CN105974931B - 一种用于无人机着陆显示仪表的显示系统 - Google Patents
一种用于无人机着陆显示仪表的显示系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于无人机着陆显示仪表的显示系统，显示仪区别于传统的无人机飞行信息显示系统，在于：不仅包含了无人机的飞行状态信息，而且包含了着陆地点信息以及无人机与着陆地点的相对位置关系信息。同时以简明突出的方式显示这些信息，减少冗余信息的显示。这样不仅能够全方位的辅助无人机地面控制站的操作人员感知无人机所处的态势，并且有助于将操作人员的注意力集中到着陆任务上，进而完成安全着陆任务。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示仪表，特别是一种用于无人机着陆显示仪表的显示系统。
背景技术
随着航空工业近年来的快速发展，无人机的应用越来越广泛。与其它阶段的不同自主作业相比，着陆是最复杂和最具有挑战性的。为了解决无人机安全着陆的问题，航电系统和新型显示技术获得了飞速发展。
然而，和其它飞行阶段相比，无人机着陆时需要操作人员注意力集中，尽量减少冗余信息对操作人员的影响。现阶段无人机飞行显示仪表显示了丰富的飞行参数姿态等信息，但是对于无人机着陆这种精细化任务，就需要一种以清晰、简单的方式突出展示主要信息，而不显示次要的冗余的信息，简明形象地展示无人机着陆时的运动状态、以及无人机与着陆地点相对位置关系，便于操作人员进行安全着陆。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于无人机着陆显示仪表的显示系统，以便能直观、清晰的为无人机地面控制站的操作人员提供无人机时的飞行状态信息以及无人机与着陆地点的相对位置关系，辅助无人机操作人员进行安全的着陆操作，保证无人机的安全着陆。
本发明的目的是这样实现的，一种用于无人机着陆显示仪表的显示系统，其特征是：显示仪表上包括无人机飞行状态信息和无人机与着陆地点的相对位置信息；
所述的无人机飞行状态信息包括无人机空速、地速、垂直速度、当前航向角、当前俯仰角、当前横滚角以及飞机姿态符号。
所述的当前俯仰角以三位字符显示，显示在仪表的左上角，显示范围为-90~90度，显示精度为1度，使用绿色Arial字体，字号大小为14；当前俯仰角标识符显示在当前俯仰角的左边，是一个部分填充的圆，填充色为绿色，当俯仰角为0度时填充圆的下半边，当俯仰角为90度时填充整个圆，当俯仰角为-90度时整个圆不填充；当前俯仰角右边是当前俯仰角文字标识符“P”，使用绿色Arial字体，字号大小为14。
所述的当前横滚角在当前俯仰角的上方，当前横滚角以三字符显示，显示范围为-90~90度，显示精度为1度，使用绿色Arial字体，字号大小为14；当前横滚角标识符显示在当前横滚角的左边，是一个填充一半的圆，填充色为绿色，当前横滚角为0度时填充圆的正下方一半，当横滚角为正时，该圆以圆心为轴心逆时针转动该角度，当横滚角为负时，该圆以圆心为轴心顺时针转动该角度；当前横滚角右边是当前横滚角文字标识符“R”，使用绿色Arial字体，字号大小为14。
所述的空速在水平线标识符的左下方，空速显示范围为-999~999m/s，显示精度为1m/s，使用绿色Arial字体，字号大小为14；在空速右边是空速标识符“A”，使用绿色Arial字体，字号大小为14。
地速在空速的下方，地速的显示范围是0~999m/s，显示精度为1m/s，使用绿色Arial字体，字号大小为14；在地速右边是地速标识符“G”，使用绿色Arial字体，字号大小为14。
垂直速度在地速的下方，垂直速度显示范围为-999~999m/s，垂直速度的精度为1m/s，使用绿色Arial字体，字号大小为14，当无人机在下降时垂直速度为正，当无人机在上升时，垂直速度为负。
