CN105719531A - 一种无人机飞控实训考核系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机飞控实训考核系统，该系统支持固定翼和多旋翼无人机设备，包括箱体和设置在箱体上的箱盖，所述箱体内设置有PCB主板，所述PCB主板上设置有主控制器模块以及故障考核模块，所述主控制器模块与所述故障考核模块电连接。本发明的有益效果在于，提供一种使用方便且操作简单的无人机飞控实训考核系统。

Description

一种无人机飞控实训考核系统

技术领域

本发明涉及一种无人机飞控实训考核系统。

背景技术

有人机飞行人员的培养主要依赖于实装飞行训练，模拟飞行时间仅占总培训时间的30％。而无人机操控人员的培训与之存在本质差别，大量的培训工作都由地面模拟训练完成。因此，需要地面模拟训练系统满足对无人机操控人员培养的需要。由于无人机操控人员大都没有实际空中飞行经验，需要借助三维立体显示系统训练其空中态势感知能力，准确掌握无人机在三维立体空间的位置和周边状态，以应对空中突发情况，而传统的三维立体显示系统价格昂贵，使用寿命有限，难以满足训练需求。由于实装数量有限、价格昂贵，地面维修人员维修操作训练只能由教员通过图片讲解各类机件、设备的原理构造和检查流程，或是在实装上简单的实际操作演示，学员能够实际操作的机会很少，这就造成了维修人员的培养周期较长，实际操作能力偏弱，如果能够把虚拟维修和三维交互技术运用到维修人员的培训中将直观的展现各类机件设备的拆装方法、检查流程和工作原理，将大大缩短培养周期，提高维修人员维修操作能力。

在目前的无人机装备训练中，主要采用实装和模拟器、多媒体训练系统以及文本和挂图三种方式进行训练：实装和模拟器训练，是直接利用真实装备和模拟器开展训练；多媒体训练，是依赖于制作的装备动画和拍摄的训练视频进行讲解；而文本和挂图训练，则通过阅读维修训练资料和平面纸制图的方式开展训练。

通常说来，结合实际装备和模拟器进行训练效果较好，但受配装数量、场地、时间、复杂度、安全性以及天气等各环境因素的限制，训练效率较低，而且保养、维护、更新实装和模拟器的费用昂贵，难以满足训练需求；现有的多媒体训练虽然将视频、文字、动画以及三维模型组合在了一起，是动态的，但对于无人机这类复杂装备，这种训练手段的效果十分有限，并且交互性和自主性差，不能完全像操作真实装备一样按受训者的意图进行训练；而挂图和文本训练是装备训练的传统手段，是静态的、二维的，缺乏生动性，学习效率也不高；同时也不能及时对受训者的实训效果进行及时考核。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于解决现有技术的缺陷，本发明提供一种无人机飞控实训考核系统，该系统用于解决用户方便学习、维修、检测飞控系统，该系统设有故障设置以及故障解除的考核功能，该系统可模拟飞控系统的故障，同时故障分析可通过相应的模块来解除故障。

本发明提供了一种无人机飞控实训考核系统，该系统支持固定翼和多旋翼无人机设备，包括箱体和设置在箱体上的箱盖，所述箱体内设置有PCB主板，所述PCB主板上设置有主控制器模块以及故障考核模块，所述主控制器模块与所述故障考核模块电连接，其中：

所述主控制器模块上设置有主控制器、空转传感器模块、磁罗盘传感器模块、气压高度计模块、磁罗盘与加速度计模块、陀螺传感器模块、陀螺与加速度计传感器模块、CAN总线模块、低压差供电模块、飞行数据存储模块、电平转换模块、参数存储模块、输入输出控制器模块，所述空转传感器模块、磁罗盘传感器模块、气压高度计模块、磁罗盘与加速度计模块、陀螺传感器模块、陀螺与加速度计传感器模块、CAN总线模块、低压差供电模块、电平转换模块、飞行数据存储模块、参数存储模块以及输入输出控制器模块分别与所述主控制器电连接，所述空速传感器模块用于测量相对气流的速度，将数据传输给主控制器；所述磁罗盘传感器模块用于测量飞行装置方向，将数据传输给主控制器；所述气压高度计模块利用气压与高度的关系，通过观测气压测量飞行装置的飞行高度，将数据传输给主控制器；所述磁罗盘与加速度计模块测量飞行装置各个方向的冲击和加速度，将数据传输给主控制器；所述陀螺传感器模块测量飞行装置各个方向的角速度，将数据传输给主控制器；所述陀螺与加速度计传感器模块测量飞行装置各个方向的冲击和加速度，将数据传输给主控制器；所述CAN总线模块为预留接口，其用于传输数据；所述低压差供电模块带有稳压控制，用于给主控制器供电；所述飞行数据存储模块用于存储飞行中的数据以及姿态高度；所述电平转换模块把主控制器的输出信号转换成高电压信号，以增加抗干扰性能；所述参数存储模块用于存储飞控实训过程中的参数设置、PID控制以及航线；所述输入输出控制器模块用于解算飞行装置的舵机输出以及遥控器的输入；

