CN107577360A - 一种无人机载光电系统触摸控制设备的虚拟操纵杆控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种无人机载光电系统触摸控制设备的虚拟操纵杆控制系统和方法。在光电系统触摸控制设备的触控界面设计两种形式虚拟操纵杆：触摸操作球和触摸操作方向键，通过切换键切换虚拟操纵杆形式。触摸操作球由方向控制球和圆形触控区组成，触摸控制设备根据方向控制球相对于圆形触控区中心的滑动偏移量和滑动方向生成相应的光电控制指令。触摸操作方向键由方向调节模块和驱动速率调节模块组成，驱动速率调节模块用来设置光电系统驱动速率，方向调节模块用来设置光电系统方位、俯仰转动方向。控制指令利用无线网卡发送给无人机载光电系统以实现光电系统转动方向控制。本发明增加无人机载光电系统控制设备可携带性和操作便利性，提高光电系统驱动速率的控制精度。

Description

一种无人机载光电系统触摸控制设备的虚拟操纵杆控制系统 和方法

技术领域

本发明属于无人机载光电系统操作控制领域，主要涉及一种无人机载光电系统触摸控制设备的虚拟操纵杆控制系统和方法。

背景技术

近年来，由于触摸控制设备具有简单直观、携带方便、操作简便等优点，触摸控制设备在无人机操作控制领域被广泛应用。使用小体积的触摸控制设备，操作员能够随身携带控制设备完成对无人机载光电系统的操作控制，这种操作方式提升了无人机载光电设备操作的可移动性和便利性。

传统的无人机载光电系统控制设备通过操纵杆完成对光电系统方位、俯仰的操作控制。但操纵杆有受体积、重量限制，不方便携带；操纵杆的拨动速度需要操作员经过长期培训和练习才能熟练掌握，这种操控方式降低了无人机载光电系统控制设备操作的便利性。

发明内容

为解决现有光电系统控制设备便携性差的缺陷，同时提高无人机载光电系统驱动速率的控制精度，增加触摸控制设备可移动性和操作的便利性，本发明提出一种无人机载光电系统触摸控制设备的虚拟操纵杆控制系统及方法。

本发明的技术方案为：

所述一种无人机载光电系统触摸控制设备的虚拟操纵杆控制系统，特征在于：包括触控模块和数据处理模块；

所述触控模块提供触控界面，所述触控界面包括虚拟操纵杆和切换键，所述虚拟操纵杆分为触摸操作球和触摸操作方向键两种形式；通过切换键输入，数据处理模块控制虚拟操纵杆采用两种形式分别显示；

所述触摸操作球由方向控制球和圆形触控区组成；采用触摸操作球进行控制时，以圆形触控区圆心为中心位置，检测方向控制球中心相对于中心位置的滑动偏移量和滑动方向，并输入数据处理模块生成光电控制指令，发送到无人机载光电系统实现光电系统转动方向控制；其中方向控制球中心相对于中心位置的滑动偏移量对应光电控制指令中的转动速率指令，滑动方向对应转动方向指令；

所述触摸操作方向键由方向调节模块和驱动速率调节模块组成；采用触摸操作方向键进行控制时，检测驱动速率调节模块的数据值以及方向调节模块在方位和俯仰方向的数据值，输入数据处理模块生成光电控制指令，发送到无人机载光电系统实现光电系统转动方向控制。

进一步的优选方案，所述一种无人机载光电系统触摸控制设备的虚拟操纵杆控制系统，特征在于：采用触摸操作球进行控制时，方向控制球滑动偏移量的最大值是圆形触控区的半径，方向控制球只能在圆形触控区内滑动。

所述一种无人机载光电系统触摸控制设备的虚拟操纵杆控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：根据无人机载光电系统需要进行的侦察搜索范围，通过切换键控制虚拟操纵杆采用触摸操作球和触摸操作方向键中的一种形式；其中需要进行大范围侦察搜索时，进入步骤2，采用触摸操作球形式，进行小范围侦察搜索时，进入步骤3，采用触摸操作方向键形式；

步骤2：对于触摸操作球形式，采用以下步骤进行控制：

步骤2.1：检测触摸屏方向控制球处是否有触摸信号，当有触摸信号后，进入步骤2.2，否则继续检测；

步骤2.2：跟随触摸位置移动方向控制球；以圆形触控区圆心为中心位置，检测方向控制球中心相对于中心位置的滑动偏移量和滑动方向；其中方向控制球中心相对于中心位置的坐标值表示滑动偏移量，坐标值的符号表示滑动方向；滑动偏移量表示光电系统方位、俯仰的转动速率，滑动方向表示光电系统方位、俯仰的转动方向；

步骤2.3：依据方向控制球中心相对于中心位置的滑动偏移量和滑动方向生成光电控制指令，发送到无人机载光电系统实现光电系统转动方向控制；其中滑动偏移量对应光电控制指令中的转动速率指令，滑动方向对应转动方向指令；

