专利名称：一种空中探测无人机地面控制站系统的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种空中探测无人机地面控制站系统，属于产品的组 成及结构技术领域。
背景技术：
近年来，无人机成为机器人研究领域一个热点，而用于气象观测、 灾情现场探测、地球资源勘探和森林防火等用途的空中探测无人机也逐 渐成为重点研究课题之一。空中探测无人机地面控制站是一个集实时采 集、分析遥测数据，定时发送遥控指令，实时显示飞行数据，动态显示探 测现场环境等功能于一体的综合系统，是无人机系统的核心组成部分， 直接影响整个系统的性能。
空中探测无人机大多工作于野外环境中，探测飞行区域较大，对地 面控制站系统要求较高，而当前空中探测无人机地面控制站系统各模块 间集成度低，大多数情况下是现场将各模块组合起来调试，携带不方便， 安装过程繁琐，各模块容易损坏，飞行调试过程相对复杂，且高空远 距离遥控效果不理想，为了实现对空中探测机器人的实时精确控制，迫 切需要一套适于高空远距离遥操作控制并且功能强大携带方便、结构简 单、易于安装维护的野外工作环境下工作性能良好的地面控制站系统。
发明内容
本实用新型正是针对上述现有技术中存在的问题而设计提供了一种 空中探测无人机地面控制站系统，其目的是使该系统达到携带方便、结 构简单、易于安装维护要求，更适合野外工作环境，并且具有高空远距 离遥控可靠性高的特点。
为了实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案 该种空中探测无人机地面控制站系统，其特征在于该系统由实现 从无人机飞行控制系统接收遥测数据并发送控制命令的数字传输模块、 接收探测无人机机载任务云台摄像机:采集图像视频数据的图像传输模 块、根据无人机任务状态通过遥控方式控制实现无人机飞行任务的云台 任务操作平台、根据无人机飞行状态通过遥控方式控制无人机的飞行控制平台、控制无人机完成自动导航和任务计划的地面工业控制计算机、 保证工业控制计算机正常工作的工业控制计算机外围设备及为各模块提 供安装载体的地面控制站控制箱组成，所述的数字传输模块、图像传输 模块、飞行控制平台、云台任务操作平台和工业控制计算机外围设备分 别与地面控制计算机相连。
所述的数字传输模块包括与所述地面控制工业计算机连接的数据接 收/发射设备和与所述数据接收/发射设备连接的定向增益天线，其中，数 据接收/发射设备安装在控制箱内。
所述的图像传输模块包括所述工业控制计算机连接的图像接收器和 与图像接收器相连的滤波放大器和连接到滤波放大器上的定向增益天 线，其中，图像接收器安装在控制箱内。
所述的飞行控制平台包括飞行数据监测模块、飞行控制操作手柄。
所述的云台任务操作平台包括飞行任务监测模块和任务云台操作手柄。
所述的工业控制计算机外围设备包括与所述工业控制计算机相连的 液晶显示屏、供电电源、薄膜键盘、轨迹球、用来显示供电电源电压的 数字显示屏，所述的工业控制计算机外围设备安装在控制箱内。
数据传输模块中定向增益天线和图像传输模块中滤波放大器和定向 增益天线通过地面控制站控制箱外接口与地面站相连接。
本实W新型A冇以下优点和积极效果
本实用新型采用抗干扰能力强、传输距离远、自动跟踪的双向数字 传输电台和专门针对远距离传输而设计的高性能高质量的无线图像传输 系统。地面控制站系统实现了飞行数据下载和控制命令上传，具有实时 航迹显示、航线规划、云台任务规划、虚拟仪表显小当前飞行状态和系 统中重构无人机模型并显示无人机当前姿态信息的功能。可以在地面控 制站系统中将当前虚拟三维无人机模型与当前无人机任务云台采集图像 视频进行融合，并重构无人机当前飞行姿态。操作者可以根据以上信息 判断无人机飞行状态，实现高空远距离遥控，提高了遥控制操作的可靠 性。
