本实用新型涉及一种无人机地面站系统,属于航空航天技术领域。
背景技术：
目前，与无人机相关的设备有主要是无人机地面控制设备，但无人机地面控制设备只具有监视和控制无人机飞行的功能，
例如，申请号为CN200880013449.4的专利公开了一种飞行器，包括：机身(8)；安装到机身(8)的机翼(1)；和用于操纵飞行器的襟翼(2；3)。此外，连接装置(18；79)将襟翼(2；3)以关节的方式连接到机翼(1)，使得允许襟翼(2；3)在收回位置(I)与伸出位置(II)之间绕着大致平行于机翼(1)的后缘或前缘(4；5)的旋转轴线(28；82)旋转，并允许所述襟翼沿着大致平行于旋转轴线(28；82)的方向(54a；98)平移。杆(43；95)将襟翼(2；3)以关节的方式连接到机翼(1)或机身(8)，其中杆(43；95)限定襟翼(2；3)沿着与旋转轴线(28；82)平行的方向(55a；98)进行平移。因此，利用本发明，襟翼(2；3)沿着与旋转轴线(28；82)平行的方向(55a；98)作用的力由杆(43；95)来承担。因此，无需使用定位轴承，所述定位轴承由于定位轴承沿着与飞行器的飞行方向(12)大致垂直的方向比较大的尺寸而具有负面航空动力效应。
例如，申请号为CN201510162607.4的专利公开了一种飞行器，包括机身以及设置于所述机身内的感测组件和支撑件，所述机身包括主壳体。所述主壳体包括底壁以及与所述底壁相连的侧壁，所述侧壁与所述底壁共同围成收容空间。所述感测组件和支撑件收容于所述收容空间内，所述支撑件连接于所述底壁上，所述感测组件设置于所述支撑件上且与所述侧壁之间具有间隙。所述飞行器将采用支撑件将所述感测组件设置于机身的底壁上并使所述感测组件与机身的侧壁保持间隙，能够有效减少或者消除所述感测组件受到的平行于所述底壁方向的震动。
例如，申请号为CN87102203的专利公开了一种飞机器1，包含一可被一驱动源7驱动之螺旋桨8、及一将该驱动螺旋桨8支持成允许做自由运动的骨架体2。此飞行器可如同一回飞棒一般在一圆形路径上飞行并返回其起始点。一制动方向舵9被附设于该骨架体2上，相对于该驱动螺旋桨8成同轴式装设，并配置成可在该飞行器1被驱动飞舞于空中时相对着该驱动螺旋桨8而旋转，故该制动方向舵9控制该驱动螺旋桨(8；108)，旋转时所绕之轴13并为该飞行器产生扬升力。
综上所述，现有的无人机地面控制设备存在以下几个问题：
无法将无人机飞行状态输出至军民航空管自动化系统；
没有获取并显示无人机飞行开放空域的能力；
没有进行飞行空域申报的能力；
没有相关的安全飞行检测能力。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的无人机地面站系统。
本实用新型的一种无人机地面站系统具有获取并显示无人机飞行开放空域的能力，便于无人机控制人员规划拟申请的飞行空域。在本实用新型的无人机地面站系统中，无人机驾驶员根据需要向无人机空中交通管制系统发送无人机飞行开放空域数据请求，无人机空中交通管制系统收到请求后按请求的中心点和范围发送开放空域数据，本实用新型的无人机地面站系统收到数据后更新本机存储的开放空域数据，并进行显示。
所述无人机空中交通管制系统指专为低空空域管理建设的区别于通用空中交通管制系统的信息系统。该系统完成面向无人机类低空飞行器的登记管理、空域审批及管理、飞行监视及管理、安全管制服务多类功能，以规范无人机飞行器的低空飞行活动，保证空中交通安全、高效。所述无人机空中交通管制系统简称为专用ATC系统。
