CN104950771B - 一种无人机手持地面站控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人机手持地面站控制系统，包括一个壳体，所述壳体内部设有遥控操作模块、遥控传输模块、图传模块、图像显示模块、Android模块、电源模块及稳压模块；还包括伸出壳体外部，分别与所述图传模块及遥控传输模块电连接的传输天线；所述电源模块通过稳压模块分别与所述Android模块、图像显示模块、遥控操作模块、图传模块及遥控传输模块电连接，所述图传模块分别与所述图像显示模块、Android模块电连接，所述遥控传输模块与所述遥控操作模块电连接。本方案可以很方便的对图传模块进行拆装更换，系统的集成性强，方便携带，同时可以根据不同的操控习惯及需求设置遥控操作模块的功能。

Description

一种无人机手持地面站控制系统

技术领域

本发明涉及无人机控制领域，尤其涉及一种无人机手持地面站控制系统。

背景技术

地面站控制系统是无人机系统完成任务必不可少的重要设备，现有的无人机地面站大多采用车载方式，这种方式的地面站成本大，结构负载多，属于面向军用的地面站，而少量民用的地面站各种设备都是分散的，如图1所示，使用时需要现场用电缆连接各种设备，且每种设备都需要供电，占地面积较大，安装效率低且设备容易损坏，同时系统扩展性不高。

而且，现有的无人机遥控器遥控模式固定，即左、右两边的摇杆和按键都已经固定，如油门遥控开关设置左边的话，对习惯用右手操控油门的操控手来说操作起来就很不方便，需要定制油门遥控开关设置在右边的无人机遥控器。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中地面站系统设备分散、不便于携带及操作模式单一的技术问题，提供一种便携的、可根据需求进行功能模块安装的无人机手持地面站控制系统。

本发明提供一种无人机手持地面站控制系统，包括一个壳体，

所述壳体内部设有，

一个用于输入操控指令并对操控指令进行转换的遥控操作模块；

一个用于发送转换后的遥控指令的遥控传输模块；

一个用于回传图像视频信号的图传模块；

一个用于显示所述回传的图像视频信号的图像显示模块；

一个用于接收无人机的回传信息并对回传信息进行处理的Android模块；

一个电源模块，及一个稳压模块；

还包括伸出壳体外部，分别与所述图传模块及遥控传输模块电连接的传输天线；

所述电源模块通过稳压模块分别与所述Android模块、图像显示模块、遥控操作模块、图传模块及遥控传输模块电连接，所述图传模块分别与所述图像显示模块、Android模块电连接，所述遥控传输模块与所述遥控操作模块电连接；

其中，所述图传模块可拆卸安装在所述壳体内部，并与传输天线、图像显示模块及Android模块之间设有可拆卸的装配接口；

所述遥控操作模块包括用于输入遥控指令的摇杆组件，所述摇杆组件可选择的装配在所述壳体上并设置在与操控手左手或右手相配合的一侧。

优选地，所述摇杆组件包括左摇杆、右摇杆、左三段开关、右三段开关、左右旋钮，所述壳体上与操控手左手或右手相配合的一侧分别设有安装所述摇杆组件的接口，可安装设置相应的摇杆、开关或旋钮。

优选地，所述遥控操作模块还包括与所述摇杆组件电连接的按键处理器，与按键处理器电连接的遥控操作主板，与遥控操作主板电连接的遥控操作显示屏，所述遥控操作主板还与所述遥控传输模块电连接。

优选地，所述Android模块包括一个Android系统板及一个触摸显示屏，所述Android系统板具有一个Android核心处理器及分别与Android核心处理器电连接的USB接口、HDMI接口、SD/FT卡扩展接口、音频输出接口、音频输入接口、串口、视频输入接口、供电接口、按键接口、触摸屏接口、显示屏接口、蓝牙模块、WIFI模块及GPS模块，所述触摸显示屏分别与触摸屏接口、显示屏接口电连接。

优选地，所述图像显示模块包括用于接收传来的无人机视频信号的视频分频电路、与视频分频电路电连接的液晶屏驱动电路及与液晶屏驱动电路电连接的液晶屏显示屏，所述视频分频电路还与所述Android模块的视频输入接口电连接。

优选地，所述摇杆组件通过碳纤面板可选择的安装在所述摇杆组件的接口上。

优选地，所述遥控操作显示屏通过碳纤面板安装在所述壳体上并与所述遥控操作主板电连接。

优选地，所述稳压模块包括一个用于监测电源模块电压的电压检测电路及分别与Android模块、图像显示模块、遥控操作模块、图传模块和遥控传输模块电连接的稳压输出电路，所述稳压输出电路包括依次电连接滤波电路、降压电路、LC滤波电路及输出模块。