所述PCB主板上设置有多个外接接口，所述多个外接接口包括电台接口、GPS接口、外置磁罗盘接口、OSD视频叠加接口、外置传感器接口、自检接口、备用GPS接口、CAN总线接口、I2C总线接口以及安全开关接口；

所述箱体内PCB主板上还设置有多个外置设备，所述多个外置设备包括GPS、电台、电源模块、超声波传感器、OSD图像叠加器、航模接收机以及录像工具，所述GPS通过所述GPS接口与所述主控制器模块电连接，所述GPS用于实现无人装置定位导航功能，所述电台通过所述电台接口与所述主控制器模块电连接，所述电台用于实现无人装置与地面站的无线连接，所述电源模块与所述低压差供电模块相连，所述电源模块用于给主控制器模块提供稳定的供电，所述OSD图像叠加器通过所述OSD视频叠加接口与所述主控制器模块电连接，所述OSD图像叠加器用于在显示器的荧幕上产生无人装置的字形或图形，所述超声波传感器通过所述外置传感器接口与所述主控制器模块电连接，所述超声波传感器采用超声波回波测距原理，检测无人装置与目标物之间的距离，所述航模接收机通过CAN总线接口与所述主控制器模块电连接，所述航模接收机用来接收无人装置的控制发射机发出的信号，所述录像工具通过I2C总线接口与所述主控制器模块电连接，用于无人装置在飞行过程中进行录像；

所述故障考核模块包括设置故障模块和解除故障模块，所述设置故障模块和所述解除故障分别与所述主控制器模块电连接。

可选的，所述主控制器模块上还设置有声音报警模块和七彩指示灯模块，所述声音报警模块和七彩指示灯模块分别与主控制器电连接，所述声音报警模块用于通过声音进行报警，进而通知用户无人装置发生故障；所述七彩指示灯模块用于通过指示灯进行报警，进而通知用户无人装置发生故障。

可选的，所述主控制器模块上还设置有输入输出控制器供电模块、传感器供电模块以及宽压供电模块，所述输入输出控制器供电模块与所述输入输出控制器相连接，用于向其进行供电，所述传感器供电模块分别与所述空转传感器模块、磁罗盘传感器模块、陀螺传感器模块以及陀螺与加速度计传感器模块相连接用于对其进行供电。

可选的，所述多个外置设备还包括电机以及电子调速器。

本发明具有以下优点和有益效果：本发明提供一种无人机飞控实训考核系统，该系统具有强大的故障考核系统，该系统设有故障设置，故障解除的考核功能，该体统可模拟飞控系统的所有故障，同时相应的故障分析可通过相应的模块进行数据分析来解除故障。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无人机飞控实训考核系统的结构示意图；

图2为本发明的无人机飞控实训考核系统的原理框图。

图中标注如下：

100-箱盖；

200-箱体；

201-航模接收机；

202-录像工具；

203-故障考核模块；

204-PCB主板；

205-主控制器模块；

206-电台；

207-OSD图像叠加器；

208-电源模块；

209-超声波传感器；

210-GPS；

211-电子调速器；

212-电机；

213-空转传感器模块；

214-磁罗盘传感器模块；

215-气压高度计模块；

216-磁罗盘与加速度计模块；

217-陀螺传感器模块；

218-陀螺与加速度计传感器模块；

219-CAN总线模块；

220-低压差供电模块；

221-飞行数据存储模块；

222-电平转换模块；

223-参数存储模块；

224-输入输出控制器模块；

225-主控制器；

226-声音报警模块；

227-七彩指示灯；

228-输入输出控制器供电模块

229-传感器供电模块；

230-宽压供电模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示：本发明实施例的一种无人机飞控实训考核系统，该系统支持固定翼和多旋翼无人机设备，包括箱体200和设置在箱体200上的箱盖100，箱体200内设置有PCB主板204，PCB主板204上设置有主控制器模块205以及故障考核模块203，主控制器模块205与故障考核模块203电连接，其中：