本实用新型将工业控制计算机、显示屏、数字传输模块的数据接受/ 发射设备和图像传输模块屮图像接收器、云台任务操作手柄等集成到一个控制箱内部，为了达到便携方便集成度高的目的，定做了一台体积更 小图像接收器设备，可以方便的实现系统设备的集成。工业控制计算机 外围设备选用更适于野外工作环境的外围设备，液晶屏选择军工级高亮 度液晶屏，相对于传统液晶屏可以在白天野外环境下清楚看清当前遥控 遥测数据信息，薄膜键盘可以贴在控制箱控制面板上即节省了空间又方 便使用，轨迹球嵌入到控制面板中相对于一般拔插鼠标使用起来更为方 便。相比传统的地面控制站系统，该实用新型在功能强大的同时，优化 了系统结构，使用起来灵活方便，便于携带且安装维修方便更好的适合 空中探测无人机地面控制站系统野外工作环境。
图1为本实用新型空中探测无人机地面控制站系统组成图 图2为本实用新型空中探测无人机地面控制站系统的结构图 具体实施方案
以下将结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述 如图1所示，空中探测无人机地面控制站系统包括数字传输模块1、 图像传输模块2、云台任务操作平台5、飞行控制平台6、工业控制计算
机4和工业控制计算机外围设备3，其中数字传输模块1负责无人机与
地面站间的通讯任务，即将飞行控制系统的状态信息发回地面控制站而
将地面站遥控和任务命令发至飞行控制系统。图像传输模块2负责将无
人机任务s台采集的现场图像信息传回地面控制站。-A台任务操作平台
5负责根据当前无人机任务状态控制无人机任务动作。飞行控制平台6 负责根据当前飞行控制系统的状态信息通过遥控方式操控无人机。工业 控制计算机4根据无人机传回的数据信息，完成航迹显示、航线规划、 航线F载、航线保存和回放、云台任务规划、虚拟仪表显示当前飞行状 态和重构无人机模型并显示其姿态信息的功能，并根据-卜.述任务数据产 生控制无人机正常飞行、实现任务云台的正常工作的控制命令，经数字 传输模块1上传至无人机系统。数字传输模块l、图像传输模块2、云台 任务操作平台5、飞行控制平台6、工业控制计算机外围设备3与工业控 制计算4机相连。
图2为本实用新型空中探测无人机地面控制站系统结构图。如图1 所示，在上述技术力—案屮，数字传输模块1包括数字倍兮发送/接收设备11和数传模块定向天线12、所述的图像传输模块2包括与所述工业控制
计算机4连接的图像接收器21和与图像接收器相连的滤波放大器22和 连接到滤波放大器22上的图传定向增益天线23。数传定向天线12与图 传定向天线23分别固定在天线固定支架上，并分别与数字信号发送/接 收设备11和滤波放大器22相连。数字信号发送/接收设备11和图像接 收器21与地面控制计算机4相连实现地面控制站与飞行控制系统之间的 遥控遥测数据及图像数据信息的通讯传输。工业控制计算机外围设备3 包括液晶显示屏33、供电电池34、薄膜键盘32、轨迹球31、电池电压 显示屏35，液晶显示屏33分别与工业控制计算机4与供电电池34相连 用来显示飞行航迹和地面控制站系统操作界面，供电再电池与工业控制 计算机4相连负责系统能源供应，轨迹球31与薄膜键盘32与工业控制 计算4相连，实现对工业控制计算机4的控制操作。任务云台操作平台 5包括任务云台监控模块51和任务云台操作手柄52,任务云台监控模块 51实时显示当期探测无人机任务状态信息情况，任务云台操作手柄52 根据当前任务云台的状态控制无人机任务云台实现特定任务操作。飞行 控制平台6包括分别与工业控制计算机相连的飞行数据监测模块61和飞 行操作手柄62，飞行数据监测模块61实时显示当前探测无人机遥测数 据，反映当前无人机飞行姿态，并提供安全指示，飞行操作手柄62用于 操控无人机完成制定航线飞行，实现对无人机飞行姿态的控制。