优选地，所述图传模块为900M图传模块、2.4G图传模块和/或5.8G图传模块。

优选地，所述地面站控制系统还设有一个与遥控操作主板电连接的用于设置无人机参数和遥控功能按键的综合功能设置显示屏。

以上所述技术方案，将所述图传模块接口化，在与传输天线、图像显示模块及Android模块之间设有可拆卸的装配接口，可以很方便的对图传模块进行拆装，从而可以很容易的实现图传模块的更换，而且将遥控操作模块、遥控传输模块、图传模块、图像显示模块、Android模块、电源模块及稳压模块都集中设置在一个壳体中，增加了地面站控制系统的集成化，方便携带。同时所述遥控操作模块包括摇杆组件，所述摇杆组件可选择的装配在壳体上并设置在与操控手左手或右手相配合的一侧，通过该种设置方案可以根据不同的操控习惯及需求设置遥控操作模块的功能。

附图说明

图1是现有的地面站控制系统的结构组成示意图。

图2是本发明一种实施例的无人机手持地面站控制系统的结构框图。

图3是本发明无人机手持地面站控制系统中的遥控操作模块的结构框图。

图4是本发明无人机手持地面站控制系统中的Android模块的结构框图。

图5是本发明无人机手持地面站控制系统中的图像显示模块的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，图2示出了本发明一种实施例的无人机手持地面站控制系统的结构组成框图，包括壳体800，所述壳体800内部设有遥控操作模块400、遥控传输模块200、图传模块100、图像显示模块300、Android模块500、稳压模块600及电源模块700。

所述电源模块700与稳压模块600电连接，并通过稳压模块600分别与所述Android模块500、图像显示模块300、遥控操作模块400、图传模块100及遥控传输模块200电连接，所述图传模块100分别与所述图像显示模块300、Android模块500电连接，所述遥控传输模块200与所述遥控操作模块400电连接。

所述遥控操作模块400，其遥控传输技术采用的是日本futaba 的遥控技术，所以跟futaba的遥控功能和技术是一致的，只是把它做了压缩（模块化）和接口布置，这样就可以和市面上多种操作杆或按钮进行对接，遥控操作模块400采用的是独立14通道，可以根据需要设定相应的功能，比如使用某个拨动开关进行远程拍照。而且，通过遥控操作模块400可以物理输入操控无人机的指令，这些指令通过转换后可发送传输给无人机，使无人机按照相应的指令运行或做相应的动作。

结合图3所示，优选地，所述遥控操作模块400包括摇杆组件410，所述摇杆组件410可选择的装配在所述壳体800上并设置在与操控手左手或右手相配合的一侧。

进一步地，所述摇杆组件410包括左摇杆411、右摇杆415、左三段开关412、右三段开关414、左右旋钮413，所述壳体800上与操控手左手或右手相配合的一侧分别设有安装所述摇杆组件410的接口，通过所述接口可安装设置相应的左摇杆411、右摇杆415、左三段开关412、右三段开关414及左右旋钮413。

在设计所述遥控操作模块400时，在所述壳体800上与操控手左手或右手相配合的一侧分别设置一套相同的接口，每套接口都可以设置全部的摇杆组件，如设置全部的摇杆、开关及旋钮，实际操作过程中，操控手可能并不需要全部的摇杆组件，只要根据自己的操作习惯及需求进行安装设置即可。这种设计方案具有两个便利性，第一个便利性：在组装所述手持地面站控制系统时，针对遥控操作模块400，可以根据飞控手的操作习惯和需求在左侧或右侧装配相应的摇杆、开关或旋钮，并对装配的摇杆、开关或旋钮设置好对应的功能，比如左侧装配了一个左摇杆，设置其用于控制无人机的油门；右侧装配了一个右摇杆，设置其用于控制无人机的副翼等，这种设置可以灵活多样，方便各做飞控手的操作需求；第二个便利性：在所述手持地面站控制系统组装完成后，当一个飞控手使用完毕，下个飞控手再次使用时，如果发现所组装的手持地面站控制系统不适应自己的使用习惯，不能满足自己的需求时，可以再次根据自己的使用习惯和需求通过简单的拆装完成相应摇杆、开关或旋钮的装配，并重新设置每个摇杆、开关或旋钮所对应的功能。因此，本实施例中所述的遥控操作模块中对摇杆组件的装配不但可以进行灵活设置，而且其通用性也比较强。