所述的当前航向角度在仪表上方中间位置给出，无人机当前航向显示仪是一个120度圆弧构成，显示仪的圆弧上5个长刻度条以等间隔放置，中间一个刻度条显示当前航向角度，左边两个刻度条分别显示比当前刻度小20度和10度的航向角，右边两个刻度条分别显示比当前刻度条大10度和20度的航向角，刻度使用绿色Arial字体，字号大小为14，加粗显示，在每两个长刻度条之间有6个短刻度条等间隔分布，以2度间隔分别显示两个长刻度之间的刻度，这些刻度使用绿色Arial字体，字号大小为12；无人机当前航向显示仪103下方是一个填充为绿色的三角形箭头，三角形箭头指向当前航向角。
水平线标识符在着陆仪表中间位置，是一条绿色的虚线，虚线宽度为两个像素，虚线两头分别排列着五条倾斜角度为45度的短实线，这些短实线为绿色，宽度为两个像素；水平线标识符随着无人机的横滚角进行转动，始终保持与地平线水平。
稳瞄器位于水平线标识符的中心，为绿色空心圆圈，稳瞄器上方有一条绿色短实线，稳瞄器下方左右两侧分别有一条绿色短实线；稳瞄器随着无人机俯仰角的变化而上下移动，表示无人机距离水平面的俯仰信息。
所述的无人机与着陆地点的相对位置包括：着陆标识符、预选的航向角、无人机距离着陆地点的直线距离、无人机距离着陆地点的垂直距离、无人机与着陆地点的相对方位关系；
着陆标识符在着陆仪表的右下方“LZ”显示，使用绿色Arial字体，字号大小为14，闪烁显示；
着陆标识符上方是无人机与着陆地点直线距离，无人机与着陆地点直线距离显示范围为0~999m，精度为1m，使用绿色Arial字体，字号大小为14；无人机与着陆地点直线距离右边是直线距离标识符“D”，使用绿色Arial字体，字号大小为14；
当前航向显示仪下方是预选着陆航向，以三字符显示，显示范围为0~359度，精度为1度，使用绿色Arial字体，字号大小为14；
在预选着陆航向左右两边分别有一个指向左边和右边的箭头，当无人机当前航向小于预选航向时左边的箭头以闪速显示右边的箭头不显示，提示无人机操作员需要将无人机左转，当无人机当前航向大于预选航向时右边的箭头以闪烁显示左边的箭头不显示，提示无人机操作员需要将无人机右转；
无人机距离着陆地点的垂直距离信息显示在着陆仪表右上方，以三字符显示，显示范围为0~999m，精度为1m，使用红色Arial字体，字号大小为15，并且是不停闪烁的；在垂直距离右边是垂直距离文字标识符“H”，使用红色Arial字体，字号大小为15；在垂直距离上方有一个向下的箭头，表示无人机正在降落；在垂直距离左边是垂直距离图形标识符，图形标识符下方是以6条倾斜的短线段表示地面，上方是一个长矩形，该长矩形采用部分填充模式，当垂直距离在200m以上时，该矩形全部填充，当垂直距离在200m以下时以等比例填充矩形，当垂直距离在40m以上时填充色为绿色，当垂直距离在10m到40m之间时，填充色为黄色，当垂直距离在10m以下时填充色为红色；在着陆仪表下方中间是显示无人机与着陆地点方位关系模块。
所述的无人机与着陆地点的相对方位关系模块是使用空心带刻度圆盘表示，空心带刻度圆盘上下左右分别以加粗长线段“N”、“S”、“W”、“E”字符表示上北、下南、左西、右东四个方位，并以绿色Arial字体，字号大小为14加粗显示；
空心带刻度圆盘上等间隔分布着短刻度线和长刻度线，长刻度线代表的刻度是10的倍数，短刻度线代表的刻度是5的倍数，并分别以绿色Arial字体，字号大小为10显示了“30”、“60”、“120”、“150”、“210”、“240”、“300”、“330”刻度；空心带刻度圆盘中间以以凹四边形填充为绿色表示无人机，凹四边形头部发出一条线段连接到圆盘的刻度为当前航向的刻度处，线段前方是一个填充为红色的三角形，线段中间考前位置为一个矩形框，框中显示当前的航向；凹四边形尾部以三字符显示距离着陆地点的直线距离信息，以绿色Arial字体，字号大小为14；在空心带刻度圆盘的预选航向刻度处显示着陆方位，着陆方位以一条线段显示，线段靠近圆盘位置是一个不填充的三角形，线段中间靠前有一个矩形框，框中显示预选的着陆航向角，线段末端以8条倾斜的短实现表示地面；当前航向的三角形和预选航向角的三角形重合时表示着陆航向已经吻合，此时这两个三角形填充色为绿色。
