CN106125747A - 基于vr交互的无人机机载第一视角随动吊舱系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于VR交互的无人机机载第一视角随动吊舱系统，包括有机载光电吊舱、无人机飞控系统、地面控制站、可佩戴VR眼镜及操纵手柄，VR眼镜佩戴于用户头部、并通过USB总线与地面控制站相连接，操纵手柄供用户手动操作、并通过蓝牙与地面控制站相连接，机载光电吊舱通过无线收发装置与地面控制站相连接，无人机飞控系统通过无线收发装置与地面控制站相连接。本发明是一种新型的无人机机载随动吊舱系统，在人机交互方面充分集成了VR的技术优势，与传统的第三视角任务吊舱系统有本质区别。该系统具有第一视角可视化操纵的独特性，同时增强了用户逼真的感官冲击，其实现方式较为灵活、操作简单、控制精度高、成本低和实时性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人机机载吊舱领域，尤其涉及一种基于虚拟现实（VR）交互的无人机机载第一视角随动吊舱系统。
背景技术
随着光电子技术的进步与成熟，机载吊舱系统在侦察告警、目标指示、控制瞄准和导航跟踪等方面得到了广泛的重视和发展，目前已作为任务载荷配套于无人机、直升机、船舶等各种机载平台，在武装侦察、无人侦察、引导制导等军用领域，以及电力巡检、海上缉私、环保监测等民用领域均有广泛应用。当前的吊舱载荷通常安装在机载平台上，在设定的控制指令驱动下实现吊舱任务载荷对目标的搜索、捕获、跟踪和定位，并通过图像传输链路将传感获取的高清视频图像传送至地面控制站，然后用户通过地面控制站感受外场信息，若用户想获取不同视角的场景信息，则需要换位思考后通过第三视角间接利用地面控制站发送特定的吊舱姿态控制指令，即：利用人-图-物的视角进行观测。随着无人机机载吊舱在各行业应用水平的不断提升，对可视化操纵的人机第一视角直接交互需求越来越迫切，即：人-物-图的视角转换需求迫切，而当前的机载吊舱大多不具备随动、可视化操纵的第一视角特点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种能实现人机可视化操纵交互的无人机机载第一视角随动吊舱系统。
一种基于VR交互的无人机机载第一视角随动吊舱系统，包括有机载光电吊舱、无人机飞控系统和地面控制站，还包含可佩戴VR眼镜及操纵手柄，VR眼镜佩戴于用户头部、并通过USB总线与地面控制站相连接，操纵手柄供用户手动操作、并通过蓝牙与地面控制站相连接，机载光电吊舱通过无线收发装置与地面控制站相连接，无人机飞控系统通过无线收发装置与地面控制站相连接，所述的VR眼镜由用户佩戴，并随用户头部肢体动作进行随动，通过对VR眼镜内置的三轴陀螺仪与加速度计信息的姿态解算，进而获取VR眼镜的姿态角信息，该姿态角即为吊舱姿态角度的控制指令， VR眼镜通过USB总线与地面控制站进行连接及信息交互，一方面将用户头部肢体动作形成的吊舱姿态角控制指令实时输送给地面控制站，另一方面实时接收地面控制站发送的视频图像信息；操纵手柄由用户进行手动控制，利用手柄上的机械按钮形成无人机平台上下、前后、左右姿态控制键指令，并通过无线蓝牙将无人机平台姿态控制指令信息发送至地面控制站；地面控制站与VR眼镜、操纵手柄、无人机机载光电吊舱和无人机飞控系统相连接，用于整个系统中控制指令数据通讯链路和视频图像传输通信链路的实现；无人机机载光电吊舱系统用于获取外界场景的高清视频图像信息，并利用无线收发装置将传感信息发送至地面控制站，同时也响应地面控制站发送的吊舱姿态控制指令；无人机飞行控制系统用于无人机平台的高稳定姿态控制，并利用无线收发装置响应地面控制站发送的无人机平台姿态控制指令，以便执行特定的任务规划。
本发明基于VR交互的无人机机载第一视角随动吊舱系统增加了人机直接交互的可佩戴VR眼镜，通过对VR设备内置的三轴陀螺仪与加速度计信息进行姿态解算，获取当前的人体头部肢体运动姿态信息，并将其作为吊舱姿态角度的控制指令，进而实现VR设备与吊舱的联动，以及用户肢体动作与吊舱第一视角的直接关联，最终实现人机的可视化操纵交互。
用户左右摇头的角度对应吊舱的航向角，上下点头的角度对应吊舱的俯仰角。
地面控制站是整个第一视角随动吊舱系统的数据中转机构，具体是：接收机载光电吊舱发来的视频图像信息，并将其中转至VR眼镜中，供用户直接感受目标场景；接收VR眼镜发送的吊舱随动控制指令，并将其中转至机载光电吊舱系统，以便吊舱随用户第一视角进行联动；接收操纵手柄发送的无人机平台姿态控制指令，并将其中转至无人机飞行控制系统，以便无人机平台随用户第一视角进行联动。
综上所述的，本发明相比现有技术如下优点：
本发明是一种新型的无人机机载随动吊舱系统，在人机交互方面充分集成了VR的技术优势，与传统的第三视角任务吊舱系统有本质区别。该系统具有第一视角可视化操纵的独特性，同时增强了用户逼真的感官冲击，其实现方式较为灵活、操作简单、控制精度高、成本低和实时性好。
