一种基于无人机地面站的视景控制系统技术方案

本发明专利技术属于虚拟视景控制领域，解决没有鼠标键盘视景无法实时灵活控制的问题。本发明专利技术提供一种基于无人机地面站的视景控制系统，包括控制输入模块、通信模块、数据处理模块和控制显示模块。在可编程触摸键盘上定义设置多个快捷功能按键，通过多个快捷功能按键中的一个或多个组合向控制输入模块的两点之间通视控制分析功能域、以中心点和半径通视控制分析功能域和二维子窗口显示功能域输入控制指令，分别实现观察点和无人机之间的相对运动状态分析；以无人机为中心，从不同方向配合不同半径大小观察无人机的飞行状态分析；无人机仪表参数及操作状态的选择性显示。本发明专利技术能够明显改善视景的整体使用体验，降低视景控制的重复研发成本。

A visual control system based on UAV Ground Station

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机地面站的视景控制系统
本专利技术属于无人机控制技术，具体涉及一种基于无人机地面站的视景控制系统。
技术介绍
在无人机通用地面控制站中，多维度观察无人机飞行的姿态以及无人机与机场的相对位置，可让无人机飞行员在整体上更形象、直观把握无人机的飞行状态，便于及时判断与决策。随着虚拟仿真可视化技术不断发展，视景控制研究一直在进行。根据控制的方式不同，有几种常见的控制方式：如鼠标键盘直接控制法，直接用鼠标左右键和滚轮以及键盘组合键输入控制；视景页面控制法，直接将需要控制的指令设计到视景显示界面上，通过鼠标选中页面指令输入控制；专用设备控制法，采用与视景计算机连接的专用设备如遥控等设备输入控制。但在无人机地面站中，无法使用以上几种方法，视景软件驻留计算机没有键盘鼠标作为输入设备，受席位的空间限制和整体安全性考虑不能额外增加其他输入设备。如何给用户更好的用户体验使用户更全面的掌控无人机飞行状态，进而提高无人机飞行安全性是本专利技术需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术在不增加输入设备情况下，提供一种基于无人机地面站的视景控制系统。该系统在已有设备基础上采用统一的通信接口和模块化设计，提供一个兼容而开放的视景控制系统，使用户更方便、更直观、更全面的通过视景掌控无人机飞行状态，进而提高无人机飞行安全性。本专利技术，解决了没有鼠标键盘，视景无法实时灵活控制的问题。本专利技术提供的技术方案是：提供一种基于无人机地面站的视景控制系统，所述视景控制系统包括控制输入模块、通信模块、数据处理模块和控制显示模块，所述控制输入模块通过通信模块与数据处理模块互联，所述控制输入模块提供在可编程触摸键盘上控制指令的快捷输入；所述控制输入模块包括两点之间通视控制分析功能域、以中心点和半径通视控制分析功能域和二维子窗口显示功能域；在可编程触摸键盘上定义设置用于输入控制指令的多个快捷功能按键，通过所述多个快捷功能按键中的一个或多个组合向所述两点之间通视控制分析功能域、以中心点和半径通视控制分析功能域或二维子窗口显示功能域输入控制指令，分别实现观察点和无人机之间的相对运动状态分析；以无人机为中心，从不同方向配合不同半径大小观察无人机的飞行状态分析；无人机仪表参数及操作状态的选择性显示；所述通信模块，提供所述控制输入模块数据的统一输入接口和所述数据处理模块的通信数据的统一交互接口；所述数据处理模块与通信模块和控制显示模块互联，所述数据处理模块基于视景控制系统的运行环境完成所述通信模块输入的数据和外部系统激励数据的解析，并发送给所述控制显示模块；所述控制显示模块将数据处理模块输入的数据配合三维引擎渲染显示出来，并将三维引擎渲染画面显示到显示器上。进一步地，所述两点之间通视控制分析功能域包括无人机内部、前方、后方、上方、下方、左方和右方眼点控制模块，以及无人机眼点距离控制模块，对应分别实现从无人机内部指定位置观察、从无人机头设定角度向尾侧可观测位置观察、从无人机尾侧设定角度向无人机头方向可观测位置观察、从无人机顶部设定角度向地面方向可观测位置观察、从无人机底部设定角度向天空方向可观测位置观察、从无人机左侧设定角度向无人机右侧方向可观测位置观察、从无人机右侧设定角度向左侧方向可观测位置观察，以及可观测位置下当前视角观察点到无人机距离调近和调远的通视分析；所述以中心点和半径通视控制分析功能域包括无人机观察半径大小控制模块、无人机观察位置旋转控制模块，对应分别实现观察点到无人机的观察半径调近和调远的通视分析；在第一观察点基础上，以无人机为圆心，从观察者的上、下、左、右方向开始旋转到第二观察点观察的通视分析；所述二维子窗口显示功能域包括机场选择模块、时段选择模块和仪表显示模块，对应分别实现不同机场地形选择、不同时段的渲染效果和三维场景上叠加二维仪表数据表格显示与隐藏的通视分析。进一步地，所述两点之间通视控制分析功能域，通过获取观察点虚拟相机的经度、纬度、高度、俯仰角、偏航角、横滚角，第一观察点在初始位置基础上偏移水平方向的角度，第一观察点在初始位置基础上偏移竖直方向的角度，第一观察点到第二观察点的距离，第二观察点到无人机的距离，无人机的经度、纬度、高度、俯仰角、偏航角、横滚角，实现从第一观察点到第二观察点对无人机不同位置不同角度的通视分析。