本实用新型的一种无人机地面站系统的硬件架构包括：嵌入式处理系统、电源子系统和通讯子系统三个部分。其中所述电源子系统用于电源供应和电池管理；所述通讯子系统包括地空数传系统、移动通讯系统和相应的天线和串口通讯管理器；所述嵌入式处理系统包括嵌入式系统处理器、显示系统、音频系统、键盘系统、存储系统、数据处理子系统、及无人机操控系统。
所述地空数传系统和移动通讯系统分别与嵌入式系统处理器连接；所述地空数传系统、嵌入式系统处理器和移动通讯系统分别与电源子系统连接；所述显示系统、音频系统、键盘系统、存储系统、数据处理子系统、及无人机操控系统分别与嵌入式系统处理器连接。
所述嵌入式系统处理器与显示系统、音频系统、键盘系统、存储系统通过系统总线进行连接；所述嵌入式系统处理器与所述地空数传系统、移动通讯系统、所述无人机操控系统通过串口进行互联。
所述嵌入式系统处理器是核心功能系统，所述嵌入式系统处理器用于数据解析、运算、编码的功能。
所述嵌入式系统处理器解析并处理无人机空中交通管制系统输出的空情态势数据；解析并处理军民航管制系统实时更新的无人机飞行开放空域数据；进行空域申请是否合规的预检测计算；进行空域批复信息的解析并处理；进行无人机飞行信息与批复空域的实时安全检测；进行无人机注册数据处理，进行无人机驾驶员数据处理。
所述无人机操控系统用于实现驾驶员对无人机的操作控制功能。
所述数据处理子系统包括空域申报处理单元、飞行监视处理单元、安全管控处理单元、操作控制处理单元、通讯数据处理单元、航图数据处理单元。
所述数据处理子系统中的空域申报处理单元、飞行监视处理单元、安全管控处理单元、操作控制处理单元、通讯数据处理单元、航图数据处理单元与所述嵌入式系统处理器通过系统总线进行连接；所述数据处理子系统的各单元与地空数传系统、移动通讯系统通过串口进行互联。
所述空域申报处理单元主要用于与空域申报相关的数据处理，功能包括：
进行空域申请是否合规的预检测计算；
进行空域申请数据数据编码并输出；
进行空域批复信息的数据解码、分析并处理；
解析并处理无人机空中交通管制系统实时更新的无人机飞行开放空域数据；
所述飞行监视处理单元主要用于处理本地和周边飞行数据，实现看得见的飞行监视，功能包括：
处理通过地空数传系统接收的无人机飞行导航信息；
解析并处理无人机空中交通管制系统输出的空情态势数据；
所述安全管控处理单元用于与飞行安全相关的检测和信息处理功能，功能包括：
进行无人机飞行信息与批复空域的实时安全检测，当出现超界、超时的现象时输出告警或预警信息；
根据空域批复信息生成无人机飞行的电子围栏数据并输出；
解析并处理无人机空中交通管制系统输出的应急指令；
所述操作控制处理单元实现驾驶员对无人机的操作控制功能。主要功能包括：
处理驾驶员通过各类操控按钮输入的实现操作无人机的起飞、降落、转向、高度控制、紧急降落的操作控制功能。
用于根据应急指令生成相应的操作控制指令，实现紧急操作控制；
所述通讯数据处理单元用于向外发送数据处理和接收数据，主要功能包括：
通过地空数据系统向无人机发送数据。
通过地空数据系统接收无人机下传的数据。
通过移动通讯系统接收无人机空中交通管制系统的各类数据。
通过移动通讯系统向无人机空中交通管制系统发送数据。
所述航图数据处理单元用于管理电子航图，功能包括：
读取存储的航图数据，生成电子航图；
进行航图的放大、缩小、偏心、测距的运算处理；
进行航图的图层控制的命令处理。
所述地空数传系统与嵌入式系统处理器通过串口进行互联，主要功能是与无人机进行信息交互。所述地空数传系统用于建立并维持与无人机通讯系统的连接；接收无人机周期性发出的无人机飞行状态数据；向无人机输出电子围栏数据；向无人机输出常规控制指令；向无人机转发紧急控制指令；