本发明的优点是：本发明是一种用于无人机着陆的仪表设计，它区别于传统的无人机飞行信息显示系统，在于：它是专门针对于无人机着陆阶段设计的仪表，不仅包含了无人机的飞行状态信息，而且包含了着陆地点信息以及无人机与着陆地点的相对位置关系信息。同时以简明突出的方式显示这些信息，减少冗余信息的显示。这样不仅能够全方位的辅助无人机地面控制站的操作人员感知无人机所处的态势，并且有助于将操作人员的注意力集中到着陆任务上，进而完成安全着陆任务。
附图说明
图1是着陆仪表的整体构成；
图2是着陆仪表中无人机与着陆地点相对方位显示。
图中，101、当前俯仰角标识符；102、当前横滚角标识符；103、当前航向显示仪；104、三角形箭头；105、水平线标识符；106、稳瞄器；111、空速；112、地速；113、垂直速度；114、无人机与着陆地点直线距离；115、着陆标识符；116、预选的航向角；117、左边和右边的箭头；118、垂直距离图形标识符；119、无人机距离着陆地点的垂直距离；120、向下的箭头；121、无人机距离着陆地点的垂直距离信息；201、无人机与着陆地点的相对方位关系；202、凹四边形；203、矩形框；204、红色的三角形；205、不填充的三角形；206、矩形框；207、地面。
具体实施方式
一种用于无人机着陆显示仪表的显示系统，其特征是：包括无人机飞行状态信息和无人机与着陆地点的相对位置信息；
所述的无人机飞行状态信息包括无人机空速、地速、垂直速度、当前航向角、当前俯仰角、前俯仰角标识符、当前横滚角以及飞机姿态符号；
所述的无人机与着陆地点的相对位置包括无人机距离着陆地点的直线距离、无人机距离着陆地点的垂直距离、无人机与着陆地点的相对方位关系；
所述的无人机飞行状态信息包括无人机空速、地速、垂直速度、当前航向角、当前俯仰角、前俯仰角标识符、当前横滚角以及飞机姿态符号。
图1给出了无人机着陆阶段飞行状态信息显示示意图。
所述的无人机飞行状态信息包括无人机空速、地速、垂直速度、当前航向角、当前俯仰角、当前横滚角以及飞机姿态符号。
当前俯仰角以三位字符显示，显示在仪表的左上角，显示范围为-90~90度，显示精度为1度，使用绿色Arial字体，字号大小为14；
当前俯仰角标识符101显示在当前俯仰角的左边，是一个部分填充的圆，填充色为绿色，当俯仰角为0度时填充圆的下半边，当俯仰角为90度时填充整个圆，当俯仰角为-90度时整个圆不填充；
当前俯仰角右边是当前俯仰角文字标识符“P”，使用绿色Arial字体，字号大小为14。
当前横滚角在当前俯仰角的上方，当前横滚角以三字符显示，显示范围为-90~90度，显示精度为1度，使用绿色Arial字体，字号大小为14；
当前横滚角标识符102显示在当前横滚角的左边，是一个填充一半的圆，填充色为绿色，当前横滚角为0度时填充圆的正下方一半，当横滚角为正时，该圆以圆心为轴心逆时针转动该角度，当横滚角为负时，该圆以圆心为轴心顺时针转动该角度；
当前横滚角右边是当前横滚角文字标识符“R”，使用绿色Arial字体，字号大小为14。
空速111在水平线标识符105的左下方，空速显示范围为-999~999m/s，显示精度为1m/s，使用绿色Arial字体，字号大小为14；在空速右边是空速标识符“A”，使用绿色Arial字体，字号大小为14。
地速112在空速111的下方，地速的显示范围是0~999m/s，显示精度为1m/s，使用绿色Arial字体，字号大小为14；在地速右边是地速标识符“G”，使用绿色Arial字体，字号大小为14。