主控制器模块205上设置有主控制器225、空转传感器模块213、磁罗盘传感器模块214、气压高度计模块215、磁罗盘与加速度计模块216、陀螺传感器模块217、陀螺与加速度计传感器模块218、CAN总线模块219、低压差供电模块220、飞行数据存储模块221、电平转换模块222、参数存储模块223、输入输出控制器模块224，上述空转传感器模块、磁罗盘传感器模块、气压高度计模块、磁罗盘与加速度计模块、陀螺传感器模块、陀螺与加速度计传感器模块、CAN总线模块、低压差供电模块、电平转换模块、飞行数据存储模块、参数存储模块以及输入输出控制器模块分别与主控制器225电连接，空速传感器模块用于测量相对气流的速度，将数据传输给主控制器225；磁罗盘传感器模块用于测量飞行装置方向，将数据传输给主控制器；气压高度计模块利用气压与高度的关系，通过观测气压测量飞行装置的飞行高度，将数据传输给主控制器225；磁罗盘与加速度计模块测量飞行装置各个方向的冲击和加速度，将数据传输给主控制器225；陀螺传感器模块测量飞行装置各个方向的角速度，将数据传输给主控制器225；陀螺与加速度计传感器模块测量飞行装置各个方向的冲击和加速度，将数据传输给主控制器225；CAN总线模块为预留接口，其用于传输数据；低压差供电模块带有稳压控制，用于给主控制器225供电；飞行数据存储模块用于存储飞行中的数据以及姿态高度；电平转换模块把主控制器225的输出信号转换成高电压信号，以增加抗干扰性能；参数存储模块用于存储飞控实训过程中的参数设置、PID控制(比例-积分-微分控制)以及航线；输入输出控制器模块用于解算飞行装置的舵机输出以及遥控器的输入；

PCB主板上设置有多个外接接口，多个外接接口包括电台接口、GPS接口、外置磁罗盘接口、OSD视频叠加接口、外置传感器接口、自检接口、备用GPS接口、CAN总线接口、I2C总线接口以及安全开关接口；

箱体内PCB主板上还设置有多个外置设备，所述多个外置设备包括GPS210、电台206、电源模块208、超声波传感器209、OSD图像叠加器207、航模接收机201以及录像工具202，GPS210通过GPS接口与主控制器模块205电连接，GPS201用于实现无人装置的定位导航功能，电台206通过电台接口与主控制器模块205电连接，该电台206用于实现无人装置与地面站的无线连接，电源模块208与低压差供电模块相连，电源模块用于给主控制器模块提供稳定的供电，OSD图像叠加器通过OSD视频叠加接口与主控制器模块电连接，OSD图像叠加器用于在显示器的荧幕上产生无人装置的字形或图形，超声波传感器通过外置传感器接口与主控制器模块电连接，超声波传感器采用超声波回波测距原理，检测无人装置与目标物之间的距离，航模接收机通过CAN总线接口与主控制器模块电连接，航模接收机用来接收无人装置的控制发射机发出的信号，录像工具通过I2C总线接口与主控制器模块电连接，用于无人装置在飞行过程中进行录像；

还包括多个外置设备，多个外置设备包括GPS210、电台206、电源模块208、超声波传感器209、OSD图像叠加器207、航模接收机201以及录像工具202，GPS210通过GPS接口与主控制器模块205电连接，电台206通过电台接口与主控制器模块205电连接，OSD图像叠加器207通过OSD视频叠加接口与主控制器模块205电连接，超声波传感器209通过外置传感器接口与主控制器模块205电连接，航模接收机201通过CAN总线接口与主控制器模块205电连接，录像工具202通过I2C总线接口与主控制器模块205电连接；

故障考核模块包括设置故障模块和解除故障模块，设置故障模块和解除故障分别与主控制器模块电连接。

作为上述实施例的优选实施方式，主控制器模块205上还设置有声音报警模块226和七彩指示灯模块227，所述声音报警模块和七彩指示灯模块分别与主控制器电连接，所述声音报警模块用于通过声音进行报警，进而通知用户无人装置发生故障；所述七彩指示灯模块用于通过指示灯进行报警，进而通知用户无人装置发生故障。

作为上述实施例的优选实施方式，主控制器模块205上还设置有输入输出控制器供电模块228、传感器供电模块229以及宽压供电模块230，所述输入输出控制器供电模块与所述输入输出控制器相连接，用于向其进行供电，所述传感器供电模块分别与所述空转传感器模块、磁罗盘传感器模块、陀螺传感器模块以及陀螺与加速度计传感器模块相连接用于对其进行供电。