附图说明
图1是本发明的系统架构图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。
实施例1
一种基于VR交互的无人机机载第一视角随动吊舱系统，由可佩戴VR眼镜、操纵手柄、机载光电吊舱、无人机飞控系统和地面控制站组成；VR眼镜由用户进行佩戴，并随用户头部肢体动作进行随动，通过对其内置的三轴陀螺仪与加速度计信息的姿态解算，进而获取VR眼镜的姿态角信息，该姿态角即为吊舱姿态角度的控制指令，用户左右摇头的角度对应吊舱的航向角，上下点头的角度对应吊舱的俯仰角，VR眼镜通过USB总线与地面控制站进行连接及信息交互，一方面将用户头部肢体动作形成的吊舱姿态角控制指令实时输送给地面控制站，另一方面实时接收地面控制站发送的视频图像信息；操纵手柄由用户进行手动控制，目的是辅助配合完成本发明中的第一视角随动吊舱系统，利用手柄上的机械按钮形成无人机平台上下、前后、左右等姿态控制键指令，并通过无线蓝牙将无人机平台姿态控制指令信息发送至地面控制站；地面控制站与VR眼镜、操纵手柄、无人机机载光电吊舱和无人机飞控系统相连接，用于整个系统中控制指令数据通讯链路和视频图像传输通信链路的实现，是本发明中整个第一视角随动吊舱系统的数据中转机构，具体是：接收机载光电吊舱发来的视频图像信息，并将其中转至VR眼镜中，供用户直接感受目标场景；接收VR眼镜发送的吊舱随动控制指令，并将其中转至机载光电吊舱系统，以便吊舱随用户第一视角进行联动；接收操纵手柄发送的无人机平台姿态控制指令，并将其中转至无人机飞行控制系统，以便无人机平台随用户第一视角进行联动；无人机机载光电吊舱系统用于获取外界场景的高清视频图像信息，并利用无线收发装置将传感信息发送至地面控制站，同时也可响应地面控制站发送的吊舱姿态控制指令；无人机飞行控制系统用于无人机平台的高稳定姿态控制，并利用无线收发装置响应地面控制站发送的无人机平台姿态控制指令，以便执行特定的任务规划。
本实施方式不但可实现传统的无人机机载吊舱功能，而且可随用户肢体动作进行远距离任务规划，是对传统机载吊舱系统功能的丰富和扩展。本实施方式具有良好的第一视角可视化操纵、逼真的感官冲击等显著性特点，从本质上提升了人机之间的交互成熟程度。
本实施例未述部分与现有技术相同。
Claims (3)
1.一种基于VR交互的无人机机载第一视角随动吊舱系统，包括有机载光电吊舱、无人机飞控系统和地面控制站，其特征在于：还包含可佩戴VR眼镜及操纵手柄，VR眼镜佩戴于用户头部、并通过USB总线与地面控制站相连接，操纵手柄供用户手动操作、并通过蓝牙与地面控制站相连接，机载光电吊舱通过无线收发装置与地面控制站相连接，无人机飞控系统通过无线收发装置与地面控制站相连接，所述的VR眼镜由用户佩戴，并随用户头部肢体动作进行随动，通过对VR眼镜内置的三轴陀螺仪与加速度计信息的姿态解算，进而获取VR眼镜的姿态角信息，该姿态角即为吊舱姿态角度的控制指令， VR眼镜通过USB总线与地面控制站进行连接及信息交互，一方面将用户头部肢体动作形成的吊舱姿态角控制指令实时输送给地面控制站，另一方面实时接收地面控制站发送的视频图像信息；操纵手柄由用户进行手动控制，利用手柄上的机械按钮形成无人机平台上下、前后、左右姿态控制键指令，并通过无线蓝牙将无人机平台姿态控制指令信息发送至地面控制站；地面控制站与VR眼镜、操纵手柄、无人机机载光电吊舱和无人机飞控系统相连接，用于整个系统中控制指令数据通讯链路和视频图像传输通信链路的实现；无人机机载光电吊舱系统用于获取外界场景的高清视频图像信息，并利用无线收发装置将传感信息发送至地面控制站，同时也响应地面控制站发送的吊舱姿态控制指令；无人机飞行控制系统用于无人机平台的高稳定姿态控制，并利用无线收发装置响应地面控制站发送的无人机平台姿态控制指令，以便执行特定的任务规划。
2.根据权利要求1所述的基于VR交互的无人机机载第一视角随动吊舱系统，其特征在于：用户左右摇头的角度对应吊舱的航向角，上下点头的角度对应吊舱的俯仰角。
3.根据权利要求2所述的基于VR交互的无人机机载第一视角随动吊舱系统，其特征在于：地面控制站是整个第一视角随动吊舱系统的数据中转机构，具体为：接收机载光电吊舱发来的视频图像信息，并将其中转至VR眼镜中，供用户直接感受目标场景；接收VR眼镜发送的吊舱随动控制指令，并将其中转至机载光电吊舱系统，以便吊舱随用户第一视角进行联动；接收操纵手柄发送的无人机平台姿态控制指令，并将其中转至无人机飞行控制系统，以便无人机平台随用户第一视角进行联动。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20161116 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |