一种无人机地面指挥系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无人机地面指挥系统，包括若干个飞行单元、地面控制单元和遥控单元，所述飞每个行单元上设置有飞行控制器、分别与飞行控制器连接的传感器和无线通信模块A，所述底面控制单元包括控制中心和无线通信模块B。本实用新型专利技术通过在无人机飞行平台上安装摄像模块获取地面监测目标的图像，并实时传送到地面测控单元，地面测控单元实时显示并存储无人机飞行平台拍摄的视频数据，同时通过3G视频传输模块将视频数据发送至警用3G移动视频监控与指挥系统，从而实现了空/地体化的3G移动视频的监控与指挥，满足当今航拍工作。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于控制领域，特别是涉及到一种无人机地面指挥系统。
技术介绍
国内无人机测控与信息传输系统的发展已走过了近20多年的历程,成功突破了同时多目标测控、宽带信号跟踪、图象数字化压缩、飞机中继与Ku/Ka双频段卫星中继、综合显控、机载设备小型化等一系列关键技术,并成功研制了基本适应现代战场环境需要的多种型号的测控数据链和地面指挥控制站。通过地-空视距数据链、飞机中继数据链或机-星-地卫星中继数据链,可实现对不同种类、不同用途多档,采用了FSK、BPSK、QPSK、OQPSK等多种调制体制,可实现高速率的点对点数据传输,以及10.71Mbit/s以下低速率组网分发传输功能。在上行链路中采用了直接序列扩频(DSSS)抗干扰传输体制,并在其监视与控制数据链(SCDL)中还采用了扩跳结合的混合扩频抗干扰传输体制。以“捕食者”、“全球鹰”无人机系统为代表的中高空长航时无人机系统还配置了卫星中继数据链,主要利用UHF、Ku频段商用或军用通信卫星提供数据中继服的各型无人机的任务规划、指挥控制、遥控、遥测、跟踪定位与载荷数据传输等综合功能。近年来，无人机的研究和应用在世界范围内更加迅速地升温，成为各个大国竞相发展的重点。随着我国综合实力的不断增强，航空航天事业得到了迅速的发展，我们国家在无人机的研究和发展上做出了相当大的投入，标志着无人机这一新型作战力量已经正式成为航空航天的重要组成部分。
技术实现思路
本技术的目的是在现有无人机指挥系统的基础上，提出一种新的指挥控制系统实现新的无人机地面控制站及通信数据链系统。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种无人机地面指挥系统，包括若干个飞行单元、地面控制单元和遥控单元，所述飞每个行单元上设置有飞行控制器、分别与飞行控制器连接的传感器和无线通信模块A，所述底面控制单元包括控制中心和无线通信模块B，所述无线通信模块A与无线通信模块B之间采用RS232线通信接口协议通信，所述遥控单元包括信号发射装置和信号转换装置，信号转换装置与信号发射装置相连，信号发射装置与无线通信模块A采用半双工通信模式通信。在上述技术方案中，所述飞行单元包括图像采集模块，所述图像采集模块包括但不限于机载CCD摄像机。在上述技术方案中，所述机载飞行器包括GPS导航系统，GPS导航系统的信号输出与飞行控制器的信号输入连接。在上述技术方案中，通信模块A与通信模块B上分别设置有高精度定时器。在上述技术方案中，所述通信模块B上的高精度定时器用控制中心系统中的多媒体定时器替代。在上述技术方案中，所述控制中心包括但不限于系统控制模块、飞行器操作控制模块、任务载荷控制模块、数据分发模块、数据链路地面终端。采用了上述技术方案后，本专利技术具有以下的有益效果:本专利技术通过在无人机飞行平台上安装摄像模块获取地面监测目标的图像，并实时传送到地面测控单元，地面测控单元实时显示并存储无人机飞行平台拍摄的视频数据，同时通过3G视频传输模块将视频数据发送至警用3G移动视频监控与指挥系统，从而实现了空/地体化的3G移动视频的监控与指挥，满足当今航拍工作。本专利技术的空中飞行单元的无人机飞行平台的摄像模块包括机载小型CCD摄像机，机载小型CCD摄像机具有高清拍摄功能，为工作提供清晰的图像信息。本专利技术的空中飞行单元的无人机飞行平台上安装GPS模块，使得无人机飞行平台具有GPS/北斗导航和定位能力，实现无人机飞行平台指点飞行、按航线飞行、绕目标点跟踪飞行的功能。本专利技术还具有手动遥控控制功能，在紧急特殊情况，可以通过手动遥控器对飞行器实现紧急降落，或在特殊环境下直接采用手动遥控器对飞行器进行操作，避免因为地面控制单元因为环境的原因失去对飞行器的有效操作。