作为上述实施例的优选实施方式，多个外置设备还包括电机212以及电子调速器211。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种无人机飞控实训考核系统，该系统支持固定翼和多旋翼无人机设备，其特征在于：包括箱体和设置在箱体上的箱盖，所述箱体内设置有PCB主板，所述PCB主板上设置有主控制器模块以及故障考核模块，所述主控制器模块与所述故障考核模块电连接，其中：

所述主控制器模块上设置有主控制器、空转传感器模块、磁罗盘传感器模块、气压高度计模块、磁罗盘与加速度计模块、陀螺传感器模块、陀螺与加速度计传感器模块、CAN总线模块、低压差供电模块、飞行数据存储模块、电平转换模块、参数存储模块和输入输出控制器模块，所述空转传感器模块、磁罗盘传感器模块、气压高度计模块、磁罗盘与加速度计模块、陀螺传感器模块、陀螺与加速度计传感器模块、CAN总线模块、低压差供电模块、电平转换模块、飞行数据存储模块、参数存储模块以及输入输出控制器模块分别与所述主控制器电连接，所述空速传感器模块用于测量相对气流的速度，将数据传输给主控制器；所述磁罗盘传感器模块用于测量飞行装置的方向，将数据传输给主控制器；所述气压高度计模块利用气压与高度的关系，通过观测气压测量飞行装置的飞行高度，将数据传输给主控制器；所述磁罗盘与加速度计模块测量飞行装置各个方向的冲击和加速度，将数据传输给主控制器；所述陀螺传感器模块测量飞行装置各个方向的角速度，将数据传输给主控制器；所述陀螺与加速度计传感器模块测量飞行装置各个方向的冲击和加速度，将数据传输给主控制器；所述CAN总线模块为预留接口，其用于传输数据；所述低压差供电模块带有稳压控制，用于给主控制器供电；所述飞行数据存储模块用于存储飞行中的数据以及姿态高度；所述电平转换模块把主控制器的输出信号转换成高电压信号，以增加抗干扰性能；所述参数存储模块用于存储飞控实训过程中的参数设置、PID控制以及航线；所述输入输出控制器模块用于解算飞行装置的舵机输出以及遥控器的输入；

所述PCB主板上设置有多个外接接口，所述多个外接接口包括电台接口、GPS接口、外置磁罗盘接口、OSD视频叠加接口、外置传感器接口、自检接口、备用GPS接口、CAN总线接口、I2C总线接口以及安全开关接口；

所述箱体内PCB主板上还设置有多个外置设备，所述多个外置设备包括GPS、电台、电源模块、超声波传感器、OSD图像叠加器、航模接收机以及录像工具，所述GPS通过所述GPS接口与所述主控制器模块电连接，所述GPS用于实现无人装置定位导航功能，所述电台通过所述电台接口与所述主控制器模块电连接，所述电台用于实现无人装置与地面站的无线连接，所述电源模块与所述低压差供电模块相连，所述电源模块用于给主控制器模块提供稳定的供电，所述OSD图像叠加器通过所述OSD视频叠加接口与所述主控制器模块电连接，所述OSD图像叠加器用于在显示器的荧幕上产生无人装置的字形或图形，所述超声波传感器通过所述外置传感器接口与所述主控制器模块电连接，所述超声波传感器采用超声波回波测距原理，检测无人装置与目标物之间的距离，所述航模接收机通过CAN总线接口与所述主控制器模块电连接，所述航模接收机用来接收无人装置的控制发射机发出的信号，所述录像工具通过I2C总线接口与所述主控制器模块电连接，用于无人装置在飞行过程中进行录像；

所述故障考核模块包括设置故障模块和解除故障模块，所述设置故障模块和所述解除故障分别与所述主控制器模块电连接。

2.根据权利要求1所述的无人机飞控实训考核系统，其特征在于，所述主控制器模块上还设置有声音报警模块和七彩指示灯模块，所述声音报警模块和七彩指示灯模块分别与主控制器电连接，所述声音报警模块用于通过声音进行报警，进而通知用户无人装置发生故障；所述七彩指示灯模块用于通过指示灯进行报警，进而通知用户无人装置发生故障。

3.根据权利要求1所述的无人机飞控实训考核系统，其特征在于，所述主控制器模块上还设置有输入输出控制器供电模块、传感器供电模块以及宽压供电模块，所述输入输出控制器供电模块与所述输入输出控制器相连接，用于向其进行供电，所述传感器供电模块分别与所述空转传感器模块、磁罗盘传感器模块、陀螺传感器模块以及陀螺与加速度计传感器模块相连接用于对其进行供电。

4.根据权利要求1所述的无人机飞控实训考核系统，其特征在于，所述多个外置设备还包括电机以及电子调速器。