垂直速度113在地速112的下方，垂直速度113显示范围为-999~999m/s，垂直速度113的精度为1m/s，使用绿色Arial字体，字号大小为14，当无人机在下降时垂直速度113为正，当无人机在上升时，垂直速度113为负。
在仪表上方中间位置是，无人机当前航向显示仪103是一个120度圆弧构成，显示仪的圆弧上5个长刻度条以等间隔放置，中间一个刻度条显示当前航向角度，左边两个刻度条分别显示比当前刻度小20度和10度的航向角，右边两个刻度条分别显示比当前刻度条大10度和20度的航向角，刻度使用绿色Arial字体，字号大小为14，加粗显示，在每两个长刻度条之间有6个短刻度条等间隔分布，以2度间隔分别显示两个长刻度之间的刻度，这些刻度使用绿色Arial字体，字号大小为12。
无人机当前航向显示仪103下方是一个填充为绿色的三角形箭头104，三角形箭头104箭头指向当前航向角。
水平线标识符105在着陆仪表中间位置，是一条绿色的虚线，虚线宽度为两个像素，虚线两头分别排列着五条倾斜角度为45度的短实线，这些短实线为绿色，宽度为两个像素；水平线标识符随着无人机的横滚角进行转动，始终保持与地平线水平。
稳瞄器106位于水平线标识符105的中心，为绿色空心圆圈，稳瞄器上方有一条绿色短实线，稳瞄器106下方左右两侧分别有一条绿色短实线；稳瞄器106随着无人机俯仰角的变化而上下移动，表示无人机距离水平面的俯仰信息。
所述的无人机与着陆地点的相对位置包括着陆标识符115、预选的航向角116、无人机距离着陆地点的直线距离114、无人机距离着陆地点的垂直距离119、无人机与着陆地点的相对方位关系201；
着陆标识符115在着陆仪表的右下方“LZ”显示，使用绿色Arial字体，字号大小为14，闪烁显示；
着陆标识符115上方是无人机与着陆地点直线距离114，无人机与着陆地点直线距离114显示范围为0~999m，精度为1m，使用绿色Arial字体，字号大小为14；无人机与着陆地点直线距离114右边是直线距离标识符“D”，使用绿色Arial字体，字号大小为14；
当前航向显示仪103下方是预选着陆航向116，以三字符显示，显示范围为0~359度，精度为1度，使用绿色Arial字体，字号大小为14；
在预选着陆航向116左右两边分别有一个指向左边和右边的箭头117，当无人机当前航向小于预选航向时左边的箭头以闪速显示右边的箭头不显示，提示无人机操作员需要将无人机左转，当无人机当前航向大于预选航向时右边的箭头以闪烁显示左边的箭头不显示，提示无人机操作员需要将无人机右转；
无人机距离着陆地点的垂直距离信息121显示在着陆仪表右上方，以三字符显示，显示范围为0~999m，精度为1m，使用红色Arial字体，字号大小为15，并且是不停闪烁的；在垂直距离右边是垂直距离文字标识符“H”，使用红色Arial字体，字号大小为15；在垂直距离上方有一个向下的箭头120，表示无人机正在降落；在垂直距离左边是垂直距离图形标识符118，图形标识符下方是以6条倾斜的短线段表示地面，上方是一个长矩形，该长矩形采用部分填充模式，当垂直距离在200m以上时，该矩形全部填充，当垂直距离在200m以下时以等比例填充矩形，当垂直距离在40m以上时填充色为绿色，当垂直距离在10m到40m之间时，填充色为黄色，当垂直距离在10m以下时填充色为红色；在着陆仪表下方中间是显示无人机与着陆地点方位关系模块201，该模块在图2中具体讲解。
图2给出了显示无人机与着陆地点方位关系模块示意图。
所述的无人机与着陆地点方位关系模块使用空心带刻度圆盘201表示，空心带刻度圆盘201上下左右分别以加粗长线段“N”、“S”、“W”、“E”字符表示上北、下南、左西、右东四个方位，并以绿色Arial字体，字号大小为14加粗显示；