进一步地，所述两点之间通视控制分析功能域在可编程触摸键盘上对应设置的快捷功能按键包括眼点选择、第三视角、第一视角、正前视角、正后视角、上、下、左、右、加和减，共11个按键；眼点选择功能按键，用于实现开启或关闭两点之间通视控制分析功能域以及关闭以中心点和半径通视控制分析功能域的控制指令输入；第三视角功能按键，用于实现进入两点之间通视控制分析功能域的控制指令输入；在开启两点之间通视控制分析功能域后，第一视角功能按键、正前视角功能按键、正后视角功能按键，分别对应实现进入无人机内观察眼点、正前观察眼点、正后观察眼点的控制指令输入；以及上按键、下按键、左按键和右按键，分别对应实现上观察眼点、下观察眼点、左观察眼点和右观察眼点的控制指令输入；加按键和减按键，分别用于实现观察点到无人机距离调近和调远的控制指令输入。进一步地，所述以中心点和半径通视控制分析功能域，通过获取无人机的经度、纬度、高度、俯仰角、偏航角、横滚角、观察点到无人机的旋转半径，实现以无人机为圆心，观察点到无人机的距离为半径，不同角度不同半径的通视分析。进一步地，所述以中心点和半径通视控制分析功能域在可编程触摸键盘上对应设置的多个快捷功能按键包括上帝视角、眼点旋转、上、下、左、右、加和减，共8个按键；眼点旋转功能按键，用于实现开启和关闭以中心点和半径通视控制分析功能域以及关闭两点之间通视控制分析功能域的控制指令输入；上帝视角功能按键，用于实现进入以中心点和半径通视控制分析功能域的控制指令输入；在以中心点和半径通视控制分析功能域之后，上按键、下按键、左按键和右按键，分别对应实现从上、下、左、右方向进行旋转观察的控制指令输入；加按键和减按键，分别用于实现观察点到无人机距离调近和调远的控制指令输入。进一步地，所述二维子窗口显示功能域在可编程触摸键盘上对应设置的多个快捷功能按键包括机场选择、时段选择、参数显示、地平仪显示、上和下，共6个按键；二维子窗口显示功能域获取地图数据路径和地图数据类型，机场选择按键配合上、下按键，实现不同机场地形选择的控制指令输入；时段选择按键，实现不同时段渲染效果选择的控制指令输入；参数显示按键和地平仪显示按键配合上、下按键，实现在三维场景上叠加二维子窗口显示与隐藏的控制指令输入。进一步地，上、下、左、右快捷按键均为两点之间通视控制分析功能域、以中心点和半径通视控制分析功能域和二维子窗口显示功能域的复用按键；加和减快捷按键均为两点之间通视控制分析功能域和以中心点和半径通视控制分析功能域的复用按键。进一步地，所述控制显示模块将数据处理模块输入的数据配合三维引擎渲染本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机地面站的视景控制系统，其特征在于：/n所述视景控制系统包括控制输入模块、通信模块、数据处理模块和控制显示模块，/n所述控制输入模块通过通信模块与数据处理模块互联，所述控制输入模块提供在可编程触摸键盘上控制指令的快捷输入；/n所述控制输入模块包括两点之间通视控制分析功能域、以中心点和半径通视控制分析功能域和二维子窗口显示功能域；在可编程触摸键盘上定义设置用于输入控制指令的多个快捷功能按键，通过所述多个快捷功能按键中的一个或多个组合向所述两点之间通视控制分析功能域、以中心点和半径通视控制分析功能域或二维子窗口显示功能域输入控制指令，分别实现观察点和无人机之间的相对运动状态分析；以无人机为中心，从不同方向配合不同半径大小观察无人机的飞行状态分析；无人机仪表参数及操作状态的选择性显示；/n所述通信模块，提供所述控制输入模块数据的统一输入接口和所述数据处理模块的通信数据的统一交互接口；/n所述数据处理模块与通信模块和控制显示模块互联，所述数据处理模块基于视景控制系统的运行环境完成所述通信模块输入的数据和外部系统激励数据的解析，并发送给所述控制显示模块；/n所述控制显示模块将数据处理模块输入的数据配合三维引擎渲染显示出来，并将三维引擎渲染画面显示到显示器上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机地面站的视景控制系统，其特征在于：
所述视景控制系统包括控制输入模块、通信模块、数据处理模块和控制显示模块，
所述控制输入模块通过通信模块与数据处理模块互联，所述控制输入模块提供在可编程触摸键盘上控制指令的快捷输入；
所述控制输入模块包括两点之间通视控制分析功能域、以中心点和半径通视控制分析功能域和二维子窗口显示功能域；在可编程触摸键盘上定义设置用于输入控制指令的多个快捷功能按键，通过所述多个快捷功能按键中的一个或多个组合向所述两点之间通视控制分析功能域、以中心点和半径通视控制分析功能域或二维子窗口显示功能域输入控制指令，分别实现观察点和无人机之间的相对运动状态分析；以无人机为中心，从不同方向配合不同半径大小观察无人机的飞行状态分析；无人机仪表参数及操作状态的选择性显示；
所述通信模块，提供所述控制输入模块数据的统一输入接口和所述数据处理模块的通信数据的统一交互接口；
所述数据处理模块与通信模块和控制显示模块互联，所述数据处理模块基于视景控制系统的运行环境完成所述通信模块输入的数据和外部系统激励数据的解析，并发送给所述控制显示模块；
所述控制显示模块将数据处理模块输入的数据配合三维引擎渲染显示出来，并将三维引擎渲染画面显示到显示器上。


2.根据权利要求1所述的视景控制系统，其特征在于：
所述两点之间通视控制分析功能域包括无人机内部、前方、后方、上方、下方、左方和右方眼点控制模块，以及无人机眼点距离控制模块，对应分别实现从无人机内部指定位置观察、从无人机头设定角度向尾侧可观测位置观察、从无人机尾侧设定角度向无人机头方向可观测位置观察、从无人机顶部设定角度向地面方向可观测位置观察、从无人机底部设定角度向天空方向可观测位置观察、从无人机左侧设定角度向无人机右侧方向可观测位置观察、从无人机右侧设定角度向左侧方向可观测位置观察，以及可观测位置下当前视角观察点到无人机距离调近和调远的通视分析；
所述以中心点和半径通视控制分析功能域包括无人机观察半径大小控制模块、无人机观察位置旋转控制模块，对应分别实现观察点到无人机的观察半径调近和调远的通视分析；在第一观察点基础上，以无人机为圆心，从观察者的上、下、左、右方向开始旋转到第二观察点观察的通视分析；
所述二维子窗口显示功能域包括机场选择模块、时段选择模块和仪表显示模块，对应分别实现不同机场地形选择、不同时段的渲染效果和三维场景上叠加二维仪表数据表格显示与隐藏的通视分析。


3.根据权利要求2所述的视景控制系统，其特征在于：
所述两点之间通视控制分析功能域，通过获取观察点虚拟相机的经度、纬度、高度、俯仰角、偏航角、横滚角，第一观察点在初始位置基础上偏移水平方向的角度，第一观察点在初始位置基础上偏移竖直方向的角度，第一观察点到第二观察点的距离，第二观察点到无人机的距离，无人机的经度、纬度、高度、俯仰角、偏航角、横滚角，实现从第一观察点到第二观察点对无人机不同位置不同角度的通视分析。


4.根据权利要求3所述的视景控制系统，其特征在于：
所述两点之间通视控制分析功能域在可编程触摸...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔燕，熊英杰，张亮，唐碧蔚，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31