进一步优选地，结合图3所示，所述所述遥控操作模块400还包括与摇杆组件410电连接的按键处理器420，与按键处理器420电连接的遥控操作主板430，及与遥控操作主板430电连接的遥控操作显示屏440，所述遥控操作主板430还与所述遥控传输模块200电连接。

在对无人机的控制过程中，首先通过操控遥控操作模块400的摇杆组件，也就是左遥杆、右遥控、拔段开关的拔动或旋钮的扭动，形成高低电平指令，这个高低电平指令会传输给按键处理器420，按键处理器420具有一个LV4051处理芯片， LV4051处理芯片会把指令进行数据转换再传给遥控操作主板430，优选地，所述遥控操作主板430采用R5F56218芯片，遥控操作主板430会对传过来的数据进行统一的编码，比如，摇杆是控制油门和副翼的，某个按键负责闪灯打开起落架等等；经过遥控操作主板430编码后，我们称它为数据编码，R5F56218芯片会把这个数据编码传输给遥控传输模块200，优选地，所述遥控传输模块具有一个cc2500 发射芯片，该芯片负责将数据编码进行混频，然后对数据编码进行无线传输，这里优选采用2.4G高频，这个2.4G高频会经过S006 高频放大后发射出去。

所述遥控操作显示屏440是综合显示屏，包括但不限于用于显示遥控操作的各种信息。

所述遥控传输模块200，采用独立的2.4G遥控传输与无人机进行通讯，并将所述操作遥控模块400转换后的操作指令发送给无人机，从而使无人机按照指令进行运行或动作。

图传模块100，这里优选采用两个独立的5.8G传输对无人机所拍摄的视频图像进行回传，采用32组频道技术，防止在多无人机操控时窜台。优选地，所述遥控传输模块具有一个cc2500 发射芯片，该芯片负责将数据编码进行混频，然后对数据编码进行无线传输，这里优选采用2.4G高频，这个2.4G高频会经过S006 高频放大后发射出去。

Android模块500，用于接收无人机的回传信息并对回传信息进行处理，Android模块中装有无人机软件，Android 系统上的软件也能对无人机进行遥控操作，但它只是一个备用功能，因为它没有物理操作器件，相对来说操作没有那么方便。

结合图4所示，所述Android模块500包括一个Android系统板510，其上设有Android核心处理器520，还设有两个USB接口USB1和USB2,、HDMI接口、SD/FT卡扩展接口、音频输出接口、音频输入接口、两个串口、两个视频输入接口、一个供电接口、一个按键接口、触摸屏接口、显示频接口、蓝牙模块、WIFI模块及GPS模块。还包括一个与触摸屏接口、显示屏接口电连接的触摸显示屏530。

Android模块500的两个视频输入接口，用来接收无人机传来的视频和OSD信息。

所述Android 模块500和遥控操作模块400是分开的，因为遥控操作跟无人机的联系非常紧密，不允许其它的工作来打断它。Android 模块500上的软件也能对无人机进行遥控操作，但它只是一个备用功能，因为它没有物理操作器件，相对来说操作没有那么方便。所述蓝牙模块、WIFI模块、GPS模块这三个模块形成了一个无线网络组，它们是用来跟无人机进行数据对接的并进行数据传输的。USB接口、HDMI接口、音频接口、串口、SD/TF卡扩展接口， 是提供一个与外部设备连接的接口。

结合图5所示，所述图像显示模块300包括用于接收传来的无人机视频信号的视频分频电路310、与视频分频电路310电连接的液晶屏驱动电路320及与液晶屏驱动电路320电连接的液晶屏显示屏330，所述视频分频电路310还与所述Android模块500的视频输入接口电连接。

无人机对内部的数据有两种渠道可以传输给地面站系统，一种是通过2.4G WIFI或蓝牙网络，地面站集成了android 系统，android 系统是带有WIFI模块和蓝牙模块的，可以直接跟无人机进行对接，从而进行数据交互，android系统装无人机软件，这个软件也可以直接对无人机进行发出指令操作，作为一种辅助的操作控制指令。第二种方法是通过无人机的OSD系统，无人机将内部数据通过OSD加载到5.8G图传无线传输中，地面站通过遥控传输模块200接收，接收后进行分频，一分为二，一路直接通过地面站的图像显示模块300直接显示，另一路传给Android 模块500。

