能，不能根据实际应用需要整合各项功能。本专利技术将以上功能拆分至各个模块中分别执行，能够根据应用需求场景灵活配置，从而简化地面站的软硬件构成，节省资源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可配置的模块化的无人机地面站控制系统，本系统将无人机地面站的功能模块化分解，分解后的子功能模块能够自由组合，灵活分配所需的软硬件，有效的简化地面站构成，避免资源的浪费。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种无人机地面站控制系统，所述系统包括计算机、交换机、链路设备、信号采集设备、控制面板、外部控制器和显示器，其中链路设备与交换机连接，交换机、链路设备、信号采集设备分别与计算机连接，控制面板、外部控制器分别与信号采集设备连接，计算机连接显示器，其特征在于，所述计算机上安装有控制程序，控制程序包括下行数据管理程序、飞行控制程序、链路控制程序、航迹规划/显示程序、任务载荷控制程序和其它扩展程序；其中下行数据管理程序用于接收遥测数据和任务载荷数据，并将这些数据分别传输至飞行控制程序、链路控制程序、航迹规划/显示程序、任务载荷控制程序和其它扩展程序，同时将这些数据进行本地保存和读取，实现回放功能；飞行控制程序用于接收链路控制程序、航迹规划/显示程序、任务载荷控制程序和其它扩展程序的遥控指令数据，并由飞行控制程序发出遥控指令帧，同时飞行控制程序将这些数据进行本地保存和读取，实现回放功能；链路控制程序向天线发送控制指令。本系统实现的主要功能如下：（1）.下行数据管理程序的主要功能包括：遥测数据的接收和分发、遥测数据的本地保存和读取、任务载荷数据的接收和分发、任务载荷数据的本地保存和读取。（2）.飞行控制程序的主要功能包括：飞行控制指令的采集、遥控指令复接发送、与无人机飞行相关的遥测信息的显示、遥控数据的本地保存和读取、遥测遥控原始数据显示等。（3）.链路控制程序的主要功能包括：机地数据链路的遥测遥控、地面天线的控制。（4）.航迹规划/显示程序的主要功能包括：航线规划、航点/航线指令采集、地理位置和航迹显示。（5）.任务载荷控制程序的主要功能包括：任务载荷设备指令采集、任务载荷设备数据显示。本专利技术的有益效果是：根据无人机地面站系统的主要功能特点，将各功能进行模块化拆分，使各功能能够根据实际任务需求和硬件资源条件进行组合，实现了地面站系统的灵活配置。附图说明图1为本系统的软件构成关系图；图2为本系统的硬件构成关系图；图3为本系统的下行数据管理程序流程图；图4为本系统的飞行控制程序流程图；图5为本系统的链路控制程序流程图；图6为本系统的航迹规划/显示程序流程图；图7为本系统的任务载荷控制程序流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明：参照图1，本系统的软件部分包括：飞行控制程序101、链路控制程序102、航迹规划/显示程序103、任务载荷控制程序104、其它扩展程序105、下行数据管理程序106。本系统软件部分的详细工作方式如下：参照图3，本系统的下行数据管理程序有以下步骤：首先通过链设备接收来自无人机的遥测数据帧，其中包括遥测数据和任务载荷数据，若收到遥测数据，则解析该遥测数据帧，提取出与通信链路相关的遥测数据、与航迹相关的遥测数据、与无人机飞行状态相关的遥测数据、与任务载荷相关的遥测数据及与其它扩展程序相关的遥测数据，然后分别发送至链路控制程序、航迹规划/显示程序、飞行控制程序、任务载荷控制程序及其它扩展程序，然后返回继续接收来自无人机的遥测数据帧；若未收到遥测数据，则直接返回继续接收来自无人机的遥测数据帧。下行数据管理程序106通过数据链设备接收来自无人机的遥测数据帧，其中包括遥测数据和任务载荷数据。下行数据管理程序106解析该遥测数据帧，提取出与通信链路相关的遥测数据、与航迹相关的遥测数据、与无人机飞行状态相关的遥测数据、与任务载荷相关的数据及与其它软件相关的遥测数据，分别发送至链路控制程序102、航迹规划/显示程序、飞行控制程序101、任务载荷控制程序104及其它扩展程序105。此外，下行数据管理程序106还可以将原始遥测帧或解析得到的各遥测数据、任务载荷数据保存至本地文件中。下行数据管理程序106可以读取曾经保存在本地文件中的以上数据，实现回放功能，如图3所示。参照图4，本系统的飞行控制程序有以下步骤：该程序首先从三个渠道接收数据：一是接收从下行数据管理程序发送来的遥测数据；二是接收操作人员输入的遥控数据；三是接收其它扩展程序发送来的遥控数据，若接收到从下行数据管理程序发送来的与无人机飞行状态相关的遥测数据，则在软件界面上显示飞行状态变化，然后返回继续接收遥测数据；若没接收到从下行数据管理程序发送来的与无人机飞行状态相关的遥测数据，则直接返回继续接收遥测数据；若接收到操作人员输入的遥控数据，同时接收到其它扩展程序发送来的遥控数据，则将接收到的遥控数据组合成遥控指令，然后发送遥控指令给链路设备，同时在软件界面上显示，然后分别返回继续接收遥控数据；如果没接收到操作人员输入的遥控数据，也没接收到其它扩展程序发送来的遥控数据，则分别直接返回继续接收遥控数据。