步骤2.4：检测触摸屏方向控制球位置处的触摸信号是否持续存在，若存在，则返回步骤2.2，若不存在，则将方向控制球移至圆形触控区中心位置，且光电系统保持当前位置；

步骤3：对于触摸操作方向键形式，采用以下步骤进行控制：

步骤3.1：检测驱动速率调节模块处的触摸信号，根据触摸位置处对应的数据值确定光电系统方位和俯仰的转动速率；

步骤3.2：检测方向调节模块处的触摸信号，当方向调节模块中的某一方向模块处有持续的触摸信号，则依据该方向以及步骤3.1检测的转动速率，生成光电控制指令，持续发送到无人机载光电系统实现光电系统转动方向控制；

步骤3.3：当方向调节模块处无触摸信号时，光电系统保持当前位置；

步骤4：返回步骤1，直至侦察搜索过程结束。

有益效果

本发明的有益效果体现在以下几个方面：

1.触摸操作球控制方式可以360度滑动方向控制球，操作方式简便；

2.触摸操作方向键控制方式可以精确调节光电系统方位、俯仰的驱动速率，提高无人机载光电系统驱动速率的控制精度；

3.该方法结合两种虚拟操纵杆操作的优点，触摸操作球控制方式适用于大范围的侦察搜索；触摸操作方向键控制方式适用于小范围的侦察搜索以及确定目标。

附图说明

图1是虚拟操纵杆控制方法的操作流程图；

图2是触摸操作球示意图和直角坐标系建立示意图；

其中，1单杆切换，5触控区，6方向控制球，4直角坐标系；

图3是触摸操作方向键示意图；

其中，1单杆切换，2方向调节模块，21上方向键，22右上方向键，23右方向键，24右下方向键，25下方向键，26左下方向键，27左方向键，28左上方向键，3驱动速率调节模块，31方位驱动速率调节模块，32俯仰驱动速率调节模块。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本优选实例中的无人机载光电系统触摸控制设备可以是笔记本电脑、平板电脑、智能手机或者任何便携操控台设备，均包括数据处理模块，同时该设备应该提供触摸屏和无线通讯设备。

参照图2和图3所示，本发明的虚拟操纵杆操控方法包括两种虚拟操纵杆的形式，图2所示的触摸操作球和图3所示的触摸操作方向键，本优选实施例的初始界面如图2所示，“方向控制球3”位于“触控区2”中心位置，通过图2的“单杆切换1”能够切换到图3所示的触摸操作方向键界面。

图1示出了本发明实施例提供的无人机载光电系统触摸控制设备的虚拟操纵杆控制方法流程图，该方法的步骤包括：

步骤1：根据无人机载光电系统需要进行的侦察搜索范围，通过切换键控制虚拟操纵杆采用触摸操作球和触摸操作方向键中的一种形式；其中需要进行大范围侦察搜索时，进入步骤2，采用触摸操作球形式，进行小范围侦察搜索时，进入步骤3，采用触摸操作方向键形式。

步骤2：对于触摸操作球形式，采用以下步骤进行控制：

步骤2.1：检测触摸屏方向控制球处是否有触摸信号，当有触摸信号后，进入步骤2.2，否则继续检测。

步骤2.2：跟随触摸位置移动方向控制球；以圆形触控区圆心为中心位置，检测方向控制球中心相对于中心位置的滑动偏移量和滑动方向；其中方向控制球中心相对于中心位置的坐标值表示滑动偏移量，坐标值的符号表示滑动方向；滑动偏移量表示光电系统方位、俯仰的转动速率，滑动方向表示光电系统方位、俯仰的转动方向；所述中心位置表示光电系统方位、俯仰的驱动速率为零。

本优选实例中以圆形触控区的圆心为坐标原点，建立直角坐标系，方向控制球的X坐标值表示光电系统的方位转动速率，Y坐标值表示光电系统的俯仰转动速率；X坐标为正则光电系统方位顺时针转动，为负则光电系统方位逆时针转动，Y坐标为正则光电系统俯仰向上转动，为负则光电系统俯仰向下转动。

步骤2.3：依据方向控制球中心相对于中心位置的滑动偏移量和滑动方向生成光电控制指令，通过无线通讯设备发送到无人机载光电系统实现光电系统转动方向控制；光电控制指令的类型包括光电系统方位、俯仰的转动速率，光电系统方位、俯仰的转动方向，其中滑动偏移量对应光电控制指令中的转动速率指令，滑动方向对应转动方向指令。

步骤2.4：检测触摸屏方向控制球位置处的触摸信号是否持续存在，若存在，则返回步骤2.2，若不存在，则将方向控制球移至圆形触控区中心位置，且光电系统保持当前位置。

步骤3：对于触摸操作方向键形式，采用以下步骤进行控制：

步骤3.1：检测驱动速率调节模块处的触摸信号，驱动速率调节模块分为方位驱动速率调节模块和俯仰驱动速率调节模块，根据触摸位置处对应的数据值确定光电系统方位和俯仰的转动速率。