在上述第二种传输方法中，无人机会通过图传模块100发回图传信号，视频分频电路310 接收到信号后，会提取出视频和音频，在这里只使用到了视频信号，所述视频信号经过视屏分频电路310被一分为二，一路到液晶屏驱动电路320，驱动电路的驱动芯片会对视频进行LVDS重新编码，最终通过液晶屏显示屏330进行显示；另一路通过视屏输入接口传输给Android模块500进行处理。

所述无人机地面站控制系统还包括伸出壳体800外部，分别与所述图传模块100及遥控传输模块200相连接的传输天线。图传模块100，可拆卸安装在所述壳体内部，并与所述传输天线、图像显示模块及Android模块500之间设有可拆卸的装配接口。这里所述的图传模块100也进行模块接口化，将其设置为具有统一的接口，如与传输天线相连接的地方设置成螺纹接口进行直接拧紧，与图像显示模块300及Android模块500之间设置为插接接口，采用插接连接；这种设置方式可以对图传模块100方便进行更换。

优选地，所述图传模块100可以为900M图传模块、2.4G图传模块和/或5.8G图传模块，本实施例中采用两个独立的5.8G图传模块传输无人机的回传信号，当然可以采用900M图传模块、2.4G图传模块或5.8G图传模块及其任意组合，针对不同类型的无人机，需要更换图传模块100时，通过本实施例的设置方案可以很方便的对其进行更换。

进一步地，所述稳压模块600包括一个用于监测电源模块700电压的电压检测电路及分别与Android模块500、图像显示模块300、遥控操作模块400、图传模块100和遥控传输模块200电连接的稳压输出电路，所述稳压输出电路包括依次电连接滤波电路、降压电路、LC滤波电路及输出模块。这里包括四路稳压输出电路，每路稳压输出电路分别包括一个滤波电路、降压电路、LC滤波电路及输出模块，第一路稳压输出电路通过其内的输出模块与所述Android模块500电连接，第二路稳压输出电路通过其内的输出模块与所述图像显示模块300电连接，第三路稳压输出电路通过其内的输出模块与所述遥控操作模块400电连接，第四路稳压输出电路通过其内的输出模块与所述图传模块100及遥控传输模块200电连接，所述电源模块700通过第一路稳压输出电路给所述Android模块500供电，电源模块700通过第二路稳压输出电路给所述图像显示模块300供电，电源模块700通过第三路稳压输出电路给所述遥控操作模块400供电，电源模块700通过第四路稳压输出电路给所述图传模块100及遥控传输模块200供电。本实施例中，所述电源模块700优选采用锂电池组。

本实施例中，进一步地，所述壳体800为PVC材料，在壳体800上安装所述摇杆组件410及遥控操作显示屏440的地方采用碳纤面板，即所述摇杆组件410通过碳纤面板安装在所述摇杆组件的接口上。所述遥控操作显示屏440通过碳纤面板安装在所述壳体上并与所述遥控操作主板电连接。碳纤是可组装的，可根据使用者的习惯或功能来组装相应的遥控操作部件，比如有的使用者习惯使用美国手（右手油门）操作，或者要使用多个旋钮和多段开关，可以很灵活的添加或移除功能键来实现。使用碳纤板就是让它有灵活的扩展性，用户可以根据的要求来添加一些功能模块。如外接USB口，视频输出口等。

更近一步地，所述无人机手持地面站控制系统还设有一个与遥控操作主板430电连接的用于设置无人机参数和遥控功能按键的综合功能设置显示屏。通过该综合功能设置显示屏可以做到一台手持遥控地面站，不再需要电脑和其它设备之间的连接调试，而且一机多用，它可以遥控市面上主流的大部分无人机，不再需要一机配一台遥控。用户可以根据自己的飞机类型进行设置就可以完成，这些设置主要是设定飞机类型和油门行程，其它的可以不用设置默认即可，也可以根据自己的需要自定义一些功能按键，设置完成后它会保存，下次使用时它会自动加载上次设置，它可以保存多架飞机的操作参数，使用者可以选择加载机型，或者新添加机型来设置新的飞机操作参数。使用当然也可以对这些设置参数进行修改和删除等操作。本实施例所述的手持地面站控制系统具有很大的通用性。

以上实施例中所述的手持地面站控制系统针对无人机的操控，具有便捷和配置灵活的特点，它高度集成了高可靠性的遥控操作模块级系统，数据以及视频传输系统，平板电脑（Android模块）的集成。本实施例所述的手持地面站控制系统，针对某些模块的升级也非常简单易操作，比如：要从2.4G的传输升级到5.8G 或双5.8G，只需要添加或更换相应的图传模块即可，相对以前的设备升级不但方便而且成本低很多。

