CN108279009A - 一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统，包括地面控制站、中央处理器和通用航空机载设备，所述地面控制站包括移动通信模块、延时补偿模块、服务质量设计模块、人机交互模块和遥感操控模块，且地面控制站的输出端通过4G通信模块与中央处理器的输入端连接。本发明由地面控制站和通用航空机载设备组成，并通过移动通信模块、延时补偿模块、服务质量设计模块、人机交互模块和遥感操控模块以及磁罗盘模块、监控数据模块、光电荷载模块、卫星定位模块、视觉处理模块和微惯性测量模块MSINS的作用，可保障本通用航空导航系统运行的稳定性，且其抗干扰性强、适用范围广、造价较低、适宜大范围推广。

Description

一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统
技术领域
本发明涉及航空导航技术领域，具体为一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统。
背景技术
通用航空是指使用民用航空器从事公共航空运输以外的民用航空活动，包括从事工业、农业、林业、渔业和建筑业的作业飞行以及医疗卫生、抢险救灾、气象探测、海洋监测、科学实验、教育训练、文化体育等方面的飞行活动，是以通用航空飞行活动为核心，涵盖通用航空器研发制造、市场运营、综合保障以及延伸服务等全产业链的战略性新兴产业体系，通用航空应用范围十分广泛，其经营通用航空经营许可管理规定可分为四大类：一、甲类：通用航包机飞行、石油服务、直升机引航、医疗救护、商用驾驶员执照培训；二、乙类：空中游览、直升机机外载荷飞行、人工降水、航空探矿、航空摄影、海洋监测、渔业飞行、城市消防、空中巡查、电力作业、航空器代管、跳伞飞行服务；三、丙类：私用驾驶员执照培训、航空护林、航空喷洒（撒）、空中拍照、空中广告、科学实验、气象探测；四、丁类：使用具有标准适航证的载人自由气球、飞艇开展空中游览、使用具有特殊适航证的航空器开展航空表演飞行、个人娱乐飞行、运动驾驶员执照培训、航空喷洒（撒）、电力作业等经营项目；而通用航空在使用过程中离不开通信网络的使用，但现有的通用航空导航系统运行的稳定性、抗干扰性较差，限制了通用航空的使用范围，为此，我们提出一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统，包括地面控制站、中央处理器和通用航空机载设备，所述地面控制站包括移动通信模块、延时补偿模块、服务质量设计模块、人机交互模块和遥感操控模块，且地面控制站的输出端通过4G通信模块与中央处理器的输入端连接，所述中央处理器的输出端通过4G通信模块与通用航空机载设备的输入端连接，且通用航空机载设备包括磁罗盘模块、监控数据模块、光电荷载模块、卫星定位模块、视觉处理模块和微惯性测量模块MSINS。
优选的，所述延时补偿模块接收来自上行的手动操作模块、有效载荷操作模块、任务指令控制模块的指令信息并对其进行延时补偿，以减弱延时对整个控制回路的影响，确保通用航空机载设备回路的稳定性。
优选的，所述遥感操控模块包括键盘、鼠标、飞行摇杆、飞行油门、多段开关和按钮。
优选的，所述磁罗盘模块采用单个三轴磁罗盘。
优选的，所述监控数据模块包括上行数据和下行数据，且上行数据包括飞控指令和任务控制指令，下行数据包括定位数据、高度、速度、航向、姿态、电压、油耗、数据链状态以及任务状态数据。
优选的，所述光电载荷模块包括可拆装的可见光相机和不可见光相机，且通用航空机载设备内装有负责方位角转动的第一电动机、负责俯仰角转动的第二电动机以及负责滚转角转动的第三电机，同时方位角可连续旋转360°，第二电动机和第三电机上设有限位开关，且第二电动机和第三电机的俯仰角限位均为-90°～+90°之间，第二电动机和第三电机的滚转角限位均为-45°～+45°之间。
优选的，所述卫星定位模块由北斗RNSS模块、GPS模块和GLONASS模块组成，且GPS模块由GPS接收天线、GPS接收器以及串行传输接口组成。
优选的，所述微惯性测量模块MSINS由X轴MEMS陀螺仪、Y轴MEMS陀螺仪、Z轴MEMS陀螺仪、X轴MEMS加速度计、Y轴MEMS加速度计、Z轴MEMS加速度计、MSINS运算放大器、MSINS A/D转换器、微处理器、串行传输接口依次连接组成，其中，MEMS陀螺仪和MEMS加速度计输出角速度和线加速度的模拟信号，经过MSINS运算放大器和MSINS A/D转换器转化为数字信号，通过数据传输接口单元送给通用航空机载设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明由地面控制站和通用航空机载设备组成，并通过移动通信模块、延时补偿模块、服务质量设计模块、人机交互模块和遥感操控模块以及磁罗盘模块、监控数据模块、光电荷载模块、卫星定位模块、视觉处理模块和微惯性测量模块MSINS的作用，可保障本通用航空导航系统运行的稳定性，且其抗干扰性强、适用范围广、造价较低、适宜大范围推广。
附图说明
图1为本发明系统原理示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1，一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统，包括地面控制站、中央处理器和通用航空机载设备，所述地面控制站包括移动通信模块、延时补偿模块、服务质量设计模块、人机交互模块和遥感操控模块，且地面控制站的输出端通过4G通信模块与中央处理器的输入端连接，所述中央处理器的输出端通过4G通信模块与通用航空机载设备的输入端连接，且通用航空机载设备包括磁罗盘模块、监控数据模块、光电荷载模块、卫星定位模块、视觉处理模块和微惯性测量模块MSINS。