所述移动通讯系统实现无人机地面站系统与无人机空中交通管制系统之间的信息交互，主要功能如下：
用于建立并维护与无人机空中交通管制系统之间的通讯连接；
发送无人机飞行状态数据；
发送空域申请信息；
接收空域批复信息；
接收无人机空中交通管制系统输出的飞行态势数据；
接收紧急控制指令信息；
接收无人机开放空域更新信息。
所述显示系统通过系统总路线与嵌入式系统处理器连接，通过显示各类信息给无人机驾驶员提供操作参考，主要功能有：
显示无人机周边一定范围内的飞行态势信息；
显示无人机空域申请与批复的信息；
显示无人机实时的飞行状态信息；
显示无人机飞行的实时安全检测信息；
显示电子航图信息(含机场、航路、航线、禁区、危险区、限制区)；
所述音频系统通过系统总路线与嵌入式系统处理器连接，配合显示系统进行告警、提示的功能，功能包括有：进行紧急指令语音提示；进行飞行越界告警、预警音频提示；进行飞行超时告警、预警音频提示；进行其他辅助语音提示。
所述键盘系统通过触摸屏或键盘实现信息输入，为无人机驾驶员提供人机交互功能。
所述存储系统存储无人机飞行状态历史数据；存储空域申报和批复的历史数据；存储飞行控制指令和紧急控制指令数据；存储无人机开放空域信息及更新信息；存储飞行法规、安全管理条例的信息。
本实用新型的工作过程是：通过地空数传系统接收机载设备发出的定位导航信息，通过飞行监视处理单元处理后送入显示系统进行位置和状态显示，将处理后的数据关入存储系统中进行存储；将无人机的导航定位数据通过飞行监视处理单元标准化处理送入移动通讯系统发送给无人机空中交通管制系统。
通过所述键盘系统输入生成无人机临时空域申请，通过空域申报处理单元进行数据编码后送入移动通讯系统发送给无人机空中交通管制系统；
所述移动通讯系统用于接收无人机临时空域批复，将收到的批复信息送到空域申报处理单元解析并处理后由存储系统进行存储，由显示系统进行显示，由音频系统进行语音提示，同时无人机安全管控处理单元生成电子围栏数据由地空数传系统传输至无人机机载设备。
所述移动通讯系统用于从无人机空中交通管制系统接收无人机开放空域更新信息，将收到的无人机开放空域更新信息送到空域申报处理单元解析并与存储系统中的开放空域进行比较合并，当用户需要查询或进行空域申请时使用。
所述移动通讯系统用于从无人机空中交通管制系统接收无人机周边飞行状态信息，将收到周边飞行信息送到飞行监视处理单元并由显示系统进行显示。
当出现紧急情况时，驾驶员通过键盘或按钮输入操作指令，并由地空数传系统将经操作控制处理单元处理后的操近控制指令上传至无人机，实现对无人机的紧急操控。
所述移动通讯系统用于接收无人机空中交通管制系统发出的应急指令，本设备的安全管控处理单元收到应急指令后，在由显示系统进行本设备显示的同时，交由操作控制处理单元将应急指令转换为无人机操控指令，通过地空数传系统将应急指令上传至无人机。
本实用新型的一种无人机地面站系统具有系统临时空域编辑、保存和申请的功能，临时空域申请内容编辑时允许从历史保存的临时空域申请中重编生成。
本实用新型的一种无人机地面站系统具有接收并处理无人机空中交通管制系统通过移动网络发送的临时空域使用意见批复的功能。
本实用新型的一种无人机地面站系统具有接收并处理无人机空中交通管制系统通过移动网络发送的应急指令的能力。
本实用新型的一种无人机地面站系统具有显示当前使用临时空域状态的能力，临时空域状态包括图形化显示空域范围，文本显示空域使用高度范围和时间范围。当临时空域接近批复的结束时间时，应有相应的警示信息。