同时，本实施例提供手持地面站控制系统解决了目前无人机遥控设备的配件设备繁多和设备兼容性问题。它做到一台手持遥控地面站，不再需要电脑和其它设备之间的连接调试，同时一机可以多用，可用于遥控市面上主流的大部分无人机，而且本产品的高度集成方案大大降低了单个设备生产和采购成本。集成平板电脑（Android模块）相当带有一部移动手持电脑，可以非常方便随时察看数据或观看拍摄的图像以及进行拷贝。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机手持地面站控制系统，其特征在于：包括一个壳体，

所述壳体内部设有，

一个用于输入操控指令并对操控指令进行转换的遥控操作模块；

一个用于发送转换后的遥控指令的遥控传输模块；

一个用于回传图像视频信号的图传模块；

一个用于显示所述回传的图像视频信号的图像显示模块；

一个用于接收无人机的回传信息并对回传信息进行处理的Android模块；

一个电源模块，及一个稳压模块；

还包括伸出壳体外部，分别与所述图传模块及遥控传输模块电连接的传输天线；

所述电源模块通过稳压模块分别与所述Android模块、图像显示模块、遥控操作模块、图传模块及遥控传输模块电连接，所述图传模块分别与所述图像显示模块、Android模块电连接，所述遥控传输模块与所述遥控操作模块电连接；

其中，所述图传模块可拆卸安装在所述壳体内部，并与传输天线、图像显示模块及Android模块之间设有可拆卸的装配接口；

所述遥控操作模块包括用于输入遥控指令的摇杆组件，所述摇杆组件可选择的装配在所述壳体上并设置在与操控手左手或右手相配合的一侧。

2.根据权利要求1所述的无人机手持地面站控制系统，其特征在于：所述摇杆组件包括左摇杆、右摇杆、左三段开关、右三段开关、左右旋钮，所述壳体上与操控手左手或右手相配合的一侧分别设有安装所述摇杆组件的接口，可安装设置相应的摇杆、开关或旋钮。

3.根据权利要求2所述的无人机手持地面站控制系统，其特征在于：所述遥控操作模块还包括与所述摇杆组件电连接的按键处理器，与按键处理器电连接的遥控操作主板，与遥控操作主板电连接的遥控操作显示屏，所述遥控操作主板还与所述遥控传输模块电连接。

4.根据权利要求1所述的无人机手持地面站控制系统，其特征在于：所述Android模块包括一个Android系统板及一个触摸显示屏，所述Android系统板具有一个Android核心处理器及分别与Android核心处理器电连接的USB接口、HDMI接口、SD/FT卡扩展接口、音频输出接口、音频输入接口、串口、视频输入接口、供电接口、按键接口、触摸屏接口、显示屏接口、蓝牙模块、WIFI模块及GPS模块，所述触摸显示屏分别与触摸屏接口、显示屏接口电连接。

5.根据权利要求4所述的无人机手持地面站控制系统，其特征在于：所述图像显示模块包括用于接收传来的无人机视频信号的视频分频电路、与视频分频电路电连接的液晶屏驱动电路及与液晶屏驱动电路电连接的液晶屏显示屏，所述视频分频电路还与所述Android模块的视频输入接口电连接。

6.根据权利要求3所述的无人机手持地面站控制系统，其特征在于：所述摇杆组件通过碳纤面板可选择的安装在所述摇杆组件的接口上。

7.根据权利要求3所述的无人机手持地面站控制系统，其特征在于：所述遥控操作显示屏通过碳纤面板安装在所述壳体上并与所述遥控操作主板电连接。

8.根据权利要求1所述的无人机手持地面站控制系统，其特征在于：所述稳压模块包括一个用于监测电源模块电压的电压检测电路及分别与Android模块、图像显示模块、遥控操作模块、图传模块和遥控传输模块电连接的稳压输出电路，所述稳压输出电路包括依次电连接滤波电路、降压电路、LC滤波电路及输出模块。

9.根据权利要求1所述的无人机手持地面站控制系统，其特征在于：所述图传模块为900M图传模块、2.4G图传模块和/或5.8G图传模块。

10.根据权利要求3所述的无人机手持地面站控制系统，其特征在于：所述地面站控制系统还设有一个与遥控操作主板电连接的用于设置无人机参数和遥控功能按键的综合功能设置显示屏。