延时补偿模块接收来自上行的手动操作模块、有效载荷操作模块、任务指令控制模块的指令信息并对其进行延时补偿，以减弱延时对整个控制回路的影响，确保通用航空机载设备回路的稳定性。
遥感操控模块包括键盘、鼠标、飞行摇杆、飞行油门、多段开关和按钮。
磁罗盘模块采用单个三轴磁罗盘。
监控数据模块包括上行数据和下行数据，且上行数据包括飞控指令和任务控制指令，下行数据包括定位数据、高度、速度、航向、姿态、电压、油耗、数据链状态以及任务状态数据。
光电载荷模块包括可拆装的可见光相机和不可见光相机，且通用航空机载设备内装有负责方位角转动的第一电动机、负责俯仰角转动的第二电动机以及负责滚转角转动的第三电机，同时方位角可连续旋转360°，第二电动机和第三电机上设有限位开关，且第二电动机和第三电机的俯仰角限位均为-90°～+90°之间，第二电动机和第三电机的滚转角限位均为-45°～+45°之间。
卫星定位模块由北斗RNSS模块、GPS模块和GLONASS模块组成，且GPS模块由GPS接收天线、GPS接收器以及串行传输接口组成。
微惯性测量模块MSINS由X轴MEMS陀螺仪、Y轴MEMS陀螺仪、Z轴MEMS陀螺仪、X轴MEMS加速度计、Y轴MEMS加速度计、Z轴MEMS加速度计、MSINS运算放大器、MSINS A/D转换器、微处理器、串行传输接口依次连接组成，其中，MEMS陀螺仪和MEMS加速度计输出角速度和线加速度的模拟信号，经过MSINS运算放大器和MSINS A/D转换器转化为数字信号，通过数据传输接口单元送给通用航空机载设备。
使用时，由地面控制站和通用航空机载设备组成，并通过移动通信模块、延时补偿模块、服务质量设计模块、人机交互模块和遥感操控模块以及磁罗盘模块、监控数据模块、光电荷载模块、卫星定位模块、视觉处理模块和微惯性测量模块MSINS的作用，可保障本通用航空导航系统运行的稳定性，且其抗干扰性强、适用范围广、造价较低、适宜大范围推广。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统，包括地面控制站、中央处理器和通用航空机载设备，其特征在于：所述地面控制站包括移动通信模块、延时补偿模块、服务质量设计模块、人机交互模块和遥感操控模块，且地面控制站的输出端通过4G通信模块与中央处理器的输入端连接，所述中央处理器的输出端通过4G通信模块与通用航空机载设备的输入端连接，且通用航空机载设备包括磁罗盘模块、监控数据模块、光电荷载模块、卫星定位模块、视觉处理模块和微惯性测量模块MSINS。
2.根据权利要求1所述的一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统，其特征在于：所述延时补偿模块接收来自上行的手动操作模块、有效载荷操作模块、任务指令控制模块的指令信息并对其进行延时补偿，以减弱延时对整个控制回路的影响，确保通用航空机载设备回路的稳定性。
3.根据权利要求1所述的一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统，其特征在于：所述遥感操控模块包括键盘、鼠标、飞行摇杆、飞行油门、多段开关和按钮。
4.根据权利要求1所述的一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统，其特征在于：所述磁罗盘模块采用单个三轴磁罗盘。
5.根据权利要求1所述的一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统，其特征在于：所述监控数据模块包括上行数据和下行数据，且上行数据包括飞控指令和任务控制指令，下行数据包括定位数据、高度、速度、航向、姿态、电压、油耗、数据链状态以及任务状态数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统，其特征在于：所述光电载荷模块包括可拆装的可见光相机和不可见光相机，且通用航空机载设备内装有负责方位角转动的第一电动机、负责俯仰角转动的第二电动机以及负责滚转角转动的第三电机，同时方位角可连续旋转360°，第二电动机和第三电机上设有限位开关，且第二电动机和第三电机的俯仰角限位均为-90°～+90°之间，第二电动机和第三电机的滚转角限位均为-45°～+45°之间。
7.根据权利要求1所述的一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统，其特征在于：所述卫星定位模块由北斗RNSS模块、GPS模块和GLONASS模块组成，且GPS模块由GPS接收天线、GPS接收器以及串行传输接口组成。
8.根据权利要求1所述的一种基于地面移动通信网络的通用航空导航系统，其特征在于：所述微惯性测量模块MSINS由X轴MEMS陀螺仪、Y轴MEMS陀螺仪、Z轴MEMS陀螺仪、X轴MEMS加速度计、Y轴MEMS加速度计、Z轴MEMS加速度计、MSINS运算放大器、MSINS A/D转换器、微处理器、串行传输接口依次连接组成，其中，MEMS陀螺仪和MEMS加速度计输出角速度和线加速度的模拟信号，经过MSINS运算放大器和MSINS A/D转换器转化为数字信号，通过数据传输接口单元送给通用航空机载设备。
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CN113411509A (zh) * 2021-06-15 2021-09-17 西安微电子技术研究所 一种星载自主视觉处理系统

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