本实用新型的一种无人机地面站系统具有能通过无线电接收本地无人机的ADSB监视信息，将无人机的位置、速度的参数显示在电子地图上，便于无人机操控人员了解无人机位置，以免发生安全事故，能在无人机飞出批复空域时，主动向无人机操控人员发送告警提示信息；能通过移动网络接收无人机空中交通管制系统发送的本无人机飞行空域周边一定范围内的综合监视信息将周边飞行态势显示在电子地图上以便于无人机操控人员了解空中情况，以免发生安全事故。
本实用新型的一种无人机地面站系统能在周边其他飞机飞入本地面站申请的飞行空域时主动向无人机操控人员发送告警提示信息。
本实用新型的一种无人机地面站系统能提供与无人机飞行相关的航行计算功能、记录飞行轨迹和空域申请和空域批复信息的功能。
本实用新型的无人机地面站系统具有根据时间范围查询相应的空域使用信息、飞行历史轨迹的能力，并具有与无人机空中交通管制系统进行临时空域使用协调的能力。
本实用新型的无人机地面站系统能够查阅政策法规、气象情报、航行情报，提高工作效率。
本实用新型的一种无人机地面站系统集成了地空数传系统、移动通信系统、空域申报处理单元、飞行监视处理单元、安全管控处理单元、操作控制处理单元、航图数据处理单元、通讯数据处理单元、数据存储及显示屏的部件，为无人机驾驶员提供飞行空域申请、空中动态监视、安全飞行管控、无人机操作控制、应急情况处理、航图显示、资料查询、情报交互、通信的服务，实现高效方便的空域申请，有效管控下的安全飞行。本实用新型的一种无人机地面站系统能实现百度地图和电子航图显示、无人机飞行开放空域查询、临时空域申请、接收临时空域批复、临时空域使用状态显示、无人机飞行监视、航行计算、飞行记录与查询、临时空域使用协调、电子文档查询的功能；具有显示百度地图的能力，并且能够在百度地图上叠加航路、航线、机场、导航台、飞行禁区、限制区、危险区的地理信息，便于无人机控制人员规划拟申请的飞行空域。
本实用新型的优点是为无人机驾驶员提供飞行空域申请、空中动态监视、安全飞行管控、无人机操作控制、应急情况处理、航图显示、资料查询、情报交互、通信的服务，实现了高效方便的空域申请并保证了有效管控下的安全飞行，具有较强的实用价值和现实意义。
附图说明
图1是本实用新型所述一种无人机地面站系统的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。如图1所示，本实用新型的一种无人机地面站系统的硬件架构包括：嵌入式处理系统、电源子系统和通讯子系统三个部分。其中所述电源子系统用于电源供应和电池管理；所述通讯子系统包括地空数传系统、移动通讯系统和相应的天线和串口通讯管理器；所述嵌入式处理系统包括嵌入式系统处理器、显示系统、音频系统、键盘系统、存储系统、数据处理子系统、及无人机操控系统。
所述地空数传系统和移动通讯系统分别与嵌入式系统处理器连接；所述地空数传系统、嵌入式系统处理器和移动通讯系统分别与电源子系统连接；所述显示系统、音频系统、键盘系统、存储系统、数据处理子系统、及无人机操控系统分别与嵌入式系统处理器连接。
所述嵌入式系统处理器与显示系统、音频系统、键盘系统、存储系统通过系统总线进行连接；所述嵌入式系统处理器与所述地空数传系统、移动通讯系统、所述无人机操控系统通过串口进行互联。
所述嵌入式系统处理器是核心功能系统，所述嵌入式系统处理器用于数据解析、运算、编码的功能。所述嵌入式系统处理器解析并处理无人机空中交通管制系统输出的空情态势数据；解析并处理军民航管制系统实时更新的无人机飞行开放空域数据；进行空域申请是否合规的预检测计算；进行空域批复信息的解析并处理；进行无人机飞行信息与批复空域的实时安全检测；进行无人机注册数据处理，进行无人机驾驶员数据处理。
