专利名称：一种无人操控系统的模拟操控与性能测试装置及方法
技术领域：
本发明涉及模拟工作环境实现产品性能测试与分析技术，具体的说是一种无人操控系统的模拟操控与性能测试装置及方法。
背景技术：
模拟操控测试系统广泛应用于需要模拟工作环境，实现无人操控系统的性能测试与分析，如对无人操控系统的野外实验分析、模拟训练、航空航天等产品的性能测试等领域中。现有的模拟操控测试系统通常采用固定操控台完成，不适合实现产品工作状态的各种性能测试，受实验条件和环境的限制，由于采用固定试验测试台，无电子罗盘功能，不能对产品的工作状态进行导航和过程监督，也无法保证试验的准确、顺利执行。模拟操控与性能测试分析单独实现，无法完成产品的综合性能完整测试。
发明内容
针对现有技术中存在的操控测试台无法便携、动态工作状态的测试与分析无法实现、操控模拟与自动测试无法同步完成等不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种分体便携、能够实现综合性能完整测试的无人操控系统的模拟操控与性能测试装置及方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是本发明一种无人操控系统的模拟操控与性能测试装置包括控制单元、通讯单元、 供电单元、图像采集单元以及数据显示单元，分别设于两个可拆分的箱体中，两个可拆分的箱体两侧分别设有便携把手。控制单元的输入端接收无人操控系统的模拟信号，通过图像采集单元的接收无人操控系统的图像数据，通过通讯单元接收无人操控系统的状态信号以及对无人操控系统发送控制指令及导航信息；数据显示单元接于控制单元的显示数据输出端，供电单元为控制单元、通讯单元、图像采集单元、数据显示单元以及无人操控系统提供工作电源。所述控制单元的操控输入端采用操纵杆。还具有电子罗盘单元，该单元包括天线以及GPS模块，GPS模块通过天线接收GPS 信号送至控制单元。所述控制单元具有GPS解算模块以及电子罗盘显示模块，其中GPS解算模块接收 GPS模块的GPS信号进行解算处理，并将解算信息送至电子罗盘显示模块进行显示。所述箱体中设有加热装置，箱体上设有保温层。本发明一种无人操控系统的模拟操控与性能测试方法包括以下步骤无人操控系统的模拟操控与性能测试装置与无人操控系统进行电连接；无人操控系统上电，开始模拟操控与性能测试采集无人操控系统的状态信号、模拟信号以及图像数据并实时进行显示；保存状态信号和模拟信号信息；
判断测试过程是否结束；如果没有结束，则通过状态信号判断指令的执行结果是否满足要求；如果满足要求继续返回采集状态信号、模拟信号以及图像数据环节。如果不满足要求，则通过通讯单元传送至该无人操控系统执行该指令，并返回采集状态信号、模拟信号以及图像数据环节。本发明具有以下有益效果及优点1.便携性。测试装置设计上采用分体便携设计，可以在各种场地开展产品的测试工作，模拟产品的工作环境。2.电子罗盘监督。通过电子罗盘的实时GPS信息处理和解算，监督产品实验过程是否按照实验内容正常进行，并提供偏差提示与补偿功能。3.模拟操控与性能测试同步完成。通过模拟操控测试系统实现产品的操控模拟和性能测试的同步完成，实现产品在逼真的工作测试模拟环境下实现各种实验项目的测试， 验证产品的各种性能指标。
图Ia为本发明装置正面结构示意图；图Ib为本发明装置背面结构示意图；图2为本发明装置电气结构框图；图3a为本发明装置中电子罗盘单元结构框图；图北为本发明装置中电子罗盘单元电气接线图；图3c为本发明装置中电子罗盘显示界面图；图4为本发明方法流程图。
具体实施例方式如图2所示，本发明无人操控系统的模拟操控与性能测试装置包括控制单元、通讯单元、供电单元、图像采集单元以及数据显示单元，分别设于两个可拆分的箱体中，两个可拆分的箱体两侧分别设有便携把手；其中控制单元的输入端接收无人操控系统的模拟信号，通过图像采集单元的接收无人操控系统的图像数据，通过通讯单元接收无人操控系统的状态信号以及对无人操控系统发送控制指令及导航信息；数据显示单元接于控制单元的显示数据输出端，供电单元为控制单元、通讯单元、图像采集单元、数据显示单元以及无人操控系统提供工作电源。控制单元的操控输入端可以采用操纵杆形式进行灵活的方向控制。如图la、lb所示，本实施例针对本发明装置的功能划分，设计为两部分即数据显示单元(包括液晶显示器、电压表及电流表)、供电单元(输出电压为直流^V、5V)、图像采集单元(采用索尼录像机，摄像头安装于无人操控系统上)，上述各单元安装于上部箱体中；液晶显示器后部空间设计为备件箱，可放置信号线材等操控测试装置配套物品。控制单元包括工控机采用研华工控机，含键盘、鼠标，工控机内至少含三个PCI插槽，一个PCIE插槽，用来插串口卡、图像采集卡、A/D采集卡。控制单元安装于下部箱体中， 该下部箱体可以做为支架，承载上部箱体；键盘、鼠标和操控杆放置于平板上面可以放置键盘，在键盘平板下面是工控机主机。为了使本发明装置适应野外多变的温度范围，工控机选择宽温型号，箱体中设有内部设计有嵌入式智能加热装置，具备宽温特性，箱体上设有保温层。接口设计为航空接插头，具有高可靠性，功能具备提供工作直流电源输出功能、电压电流监测功能、无人操控系统工作视频实时录像功能。