无人机半物理仿真用飞行操控设备实时采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种无人机半物理仿真用飞行操控设备实时采集装置，包括控制器、转接板和高频头，控制器用于采集无人机操控设备的运行数据，并将运行数据转换为GPIO波形文件输入转接板，转接板将GPIO波形数据转换为PPM信号数据或串口数据输入高频头，高频头将PPM信号数据或串口数据转换为射频信号，通过高频头天线发射出去；本实用新型专利技术能够实时采集无人机操控设备的运行数据，缩短无人机半实物仿真的响应时间，提高仿真效果，且扩展性和可维护性较好。

【技术实现步骤摘要】
无人机半物理仿真用飞行操控设备实时采集装置
本技术属于无人机半实物飞行仿真
，涉及一种无人机半物理仿真用飞行操控设备实时采集装置。
技术介绍
无人机半物理仿真是指采用真实的控制器和实时数学模型进行系统仿真测试，也称为硬件在环仿真，在使用计算机进行无人机飞行控制时，虚拟空间内的飞行器不再是简单的立体图像，而是具有较高仿真程度的物理模型，包括重量、重心位置、重量分布、转矩、动力布置、启动特性等，飞行器的控制有实体飞控参与，能较为真实的模拟飞行和控制特性。目前的无人机半物理飞行仿真系统中，主要采用人工、指令和自主三种操控方式，人工方式是借助油门杆、飞行杆和脚蹬等设备作为操纵装置，像飞行员驾驶飞机一样控制无人机的飞行；指令方式是借助快捷按钮、键盘或触摸屏等人机接口操控无人机，实现并保持平飞、下滑、爬升、侧滑等动作，此时无人机具有一定的自动控制能力；自主方式是通过编辑飞行航线，使无人机按照预先设定的任务计划飞行或返航，无人机在自主方式下具有最高的自动化程度；人工方式作为最基础的控制方式，能真实模拟无人机飞行操控特性，在无人机启动数据建模方面发挥着重要作用，当无人机出现故障或紧急情况时，人工方式还可以叠加其他操控方式，实现控制无人机安全飞行的目的，目前采用油门杆、飞行杆和脚蹬等设备作为操纵装置已成为无人机半物理飞行仿真系统的主流搭配。然而现有的无人机半物理飞行仿真系统大多是基于windows平台开发的，油门杆、飞行杆和脚蹬等操控设备均通过USB接口接入仿真系统中，由于系统调度机制是多任务的，使得操控设备的数据采集实时性较差，响应时间较长，约为毫秒级，仿真系统偶尔会出现由数据采集不及时引起的仿真堵塞、系统卡滞等现象；同时现有仿真系统大都针对特定的操控设备定制采集和处理程序，升级新的操控设备需要修改仿真系统密码，系统扩展性和可维护性差。
技术实现思路
为了达到上述目的，本技术提供一种无人机半物理仿真用飞行操控设备实时采集装置，解决了无人机半物理仿真过程中数据采集实时性差的问题，提高了飞行操控设备数据采集装置的扩展性和可维护性。本技术所采用的技术方案是，无人机半物理仿真用飞行操控设备实时采集装置，包括控制器、转接板和高频头；所述控制器用于采集无人机操控设备的运行数据，并将运行数据转换为GPIO波形文件输入转接板；所述转接板用于将GPIO波形文件转换为PPM信号数据或串口数据输入高频头；所述高频头用于将PPM信号数据或串口数据转换为射频信号，并通过高频头天线发射出去。进一步的，所述控制器包括USB接口、数据处理模块和第一GPIO接口，无人机的各操控设备通过所述USB接口将运行数据输入数据处理模块，所述数据处理模块将运行数据转换为GPIO波形文件输送至第一GPIO接口；所述转接板上设有第二GPIO接口、PPM接口和高频头天线座，所述高频头天线座上焊接有高频头天线；所述第一GPIO接口通过第二GPIO接口将GPIO波形文件转输入PPM接口，所述PPM接口将GPIO波形文件转换为PPM信号数据输入高频头，所述高频头将PPM信号数据转换为射频信号，并通过高频头天线将射频信号发送至接收机。进一步的，所述转接板上还设有串口作为PPM接口的备用接口，所述串口接收第二GPIO接口发送的GPIO波形文件，并转换为串口数据发送至高频头。进一步的，所述转接板上还设有外接电源接口和高频头电源开关，5V直流电源与外接电源接口连接，外接电源接口依次与第二GPIO接口、第一GPIO接口连接，5V直流电源为控制器供电，控制器还将5V直流电降压为3.3V直流电，并依次通过第一GPIO接口、第二GPIO接口为高频头和高频头电源开关供电，高频头电源开关用于控制高频头的对频状态和工作状态。进一步的，所述控制器选用ARMCortex-A53处理器。进一步的，所述高频头选用OpenTX多协议高频头或RadioBossJP4in1模块、HD208P模块。本技术的有益效果是：本技术采用控制器执行单任务实时调度机制，实时采集无人机操控设备的操控数据，将仿真过程中无人机的响应时间缩短至微秒级，避免了仿真堵塞或卡滞；本技术相对于仿真系统独立运行，在更新、维护时更易操作，系统能够根据需要接入、替换或维修飞行操控设备，本技术和仿真系统的扩展性和可维护性提高。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术的仿真系统飞控图。图2是应用本技术的仿真系统飞控图。图3是本技术的结构图。图4是转接板顶层的组成连接图。图5是转接板底层的组成连接图。图中，1.USB接口，2.数据处理模块，3.第一GPIO接口，4.转接板，5.高频头，6.5V直流电源，7.操控设备。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。无人机半物理仿真用飞行操控设备实时采集装置包括控制器、转接板4和高频头5，所述控制器用于采集无人机各操控设备7的运行数据，将运行数据转换为PPM信号数据，并通过波形添加、创建波形、波形发送、波形删除等操作将PPM信号数据转换成GPIO波形文件输送至转接板4，转接板4将GPIO波形文件转换为PPM信号数据或串口数据输入高频头5，高频头5将转换获得的射频信号通过高频头天线发射出去。如图3所示，控制器包括USB接口1、数据处理模块2和第一GPIO接口3，控制器的USB接口1分别与油门杆、飞行杆等操控设备7的信号输出端连接，以实时采集各操控设备7的运行数据，并将采集的运行数据输送至数据处理模块2，数据处理模块2将运行数据中的轴数据和按钮数据组合打包后转换为PPM信号数据，再将PPM信号数据转换为GPIO波形文件，并通过第一GPIO接口3输送至转接板4的第二GPIO接口，如图5所示，转接板4上设有2*20针的第二GPIO接口、3*5针的PPM接口，第二GPIO接口将接收到的GPIO波形文件转送至PPM接口，PPM接口将GPIO波形文件转换为PPM信号数据，并将PPM信号数据传输至高频头5，转接板4的高频头天线座上焊接有高频头天线，高频头5将PPM信号数据转换为射频信号通过高频头天线射频发射至接收机，以用于无人机半物理仿真飞行控制。转接板4上还设有4针串口作为PPM接口的备份接口，在PPM接口故障时串口可接收第二GPIO接口发送的GPIO波形文件，并将其转换为串口数据输送至高频头5，高频头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无人机半物理仿真用飞行操控设备实时采集装置，其特征在于，包括控制器、转接板（4）和高频头（5）；/n所述控制器用于采集无人机操控设备的运行数据，并将运行数据转换为GPIO波形文件输入转接板（4）；/n所述转接板（4）用于将GPIO波形文件转换为PPM信号数据或串口数据输入高频头（5）；/n所述高频头（5）用于将PPM信号数据或串口数据转换为射频信号，并通过高频头天线发射出去。/n

【技术特征摘要】
1.无人机半物理仿真用飞行操控设备实时采集装置，其特征在于，包括控制器、转接板（4）和高频头（5）；
所述控制器用于采集无人机操控设备的运行数据，并将运行数据转换为GPIO波形文件输入转接板（4）；
所述转接板（4）用于将GPIO波形文件转换为PPM信号数据或串口数据输入高频头（5）；
所述高频头（5）用于将PPM信号数据或串口数据转换为射频信号，并通过高频头天线发射出去。


2.根据权利要求1所述的无人机半物理仿真用飞行操控设备实时采集装置，其特征在于，所述控制器包括USB接口（1）、数据处理模块（2）和第一GPIO接口（3），无人机的各操控设备（7）通过所述USB接口（1）将运行数据输入数据处理模块（2），所述数据处理模块（2）将运行数据转换为GPIO波形文件输送至第一GPIO接口（3）；
所述转接板（4）上设有第二GPIO接口、PPM接口和高频头天线座，所述高频头天线座上焊接有高频头天线；所述第一GPIO接口（3）通过第二GPIO接口将GPIO波形文件转输入PPM接口，所述PPM接口将GPIO波形文件转换为PPM信号数据输入高频头（5），所述高频头（5）将PPM信号数据转换为射频信号，并通过高频头天线将射频信号发送至接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆杰，国海峰，张吉，徐亮，王龙，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军航空大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22