飞行控制程序101从下行数据管理程序106接收与无人机飞行状态相关的遥测数据，在软件界面上以数字、图表的形式显示出来，供操作人员了解无人机飞行状态。操作人员可以通过飞行控制程序101的软件界面输入遥控指令控制无人机的飞行。飞行控制程序101的另一个重要作用是收集来自链路控制程序102、航迹规划/显示程序103、任务载荷控制程序104和其它控制程序的遥控指令数据，连同自身采集的遥控指令组合成统一的遥控指令帧发送至链路设备，进而遥控无人机。此外，飞行控制程序101还可以对以上的遥控指令数据进行本地保存和读取，如图4所示。参照图5，本系统的链路控制程序有以下步骤：该程序首先从两个渠道接收数据，一是接收从下行数据管理程序发送来的遥测数据；二是接收操作人员输入的遥控数据；若接收到从下行数据管理程序发送来的与链路相关的遥测数据，则在软件界面上显示链路状态变化，然后返回继续接收遥测数据；若没接收到从下行数据管理程序发送来的与链路相关的遥测数据，则直接返回继续接收遥测数据；若接收到操作人员输入的遥控数据，则处理遥控数据；接下来判断是否向伺服天线发送控制指令，若是则将控制指令发送至伺服天线，若不是则将控制指令发送至飞行控制程序；同时在软件界面上输入控制指令控制链路设备；若没接收到操作人员输入的遥控数据，则直接返回继续接收遥控数据。链路控制程序102从下行数据管理程序106接收与链路相关的遥测数据，在软件界面上以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机地面站控制系统，所述系统包括计算机、交换机、链路设备、信号采集设备、控制面板、外部控制器和显示器，其中链路设备与交换机连接，交换机、链路设备、信号采集设备分别与计算机连接，控制面板、外部控制器分别与信号采集设备连接，计算机连接显示器，其特征在于，所述计算机上安装有控制程序，控制程序包括下行数据管理程序、飞行控制程序、链路控制程序、航迹规划/显示程序、任务载荷控制程序和其它扩展程序；其中下行数据管理程序用于接收遥测数据和任务载荷数据，并将这些数据分别传输至飞行控制程序、链路控制程序、航迹规划/显示程序、任务载荷控制程序和其它扩展程序，同时将这些数据进行本地保存和读取，实现回放功能；飞行控制程序用于接收链路控制程序、航迹规划/显示程序、任务载荷控制程序和其它扩展程序的遥控指令数据，并由飞行控制程序发出遥控指令帧，同时飞行控制程序将这些数据进行本地保存和读取，实现回放功能；链路控制程序向天线发送控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种无人机地面站控制系统，所述系统包括计算机、交换机、链路设备、信号采集设备、控制面板、外部控制器和显示器，其中链路设备与交换机连接，交换机、链路设备、信号采集设备分别与计算机连接，控制面板、外部控制器分别与信号采集设备连接，计算机连接显示器，其特征在于，所述计算机上安装有控制程序，控制程序包括下行数据管理程序、飞行控制程序、链路控制程序、航迹规划/显示程序、任务载荷控制程序和其它扩展程序；其中下行数据管理程序用于接收遥测数据和任务载荷数据，并将这些数据分别传输至飞行控制程序、链路控制程序、航迹规划/显示程序、任务载荷控制程序和其它扩展程序，同时将这些数据进行本地保存和读取，实现回放功能；飞行控制程序用于接收链路控制程序、航迹规划/显示程序、任务载荷控制程序和其它扩展程序的遥控指令数据，并由飞行控制程序发出遥控指令帧，同时飞行控制程序将这些数据进行本地保存和读取，实现回放功能；链路控制程序向天线发送控制指令。2.根据权利要求1所述的一种无人机地面站控制系统，其特征在于，所述的下行数据管理程序有以下步骤：首先通过链设备接收来自无人机的遥测数据帧，其中包括遥测数据和任务载荷数据，若收到遥测数据，则解析该遥测数据帧，提取出与通信链路相关的遥测数据、与航迹相关的遥测数据、与无人机飞行状态相关的遥测数据、与任务载荷相关的遥测数据及与其它扩展程序相关的遥测数据，然后分别发送至链路控制程序、航迹规划/显示程序、飞行控制程序、任务载荷控制程序及其它扩展程序，然后返回继续接收来自无人机的遥测数据帧；若未收到遥测数据，则直接返回继续接收来自无人机的遥测数据帧。3.根据权利要求1所述的一种无人机地面站控制系统，其特征在于，所述的飞行控制程序有以下步骤：该程序首先从三个渠道接收数据：一是接收从下行数据管理程序发送来的遥测数据；二是接收操作人员输入的遥控数据；三是接收其它扩展程序发送来的遥控数据，若接收到从下行数据管理程序发送来的与无人机飞行状态相关的遥测数据，则在软件界面上显示飞行状态变化，然后返回继续接收遥测数据；若没接收到从下行数据管理程序发送来的与无人机飞行状态相关的遥测数据，则直接返回继续接收遥测数据；若接收到操作人员输入的遥控数据，同时接收到其它扩展程序发送来的遥控数据，则将接收到的遥控数据组合成遥控指令，然后发送遥控指令给链路设备，同时在软件界面上显示，然后分别返回继续...

【专利技术属性】
技术研发人员：范自来，国狄非，杨栋，李君烨，于海，
申请(专利权)人：天津通信广播集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12