箱体内部空间结构紧凑，占用体积小；两个箱体分体设计，箱体两侧分别安装的把手，移动时，可以拆分成两部分，便于携带，易于快速组合，使用时可以通过连接件组合成为一体。为了适应实时捕捉无人操控系统的定位信息(经、纬度)、高度、速度以及航向信息，本发明装置还具有电子罗盘单元，如图3a、!3b所示，该单元包括天线以及GPS模块，GPS 模块通过天线接收GPS信号送至控制单元。控制单元具有GPS解算模块以及电子罗盘显示模块，其中GPS解算模块接收GPS模块的GPS信号进行解算处理，并将解算信息送至电子罗盘显示模块进行显示，电子罗盘显示界面图如图3c所示。如图4所示，本发明装置通过以下方法实现无人操控系统的模拟操控与性能测试无人操控系统的模拟操控与性能测试装置与无人操控系统进行电连接；无人操控系统上电，开始模拟操控与性能测试；采集无人操控系统的状态信号、模拟信号以及图像数据并实时进行显示；
保存状态信号和模拟信号信息；判断测试过程是否结束；如果结束退出模拟操控与性能测试；如果没有结束通过状态信号判断指令的执行结果是否满足要求；如果满足要求继续返回采集状态信号、模拟信号以及图像数据环节；如果不满足要求通过通讯单元传送至该无人操控系统执行该指令，并返回采集状态信号、模拟信号以及图像数据环节。所述控制指令包括通过操纵杆、显示界面上的控件发送的控制指令。如需采集GPS信号，则可以过GPS模块接收GPS信号，由GPS解算模块号进行解算处理，并将解算信息送至电子罗盘显示模块进行显示。在实际操作中，可以在液晶显示器屏幕上操作，可以控制操纵杆通过串口通信方式向无人操控系统发送控制指令，可以向无人操控系统模拟发送位姿偏差信息；无人操控系统接收到控制指令后执行该指令，并通过串口对无人操控系统返回的状态信息进行实时解析和显示，实现无人操控系统的遥测通信功能模拟。与传统方法相比，本发明可以在各种实验场地条件下快速构建无人操控系统测试环境，模拟无人操控系统的完整工作流程并同时实现产品性能测试与分析功能。
权利要求
1.一种无人操控系统的模拟操控与性能测试装置，其特征在于包括控制单元、通讯单元、供电单元、图像采集单元以及数据显示单元，分别设于两个可拆分的箱体中，两个可拆分的箱体两侧分别设有便携把手。
2.按权利要求1所述的无人操控系统的模拟操控与性能测试装置，其特征在于控制单元的输入端接收无人操控系统的模拟信号，通过图像采集单元的接收无人操控系统的图像数据，通过通讯单元接收无人操控系统的状态信号以及对无人操控系统发送控制指令及导航信息；数据显示单元接于控制单元的显示数据输出端，供电单元为控制单元、通讯单元、图像采集单元、数据显示单元以及无人操控系统提供工作电源。
3.按权利要求2所述的无人操控系统的模拟操控与性能测试装置，其特征在于所述控制单元的操控输入端采用操纵杆。
4.按权利要求2所述的无人操控系统的模拟操控与性能测试装置，其特征在于还具有电子罗盘单元，该单元包括天线以及GPS模块，GPS模块通过天线接收GPS信号送至控制单元。
5.按权利要求4所述的无人操控系统的模拟操控与性能测试装置，其特征在于所述控制单元具有GPS解算模块以及电子罗盘显示模块，其中GPS解算模块接收GPS模块的GPS 信号进行解算处理，并将解算信息送至电子罗盘显示模块进行显示。
6.按权利要求1所述的无人操控系统的模拟操控与性能测试装置，其特征在于所述箱体中设有加热装置，箱体上设有保温层。
7.一种无人操控系统的模拟操控与性能测试方法，其特征在于包括以下步骤无人操控系统的模拟操控与性能测试装置与无人操控系统进行电连接；无人操控系统上电，开始模拟操控与性能测试；采集无人操控系统的状态信号、模拟信号以及图像数据并实时进行显示；保存状态信号和模拟信号信息；判断测试过程是否结束；如果没有结束，则通过状态信号判断指令的执行结果是否满足要求；如果满足要求继续返回采集状态信号、模拟信号以及图像数据环节。
8.按权利要求7所述的无人操控系统的模拟操控与性能测试方法，其特征在于如果不满足要求，则通过通讯单元传送至该无人操控系统执行该指令，并返回采集状态信号、模拟信号以及图像数据环节。
全文摘要
本发明涉及一种无人操控系统的模拟操控与性能测试装置及方法，装置包括控制单元、通讯单元、供电单元、图像采集单元以及数据显示单元，分别设于两个可拆分的箱体中，两个可拆分的箱体两侧分别设有便携把手。方法为无人操控系统的模拟操控与性能测试装置与无人操控系统进行电连接；无人操控系统上电，开始模拟操控与性能测试采集无人操控系统的状态信号、模拟信号以及图像数据并实时进行显示；保存状态信号和模拟信号信息；如果测试过程没有结束，则通过状态信号判断指令的执行结果满足要求继续返回采集状态信号、模拟信号以及图像数据环节。本发明采用分体便携设计，可以在各种场地开展产品的测试工作，模拟产品的工作环境，模拟操控与性能测试同步完成。
文档编号G01C25/00GK102486381SQ20101057394
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者刘海峥, 王海禹, 王立勇, 花海洋, 赵怀慈 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所