一种可视化无人机地面站制造技术

一种可视化无人机地面站，本发明专利技术属于无人机地面站构建技术，可在无人机的飞行过程中实现对无人机可视化地跟踪显示。传统的无人机地面站主要通过各类仪表以及数字的形式将飞行参数显示出来，对于无人机监控者来说，需要通过观察参数并在头脑中转化为对无人机飞行状态的理解，这种不够直观的显示方法造成监控者对无人机状态感知的延迟。针对此问题，本发明专利技术提出了一种无人机可视化地面站构建方法，该方法通过虚拟现实技术，将无人机飞行状态直观地显示给无人机监控者，同时还将无人机的安全飞行区域与危险威胁显示出来。另外，本发明专利技术还将飞行参数以语音播报的方式提供给监控者。本发明专利技术大大提高了无人机监控者掌控无人机飞行状态的能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无人机控制技术，具体涉及一种可视化无人机地面站。
技术介绍
目前无人机地面站一般都是通过机载数据链将飞行参数接收下来，并将飞行参数通过数字或者仪表的形式显示出来。在无人机飞行过程中，对飞行状态的感知需要监控者将数字式的飞行参数在头脑中进行转化，在无人机飞行中，这种转化往往显得不够直观，增加了无人机监控者的负担。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对上述问题，设计一种新型的可视化无人机地面站，增强了监控者对无人机飞行状态的感知能力。本专利技术的可视化无人机地面站，用于对无人机进行远程监控并生成模拟画面，包括以下功能模块：地形和地物显示模块，通过数据采集获取地形高程数据和地表图像信息，通过可视化技术构建出地形和地物的三维模型；无人机显示模块，根据无人机的外形参数，通过可视化技术构建无人机三维模型，并生成无人机飞行场景，将无人机预测飞行管道、安全飞行区域和危险威胁飞行区域实时显示，所述预测飞行管道是将飞行轨迹扩展为管道形状而获得；无人机平视显示器模块HUD，叠加在所述飞行场景中，通过数据链将无人机的位置和姿态的飞行参数传送给该可视化无人机地面站，并在HUD中显示；语音播报模块，通过文语转换技术TTS将飞行参数以语音播报的方式提供给无人机监控者；告警模块，当无人机超出预定飞行状态后，通过TTS技术给出语音告警，并在飞行场景界面上给出文字告警。本专利技术的有益效果是：通过视觉、听觉等方式，显著地提高无人机监控者对于无人机飞行状态的掌控能力。除了向无人机监控者提供经典的飞行信息外，还通过可视化的方法将无人机周边的地形地貌显示出来，将飞行过程中的飞行安全区域和危险威胁信息直观地显示出来。通过微软TTS技术，将无人机飞行参数以语音播报的形式提供给无人机监控者。并在无人机出现特殊情况时给予告警。附图说明图1为本专利技术可视化无人机地面站的示意图。具体实施方式构建本专利技术的可视化无人机地面站，1、三维建模三维建模工作是可视化无人机地面站的基础工作。通过三维建模，将无人机及其周围地景通过虚拟现实技术展现在屏幕上，给监控者提供更加清晰的无人机周边地形环境感知。1.1地形和地物建模地形和地物模型可以将无人机飞行区域周围的地形起伏状况直观地显示出来。地物模型主要包括机场及飞行区域内的建筑物。三维地形和地物建模的方法为:利用地形和地物数据建立三维数字地形和地物模型，贴上纹理数据，并将文化特征数据投影到生成的三维地形上。本专利技术利用地形高程数据和地表卫星图片作为地形建模的原材料。生成三维地形模型。1.2无人机建模无人机建模可将无人机直观展示出来，以便无人机监控者直观感受飞行场景。2、HUD与飞行场景构建2.1HUD是有人机抬头显示器(HeadUpDisplay)的简称，主要显示无人机主要飞行参数。HUD主要显示飞行器的信息有：速度、高度、姿态。本专利技术的界面左侧为速度梯，当飞行速度变化时，速度梯就会做出相应移动。速度梯中部、上部各有一个速度的数字读出。