所述无人机操控系统用于实现驾驶员对无人机的操作控制功能。
所述数据处理子系统包括空域申报处理单元、飞行监视处理单元、安全管控处理单元、操作控制处理单元、通讯数据处理单元、航图数据处理单元。
所述数据处理子系统中的空域申报处理单元、飞行监视处理单元、安全管控处理单元、操作控制处理单元、通讯数据处理单元、航图数据处理单元与所述嵌入式系统处理器通过系统总线进行连接；所述数据处理子系统的各单元与地空数传系统、移动通讯系统通过串口进行互联。
所述空域申报处理单元主要用于与空域申报相关的数据处理，功能包括：
进行空域申请是否合规的预检测计算；
进行空域申请数据数据编码并输出；
进行空域批复信息的数据解码、分析并处理；
解析并处理无人机空中交通管制系统实时更新的无人机飞行开放空域数据；
所述飞行监视处理单元主要用于处理本地和周边飞行数据，实现看得见的飞行监视，功能包括：
处理通过地空数传系统接收的无人机飞行导航信息；
解析并处理无人机空中交通管制系统输出的空情态势数据；
所述安全管控处理单元用于与飞行安全相关的检测和信息处理功能，功能包括：
进行无人机飞行信息与批复空域的实时安全检测，当出现超界、超时的现象时输出告警或预警信息；
根据空域批复信息生成无人机飞行的电子围栏数据并输出；
解析并处理无人机空中交通管制系统输出的应急指令；
所述操作控制处理单元实现驾驶员对无人机的操作控制功能。主要功能包括：
处理驾驶员通过各类操控按钮输入的实现操作无人机的起飞、降落、转向、高度控制、紧急降落的操作控制功能。
用于根据应急指令生成相应的操作控制指令，实现紧急操作控制；
所述通讯数据处理单元用于向外发送数据处理和接收数据，主要功能包括：
通过地空数据系统向无人机发送数据。
通过地空数据系统接收无人机下传的数据。
通过移动通讯系统接收无人机空中交通管制系统的各类数据。
通过移动通讯系统向无人机空中交通管制系统发送数据。
所述航图数据处理单元用于管理电子航图，功能包括：
读取存储的航图数据，生成电子航图；
进行航图的放大、缩小、偏心、测距的运算处理；
进行航图的图层控制的命令处理。
所述地空数传系统与嵌入式系统处理器通过串口进行互联，主要功能是与无人机进行信息交互。所述地空数传系统用于建立并维持与无人机通讯系统的连接；接收无人机周期性发出的无人机飞行状态数据；向无人机输出电子围栏数据；向无人机输出常规控制指令；向无人机转发紧急控制指令；
所述移动通讯系统实现无人机地面站系统与无人机空中交通管制系统之间的信息交互，主要功能如下：
用于建立并维护与无人机空中交通管制系统之间的通讯连接；
发送无人机飞行状态数据；
发送空域申请信息；
接收空域批复信息；
接收无人机空中交通管制系统输出的飞行态势数据；
接收紧急控制指令信息；
接收无人机开放空域更新信息。
所述显示系统通过系统总路线与嵌入式系统处理器连接，通过显示各类信息给无人机驾驶员提供操作参考，主要功能有：
显示无人机周边一定范围内的飞行态势信息；
显示无人机空域申请与批复的信息；
显示无人机实时的飞行状态信息；
显示无人机飞行的实时安全检测信息；
显示电子航图信息(含机场、航路、航线、禁区、危险区、限制区)；
所述音频系统通过系统总路线与嵌入式系统处理器连接，配合显示系统进行告警、提示的功能，功能包括有：进行紧急指令语音提示；进行飞行越界告警、预警音频提示；进行飞行超时告警、预警音频提示；进行其他辅助语音提示。
所述键盘系统通过触摸屏或键盘实现信息输入，为无人机驾驶员提供人机交互功能。