空心带刻度圆盘201上等间隔分布着短刻度线和长刻度线，长刻度线代表的刻度是10的倍数，短刻度线代表的刻度是5的倍数，并分别以绿色Arial字体，字号大小为10显示了“30”、“60”、“120”、“150”、“210”、“240”、“300”、“330”刻度；空心带刻度圆盘201中间以凹四边形202填充为绿色表示无人机，凹四边形202头部发出一条线段连接到圆盘的刻度为当前航向的刻度处，线段前方是一个填充为红色的三角形204，线段中间考前位置为一个矩形框203，框中显示当前的航向；凹四边形202尾部以三字符显示距离着陆地点的直线距离信息，以绿色Arial字体，字号大小为14；在空心带刻度圆盘201的预选航向刻度处显示着陆方位，着陆方位以一条线段显示，线段靠近圆盘位置是一个不填充的三角形205，线段中间靠前有一个矩形框206，框中显示预选的着陆航向角，线段末端以8条倾斜的短实线表示地面207；当前航向的三角形和预选航向角的三角形重合时表示着陆航向已经吻合，此时这两个三角形填充色为绿色。
Claims (6)
1.一种用于无人机着陆显示仪表的显示方法，其特征是：显示仪表上包括无人机飞行状态信息和无人机与着陆地点的相对位置信息；
所述的无人机飞行状态信息包括无人机空速、地速、垂直速度、当前航向角、当前俯仰角、当前横滚角以及飞机姿态符号；
所述的无人机与着陆地点的相对位置信息包括：着陆标识符、预选的航向角、无人机距离着陆地点的直线距离、无人机距离着陆地点的垂直距离、无人机与着陆地点的相对方位关系；
着陆标识符在着陆仪表的右下方“LZ”显示，使用绿色Arial字体，字号大小为14，闪烁显示；
着陆标识符上方是无人机与着陆地点直线距离，无人机与着陆地点直线距离显示范围为0～999m，精度为1m，使用绿色Arial字体，字号大小为14；无人机与着陆地点直线距离右边是直线距离标识符“D”，使用绿色Arial字体，字号大小为14；
在仪表上方中间位置是无人机当前航向显示仪是一个120度圆弧构成，显示仪的圆弧上5个长刻度条以等间隔放置，中间一个刻度条显示当前航向角度，左边两个刻度条分别显示比当前刻度小20度和10度的航向角，右边两个刻度条分别显示比当前刻度条大10度和20度的航向角，刻度使用绿色Arial字体，字号大小为14，加粗显示，在每两个长刻度条之间有6个短刻度条等间隔分布；
当前航向显示仪下方是预选着陆航向，以三字符显示，显示范围为0～359度，精度为1度，使用绿色Arial字体，字号大小为14；
在预选着陆航向左右两边分别有一个指向左边和右边的箭头，当无人机当前航向小于预选航向时左边的箭头以闪烁显示右边的箭头不显示，提示无人机操作员需要将无人机左转，当无人机当前航向大于预选航向时右边的箭头以闪烁显示左边的箭头不显示，提示无人机操作员需要将无人机右转；
无人机距离着陆地点的垂直距离信息显示在着陆仪表右上方，以三字符显示，显示范围为0～999m，精度为1m，使用红色Arial字体，字号大小为15，并且是不停闪烁的；在垂直距离右边是垂直距离文字标识符“H”，使用红色Arial字体，字号大小为15；在垂直距离上方有一个向下的箭头，表示无人机正在降落；在垂直距离左边是垂直距离图形标识符，图形标识符下方是以6条倾斜的短线段表示地面，上方是一个长矩形，该长矩形采用部分填充模式，当垂直距离在200m以上时，该矩形全部填充，当垂直距离在200m以下时以等比例填充矩形，当垂直距离在40m以上时填充色为绿色，当垂直距离在10m到40m之间时，填充色为黄色，当垂直距离在10m以下时填充色为红色；在着陆仪表下方中间是显示无人机与着陆地点相对方位关系模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于无人机着陆显示仪表的显示方法，其特征是：所述的当前俯仰角以三位字符显示，显示在仪表的左上角，显示范围为-90～90度，显示精度为1度，使用绿色Arial字体，字号大小为14；当前俯仰角标识符显示在当前俯仰角的左边，是一个部分填充的圆，填充色为绿色，当俯仰角为0度时填充圆的下半边，当俯仰角为90度时填充整个圆，当俯仰角为-90度时整个圆不填充；当前俯仰角右边是当前俯仰角文字标识符“P”，使用绿色Arial字体，字号大小为14。