界面右侧为高度梯，其显示格式与速度梯类似。界面上方为滚转角指示器，指示器由刻度盘和指针组成，无人机监控者可以清晰地读出当前滚转角。中部的刻度是俯仰梯，实时显示飞机的俯仰角。界面下方则是航向指示器，刻度盘上刻有方向和角度。左下角为地速数字读出，右下角DME为测距仪的数字读出显示。本专利技术的飞行场景通过虚拟现实构建。将地形、地物和无人机模型加入飞行场景，将观察者视角设置为飞行员视角，通过外部数据将飞行位置和姿态发送给飞机，进而在飞机飞行过程中，飞行场景可模拟出飞行员在飞机中观察到的景象。为了获得不同角度获得飞行场景的信息，本专利技术设计了两个不同角度的飞行场景，除了上述飞行员视角的飞行场景，还有一个高空俯视场景。3、安全区域、威胁区域及预测飞行管道绘制安全区域、威胁区域及预测飞行管道基于三角带绘制技术绘制得出。安全区域、威胁区域的显示通过在场景中绘制一条带状的几何体来实现。创建物体的3D模型，绘制安全区域和威胁区域。预测飞行管道是将预测飞行轨迹按照一定的安全保护范围绘制出来。将飞行轨迹扩展为图示管道形状，即可得到预测飞行管道。加入安全区域、威胁区域以及预测飞行管道，从不同视角展示飞行场景。4、基于TTS技术的飞行参数语音播报文语转换技术(TextToSpeech，TTS)，是实现人机语音通信，建立有听、讲能力的口语系统所必需的关键技术，其转换的过程是先将文字序列转换成音韵序列，再根据音韵序列生成语音波形。TTS技术涉及声学、语言学、数字信号处理技术、多媒体技术等多个学科技术，是信息处理领域的一项前沿技术。通过引入TTS技术，可以将飞行参数以语音的形式展现给无人机监控者。本专利技术主要向无人机监控者实时播报速度和高度信息。5、可视化地面站数据驱动飞行器实时飞行数据由机载程序测量或者计算产生之后，通过数据链将其发送至可视化地面站，地面站收到的数据一方面驱动无人机飞行视景及其相关参数显示，另一方面驱动HUD。6、告警功能当无人机超出预定飞行状态后，通过TTS技术给出语音告警，并在飞行场景界面上给出文字告警。主要的告警状态有：1)俯仰角超限2)迎角超限3)失速预警4)飞行范围超限5)GPS信号丢失。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可视化无人机地面站，用于对无人机进行远程监控并生成模拟画面，其特征在于，包括以下功能模块：地形和地物显示模块，通过数据采集获取地形高程数据和地表图像信息，通过可视化技术构建出地形和地物的三维模型；无人机显示模块，根据无人机的外形参数，通过可视化技术构建无人机三维模型，并生成无人机飞行场景，将无人机预测飞行管道、安全飞行区域和危险威胁飞行区域实时显示，所述预测飞行管道是将飞行轨迹扩展为管道形状而获得；无人机平视显示器模块HUD，叠加在所述飞行场景中，通过数据链将无人机的位置和姿态的飞行参数传送给该可视化无人机地面站，并在HUD中显示；语音播报模块，通过文语转换技术TTS将飞行参数以语音播报的方式提供给无人机监控者；告警模块，当无人机超出预定飞行状态后，通过TTS技术给出语音告警，并在飞行场景界面上给出文字告警。

【技术特征摘要】
1.一种可视化无人机地面站，用于对无人机进行远程监控并生成模拟画面，其特征在于，包括以下功能模块：地形和地物显示模块，通过数据采集获取地形高程数据和地表图像信息，通过可视化技术构建出地形和地物的三维模型；无人机显示模块，根据无人机的外形参数，通过可视化技术构建无人机三维模型，并生成无人机飞行场景，将无人机预测飞行管道、安全飞行区域和危险威胁飞行区域实时显示，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂毅，周海军，车军，
申请(专利权)人：中国航空工业第六一八研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61