所述存储系统存储无人机飞行状态历史数据；存储空域申报和批复的历史数据；存储飞行控制指令和紧急控制指令数据；存储无人机开放空域信息及更新信息；存储飞行法规、安全管理条例的信息。
本实用新型的工作过程是：通过地空数传系统接收机载设备发出的定位导航信息，通过飞行监视处理单元处理后送入显示系统进行位置和状态显示，将处理后的数据关入存储系统中进行存储；将无人机的导航定位数据通过飞行监视处理单元标准化处理送入移动通讯系统发送给无人机空中交通管制系统。
通过所述键盘系统输入生成无人机临时空域申请，通过空域申报处理单元进行数据编码后送入移动通讯系统发送给无人机空中交通管制系统；
所述移动通讯系统用于接收无人机临时空域批复，将收到的批复信息送到空域申报处理单元解析并处理后由存储系统进行存储，由显示系统进行显示，由音频系统进行语音提示，同时无人机安全管控处理单元生成电子围栏数据由地空数传系统传输至无人机机载设备。
所述移动通讯系统用于从无人机空中交通管制系统接收无人机开放空域更新信息，将收到的无人机开放空域更新信息送到空域申报处理单元解析并与存储系统中的开放空域进行比较合并，当用户需要查询或进行空域申请时使用。
所述移动通讯系统用于从无人机空中交通管制系统接收无人机周边飞行状态信息，将收到周边飞行信息送到飞行监视处理单元并由显示系统进行显示。
当出现紧急情况时，驾驶员通过键盘或按钮输入操作指令，并由地空数传系统将经操作控制处理单元处理后的操近控制指令上传至无人机，实现对无人机的紧急操控。所述移动通讯系统用于接收无人机空中交通管制系统发出的应急指令，本设备的安全管控处理单元收到应急指令后，在由显示系统进行本设备显示的同时，交由操作控制处理单元将应急指令转换为无人机操控指令，通过地空数传系统将应急指令上传至无人机。
本实用新型的一种无人机地面站系统具有系统临时空域编辑、保存和申请的功能，临时空域申请内容编辑时允许从历史保存的临时空域申请中重编生成。
本实用新型的一种无人机地面站系统具有接收并处理无人机空中交通管制系统通过移动网络发送的临时空域使用意见批复的功能、具有接收并处理无人机空中交通管制系统通过移动网络发送的应急指令的能力、具有显示当前使用临时空域状态的能力，临时空域状态包括图形化显示空域范围，文本显示空域使用高度范围和时间范围。当临时空域接近批复的结束时间时，有相应的警示信息，本实用新型的一种无人机地面站系统具有能通过无线电接收本地无人机的ADSB监视信息，将无人机的位置、速度的参数显示在电子地图上，便于无人机操控人员了解无人机位置，以免发生安全事故，能在无人机飞出批复空域时，主动向无人机操控人员发送告警提示信息；能通过移动网络接收无人机空中交通管制系统发送的本无人机飞行空域周边一定范围内的综合监视信息将周边飞行态势显示在电子地图上以便于无人机操控人员了解空中情况，以免发生安全事故。
本实用新型的一种无人机地面站系统能在周边其他飞机飞入本地面站申请的飞行空域时主动向无人机操控人员发送告警提示信息。本实用新型的一种无人机地面站系统能提供与无人机飞行相关的航行计算功能、记录飞行轨迹和空域申请和空域批复信息的功能。本实用新型的无人机地面站系统具有根据时间范围查询相应的空域使用信息、飞行历史轨迹的能力，并具有与无人机空中交通管制系统进行临时空域使用协调的能力。本实用新型的无人机地面站系统能够查阅政策法规、气象情报、航行情报，提高工作效率。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型公开的范围内，能够轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型权利要求的保护范围内。