步骤3.2：检测方向调节模块处的触摸信号，当方向调节模块中的某一方向模块处有持续的触摸信号，则依据该方向以及步骤3.1检测的转动速率，生成光电控制指令，通过无线通讯设备持续发送到无人机载光电系统实现光电系统转动方向控制。

本优选实例中的方向调节模块由八个方向键组成，控制光电系统方位、俯仰转动方向，其中：上方向键21控制光电系统俯仰向上转动，方位静止；右上方向键控制光电系统方位顺时针转动，俯仰向上转动；右方向键23控制光电系统方位顺时针转动，俯仰静止；右下方向键控制光电系统方位顺时针转动，俯仰向下转动；下方向键控制光电系统俯仰向下转动，方位静止；左下方向键控制光电系统方位逆时针转动，俯仰向下转动；左方向键控制光电系统方位逆时针转动，俯仰静止；左上方向键控制光电系统方位逆时针转动，俯仰向上转动。

步骤3.3：当方向调节模块处无触摸信号时，光电系统保持当前位置。

步骤4：返回步骤1，直至侦察搜索过程结束。

本实施例中，通过图2单杆切换将虚拟操纵杆形式切换至如图3所示的触摸操作方向键。光电系统触摸控制设备界面大部分空间需要显示图像，可供虚拟操纵杆使用的触控区空间相对有限，切换操作有效的结合了两种虚拟操纵杆形式的优点，节省了界面空间，减少了两种虚拟操纵杆形式同时显示在屏幕上的误触概率。

Claims (3)

1.一种无人机载光电系统触摸控制设备的虚拟操纵杆控制系统，特征在于：包括触控模块和数据处理模块；

所述触控模块提供触控界面，所述触控界面包括虚拟操纵杆和切换键，所述虚拟操纵杆分为触摸操作球和触摸操作方向键两种形式；通过切换键输入，数据处理模块控制虚拟操纵杆采用两种形式分别显示；

所述触摸操作球由方向控制球和圆形触控区组成；采用触摸操作球进行控制时，以圆形触控区圆心为中心位置，检测方向控制球中心相对于中心位置的滑动偏移量和滑动方向，并输入数据处理模块生成光电控制指令，发送到无人机载光电系统实现光电系统转动方向控制；其中方向控制球中心相对于中心位置的滑动偏移量对应光电控制指令中的转动速率指令，滑动方向对应转动方向指令；

所述触摸操作方向键由方向调节模块和驱动速率调节模块组成；采用触摸操作方向键进行控制时，检测驱动速率调节模块的数据值以及方向调节模块在方位和俯仰方向的数据值，输入数据处理模块生成光电控制指令，发送到无人机载光电系统实现光电系统转动方向控制。

2.根据权利要求1所述一种无人机载光电系统触摸控制设备的虚拟操纵杆控制系统，特征在于：采用触摸操作球进行控制时，方向控制球滑动偏移量的最大值是圆形触控区的半径，方向控制球只能在圆形触控区内滑动。

3.利用权利要求1所述系统进行无人机载光电系统触摸控制设备的虚拟操纵杆控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：根据无人机载光电系统需要进行的侦察搜索范围，通过切换键控制虚拟操纵杆采用触摸操作球和触摸操作方向键中的一种形式；其中需要进行大范围侦察搜索时，进入步骤2，采用触摸操作球形式，进行小范围侦察搜索时，进入步骤3，采用触摸操作方向键形式；

步骤2：对于触摸操作球形式，采用以下步骤进行控制：

步骤2.1：检测触摸屏方向控制球处是否有触摸信号，当有触摸信号后，进入步骤2.2，否则继续检测；

步骤2.2：跟随触摸位置移动方向控制球；以圆形触控区圆心为中心位置，检测方向控制球中心相对于中心位置的滑动偏移量和滑动方向；其中方向控制球中心相对于中心位置的坐标值表示滑动偏移量，坐标值的符号表示滑动方向；滑动偏移量表示光电系统方位、俯仰的转动速率，滑动方向表示光电系统方位、俯仰的转动方向；

步骤2.3：依据方向控制球中心相对于中心位置的滑动偏移量和滑动方向生成光电控制指令，发送到无人机载光电系统实现光电系统转动方向控制；其中滑动偏移量对应光电控制指令中的转动速率指令，滑动方向对应转动方向指令；

步骤2.4：检测触摸屏方向控制球位置处的触摸信号是否持续存在，若存在，则返回步骤2.2，若不存在，则将方向控制球移至圆形触控区中心位置，且光电系统保持当前位置；

步骤3：对于触摸操作方向键形式，采用以下步骤进行控制：

步骤3.1：检测驱动速率调节模块处的触摸信号，根据触摸位置处对应的数据值确定光电系统方位和俯仰的转动速率；

步骤3.2：检测方向调节模块处的触摸信号，当方向调节模块中的某一方向模块处有持续的触摸信号，则依据该方向以及步骤3.1检测的转动速率，生成光电控制指令，持续发送到无人机载光电系统实现光电系统转动方向控制；

步骤3.3：当方向调节模块处无触摸信号时，光电系统保持当前位置；

步骤4：返回步骤1，直至侦察搜索过程结束。