工业控 制计算机4 一方面通过通过数字信号发送/接收设备11和数传模块定向 天线12向无人机系统发送遥控指令，控制无人机完成既定任务和自动导 航，另一方面保证M丁控制平台6、任务操作平台5及供应控制计算机 外围设备3的正常工作，辅助完成相应功能任务。本实用新型空中探测 无人机地面控制站系统中工业控制计算机4工业控制计算机外围设备中 液晶显示屏33、供电电池34、薄膜键盘32、轨迹球31、电池电压显示 屏35，数字传输模块中数字信号发送/接收设备11，图像传输模块2中 图像接收器21集中在地面站控制箱7中。携带方便、结构简单、易于安 装维护更适合于野外工作环境中实现对空中探测无人机的远距离遥控。
权利要求1.一种空中探测无人机地面控制站系统，其特征在于该系统由实现从无人机飞行控制系统接收遥测数据并发送控制命令的数字传输模块(1)、接收探测无人机机载任务云台摄像机采集图像视频数据的图像传输模块(2)、根据无人机任务状态通过遥控方式控制实现无人机飞行任务的云台任务操作平台(5)、根据无人机飞行状态通过遥控方式控制无人机的飞行控制平台(6)、完成数据处理并控制空中探测无人机系统完成自主飞行导航和云台任务规划的地面工业控制计算机(4)、保证工业控制计算机正常工作的工业控制计算机外围设备(3)及为各模块提供安装载体的地面控制站控制箱(7)组成，所述的数字传输模块(1)、图像传输模块(2)、云台任务操作平台(5)、飞行控制平台(6)和工业控制计算机外围设备(3)分别与地面控制计算机(4)相连。
2. 根据权利要求1所述的空中探测无人机地面控制站系统，其特征在 于所述的数字传输模块(l)包括与所述地面控制工业计算机连接的数据 接收/发射设备(ll)和与所述数据接收/发射设备连接的定向增益天线 (12)，其中，数据接收/发射设备(ll)安装在控制箱(7)内。
3. 根据权利要求1所述的空中探测无人机地面控制站系统，其特征在 于所述的图像传输模块(2)包括所述工业控制计算机连接的图像接收器 (2 i )和与图像接收器相连的滤波放大器(22)和连接到滤波放人器上的定 向增益天线(23)，其中，图像接收器(21)安装在控制箱(7)内。
4. 根据权利要求1所述的空中探测无人机地面控制站系统，其特征在 于所述的工业控制计算机外围设备(3)包括与所述工业控制计算机相连 的液晶显示屏(33)、供电电源(34)、薄膜键盘(32)、轨迹球(31)、用来显示 供电电源电压的数字显示屏(35)，所述的工业控制计算机外围设备(3)安 装在控制箱(7)内。
5. 根据权利要求1所述的空中探测无人机地面控制站系统，其特征在 于所述的云台任务操作平台(5)包括任务云台监测模块(51)和任务云台 操作手柄(52)，任务云台监测模块(51)和任务云台操作手柄(52)安装在控 制箱(7)内。
6. 根据权利要求1所述的空中探测无人机地面控制站系统，其特征在于所述的飞行控制平台(6)包括飞行数据监测模块(61)、飞行控制操作手柄(62)，飞行数据监测模块(61)安装在控制箱(7:i内。
专利摘要本实用新型是一种空中探测无人机地面控制站系统，该系统数字传输模块、图像传输模块、云台任务操作平台、飞行控制平台、地面工业控制计算机及外围设备组成，所述的数字传输模块、图像传输模块、飞行控制平台、云台任务操作平台和工业控制计算机外围设备分别与地面控制计算机相连。相比传统的地面控制站系统，该实用新型在功能强大的同时，优化了系统结构，使用起来灵活方便，便于携带且安装维修方便更好的适合空中探测无人机地面控制站系统野外工作环境。
文档编号G05B19/418GK201397468SQ20092010632
公开日2010年2月3日 申请日期2009年3月4日 优先权日2009年3月4日
发明者丑武胜, 震 冯, 王田苗 申请人:北京航空航天大学