附图说明图1是本专利技术的系统框架示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的系统包括若干个飞行单元、地面控制单元和遥控单元，所述飞每个行单元上设置有飞行控制器、分别与飞行控制器连接的传感器和无线通信模块A，所述底面控制单元包括控制中心和无线通信模块B，所述无线通信模块A与无线通信模块B之间采用RS232线通信接口协议通信，所述遥控单元包括信号发射装置和信号转换装置，信号转换装置与信号发射装置相连，信号发射装置与无线通信模块A采用半双工通信模式通信。本专利技术所述的指挥系统需要满足以下功能：能够实现对飞行器姿态的控制，即在任何时间飞行器的姿态都是可以通过地面站进行控制的；可以时刻观察飞行器当时的姿态、传感器、航线等数据；对飞行器的航迹进行实时的控制，即可以随时对飞行器的航线进行修改和定制；对所有飞行数据进行保存，并对历史数据任务回放功能方便查看航拍任务的质量；保证系统稳定可靠实时高效的数据传输机制，以满足大数据量的通讯要求。本专利技术的重点在于地面控制单元与飞行单元之间的通信，由于地面监控站与飞控器之间的无线通信接口协议是RS232，所以设计用串口通信来实现它们之间的通信任务。由于系统的无线通信设备仅支持单工和半双工通信模式（本研究采用的是半双工模式），而无线电台与地面站监控计算机之间执行的是双向串口通信任务，因此为了解决同一台计算机同时收发数据的矛盾，传统的解决方法是设计了“确认帧”，即地面站监控计算机每接收到一数据帧后都要发送该确认帧给飞控器，飞控器只有接收到该确认帧后才能发送下一帧飞行数据值，这样有效地避免了数据帧与命令帧的冲突问题但是这种方法仍然不能保证紧急情况下控制指令及时准确发送到飞控器上，因此本申请在使用“确认帧”的同时，采用了地面站与飞控器上下行数据通信同步的方式。通过采用精确定时器，把一段时间分成两个时间点，对串口进行控制，在某一个时间段内只允许串口发送，另一个时间段只允许串口接收。同时为了补偿数据接收缓冲与处理的延时，对各时间段增加时间余量，充分保证接收与发送动作的分时错开。通信同步功能对时间的分段需要高精度的定时器，在飞控器上通过硬件定时器很容易达到毫秒级，但是地面站计算机部分，如果采用VB自带定时器控件将达不到毫秒级，容易出现“丢秒”现象，所以本文通过API函数调用WINDOWS自带的多媒体定时器。多媒体定时器的精度非常高，能精确到毫秒级，而且优先级也很高，基本上没有延迟，非常适合高精度定时使用。同时为了计算机处理数据带来定时误差而导致通信不同步的问题，采用定时发送通信同步信号的方法，只要飞控器接收到通信同步信号，立刻对同步定时器清零，地面站程序在发送完信号之后，经过一定延时（通过计算及精密示波器查看得到），同时对同步定时器清零，这样可以消除长时间运行带来的累积误差，实现真正的实时同步，以满足控制指令的实时性要求。本专利技术要考虑对飞行数据保存、地图的制作、航线的离线设计、故障与紧急处理等相关功能。为保证数据的安全性，对所有飞行记录数据采用自定义文件格式，采用这种方法能使所有的飞行记录只能通过地面站程序回放，不能用其它方式对其进行修改，以保证飞行数据的安全性。对不同的数据包采用不用的记录格式，以方便数据的读取与保存。采用这种模块化的思想，为数据接收与数据回放在数据解析本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机地面指挥系统，其特征在于包括若干个飞行单元、地面控制单元和遥控单元，所述飞每个行单元上设置有飞行控制器、分别与飞行控制器连接的传感器和无线通信模块A，所述底面控制单元包括控制中心和无线通信模块B，所述无线通信模块A与无线通信模块B之间采用RS232线通信接口协议通信，所述遥控单元包括信号发射装置和信号转换装置，信号转换装置与信号发射装置相连，信号发射装置与无线通信模块A采用半双工通信模式通信。

【技术特征摘要】
1.一种无人机地面指挥系统，其特征在于包括若干个飞行单元、地面控制单元和遥控单元，所述飞每个行单元上设置有飞行控制器、分别与飞行控制器连接的传感器和无线通信模块A，所述底面控制单元包括控制中心和无线通信模块B，所述无线通信模块A与无线通信模块B之间采用RS232线通信接口协议通信，所述遥控单元包括信号发射装置和信号转换装置，信号转换装置与信号发射装置相连，信号发射装置与无线通信模块A采用半双工通信模式通信。
2.根据权利要求1所述的一种无人机地面指挥系统，其特征在于所述飞行单元包括图像采集模块，所述图像采集模块包括但不限于机载CCD摄像机。
3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚强，
申请(专利权)人：四川豪斯特电子技术有限责任公司，
类型：新型
国别省市：四川;51