3.根据权利要求1所述的一种用于无人机着陆显示仪表的显示方法，其特征是：所述的当前横滚角在当前俯仰角的上方，当前横滚角以三字符显示，显示范围为-90～90度，显示精度为1度，使用绿色Arial字体，字号大小为14；当前横滚角标识符显示在当前横滚角的左边，是一个填充一半的圆，填充色为绿色，当前横滚角为0度时填充圆的正下方一半，当横滚角为正时，该圆以圆心为轴心逆时针转动该角度，当横滚角为负时，该圆以圆心为轴心顺时针转动该角度；当前横滚角右边是当前横滚角文字标识符“R”，使用绿色Arial字体，字号大小为14。
4.根据权利要求1所述的一种用于无人机着陆显示仪表的显示方法，其特征是：地速在空速的下方，地速的显示范围是0～999m/s，显示精度为1m/s，使用绿色Arial字体，字号大小为14；在地速右边是地速标识符“G”，使用绿色Arial字体，字号大小为14。
5.根据权利要求1所述的一种用于无人机着陆显示仪表的显示方法，其特征是：垂直速度在地速的下方，垂直速度显示范围为-999～999m/s，垂直速度的精度为1m/s，使用绿色Arial字体，字号大小为14，当无人机在下降时垂直速度为正，当无人机在上升时，垂直速度为负。
6.根据权利要求1所述的一种用于无人机着陆显示仪表的显示方法，其特征是：所述的无人机与着陆地点的相对方位关系模块是使用空心带刻度圆盘表示，空心带刻度圆盘上下左右分别以加粗长线段“N”、“S”、“W”、“E”字符表示上北、下南、左西、右东四个方位，并以绿色Arial字体，字号大小为14加粗显示；
空心带刻度圆盘上等间隔分布着短刻度线和长刻度线，长刻度线代表的刻度是10的倍数，短刻度线代表的刻度是5的倍数，并分别以绿色Arial字体，字号大小为10显示了“30”、“60”、“120”、“150”、“210”、“240”、“300”、“330”刻度；空心带刻度圆盘中间以凹四边形填充为绿色表示无人机，凹四边形头部发出一条线段连接到圆盘的刻度为当前航向的刻度处，线段前方是一个填充为红色的三角形，线段中间靠前位置为一个矩形框，框中显示当前的航向；凹四边形尾部以三字符显示距离着陆地点的直线距离信息，以绿色Arial字体，字号大小为14；在空心带刻度圆盘的预选航向刻度处显示着陆方位，着陆方位以一条线段显示，线段靠近圆盘位置是一个不填充的三角形，线段中间靠前有一个矩形框，框中显示预选的着陆航向角，线段末端以8条倾斜的短实线表示地面；当前航向的三角形和预选航向角的三角形重合时表示着陆航向已经吻合，此时这两个三角形填充色为绿色。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN101162159A (zh) * | 2006-10-13 | 2008-04-16 | 沈阳航天新光集团有限公司 | 无人驾驶飞机地面测控系统的设计方法 |
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2016
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 无人机自主着陆视觉导航与合成视景技术;张菁超;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20141115;C031-28页 |
| 飞行仿真系统EasyFlight及其应用;李春香，赵建伟，舒平;《航空安全》;20061031;65-66页 |
Also Published As
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