CN110794713A - 一种侦察型无人机光电载荷仿真训练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，包括：载荷控制设备，用于发出载荷控制指令；图像生成设备，用于生成光电载荷图像的仿真数字信号；信号处理设备，用于接收所述载荷控制设备的载荷控制指令和图像生成设备的光电载荷图像的仿真数字信号，基于载荷控制指令，对光电载荷图像中的目标进行识别跟踪和信息叠加，并反馈数据给所述图像生成设备完成光电载荷图像的驱动；图像编码设备，接收所述信号处理设备输出的光电载荷图像，完成光电载荷图像的编码及数据传输；图像显示外设，通过路由设备接收图像编码设备的图像数据，并进行解码显示。本发明系统仿真度高，操作体验感真实，能够快速培养大量高熟练度操作技术的光电载荷操作手。
Description
技术领域
本发明属于计算机模拟仿真领域，具体涉及一种光电载荷仿真训练系统，尤其涉及一种侦察型无人机光电载荷仿真训练系统。
背景技术
军用无人机具有结构精巧、隐蔽性强、使用方便、造价低廉和性能机动灵活等特点，主要用于战场侦察，电子干扰，携带集束炸弹、制导导弹等武器执行攻击性任务，以及用作空中通信中继平台、核试验取样机、核爆炸及核辐射侦察机等军用无人机作为现代空中军事力量中的一员，具有无人员伤亡、使用限制少、隐蔽性好、效费比高等特点，在现代战争中的地位和作用日渐突出。
随着军用无人机技术的日趋成熟，无人机光电载荷操作手的需求量也在不断增加，尤其是具有锁定跟踪目标功能的侦察型无人机光电载荷操作手。侦察型无人机光电载荷操作手操控技术的熟练度，在很大程度上决定了侦查任务的效率和成功率，而掌握熟练光电载荷操控技术需要进行大量的训练。如果采用真机外场实飞对无人机光电载荷操作手进行训练，需要消耗大量的时间、人力和物力成本，不仅无法保证经验不足的操作手可能造成的损失，而且在任务模拟、天气条件和时间条件上还具有一定的局限性，无法快速培养大量具有高熟练度操作技术的光电载荷操作手。以上这些问题均会严重影响侦察型无人机的实际使用。
发明内容
为了快速培养大量具有高熟练度操作技术的光电载荷操作手，本发明提供一种侦察型无人机光电载荷仿真训练系统。
根据本发明的一个方面，提供一种侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，包括：
载荷控制设备，用于发出载荷控制指令；
图像生成设备，用于生成光电载荷图像的仿真数字信号；
信号处理设备，用于接收所述载荷控制设备的载荷控制指令和图像生成设备的光电载荷图像的仿真数字信号，基于载荷控制指令，对光电载荷图像中的目标进行识别跟踪和信息叠加，并反馈数据给所述图像生成设备完成光电载荷图像的驱动；
图像编码设备，接收所述信号处理设备输出的光电载荷图像，完成光电载荷图像的编码及数据传输；
图像显示外设，通过路由设备接收图像编码设备的图像数据，并进行解码显示。
进一步地，所述信号处理设备包括中央控制单元，以及与所述中央控制单元连接的信号接入单元、供电单元、数字信号接口转换单元、图像处理单元和信号输出单元；
信号接入单元将载荷控制指令和仿真数字信号转接到中央控制单元；
供电单元为信号处理设备内部的所有单元供电；
中央控制单元用于处理载荷控制指令，控制图像处理单元的跟踪状态和多种传感器数学模型的解算，并反馈数据给图像生成设备完成光电载荷图像的驱动；
数字信号接口转换单元将图像生成设备输出的光电载荷图像的仿真数字信号转换为图像处理单元所需接口格式的数字信号；
图像处理单元接收中央控制单元的目标锁定跟踪指令，利用图像跟踪算法对光电载荷图像中的目标进行识别跟踪和信息叠加；
信号输出单元将图像处理单元输出的光电载荷图像输出给图像编码设备。
进一步地，所述图像生成设备包括显示器和图形工作站。
进一步地，所述中央控制单元包括系统状态控制模块，以及与所述系统状态控制模块连接的数据通讯模块、可见光传感器模块、红外传感器模块、激光传感器模块、伺服控制模块；
所述数据通讯模块包括指令解析单元与驱动数据发送单元，所述可见光传感器模块包括光学变焦单元与增益单元，所述红外传感器模块包括光学变焦单元、增益单元以及极性控制单元，所述激光传感器模块包括激光控制单元与计时单元，所述伺服控制模块包括平台水平方位控制单元与平台俯仰方位控制单元，所述系统状态控制模块包括状态监测单元与状态控制单元。
进一步地，所述图像处理单元包括顺序连接的数据通讯模块、数字信号采集模块、目标图像识别模块、状态信息叠加模块以及数字信号输出模块；
所述数据通讯模块包括状态指令解析单元与跟踪状态反馈单元，所述数字信号采集模块负责采集高清数字信号图像，所述目标图像识别模块包括模板提取单元、图像识别单元以及识别状态反馈单元，所述状态信息叠加模块包括状态信息翻译单元与状态信息叠加单元，所述数字信号输出模块负责生成高清数字信号图像。
进一步地，所述载荷控制设备包括显示器、控制主机以及操作杆，其中所述控制主机是一台资源可扩展的PCI架构工控机，安装有载荷控制软件模块，所述载荷控制软件模块集成光电载荷所有操作功能按键，负责载荷操作，控制指令发送以及载荷状态数据的接收显示。
进一步地，所述载荷控制软件模块包括控制指令发送模块、状态数据接收模块、图像解码显示模块以及状态信息叠加显示模块，所述图像解码显示模块包括H.265格式图像解码单元和图像显示单元，所述状态信息叠加显示模块包括状态参数翻译单元及OSD图像字符叠加单元。
进一步地，所述图像生成设备的图形工作站安装有光电载荷视景仿真软件模块和仿真训练管控终端软件模块。
进一步地，所述光电载荷视景仿真软件模块包括三维地理信息系统模块、三维模型库模块、气象环境模块、数据通信模块、无人机模型驱动模块以及光电载荷驱动控制模块，并负责与仿真训练管控终端软件模块通讯，接收和执行仿真初始条件设置指令，与信号处理设备的中央控制单元通讯，接收中央控制单元的光电载荷驱动数据，完成光电载荷视景图像的驱动，并实时输出光电载荷视景图像给数字信号接口转换单元。
进一步地，所述仿真训练管控终端软件模块包括数据通讯模块、基础操作训练模块、想定任务模块、操作和状态数据监测模块以及任务完成度考核评估模块，所述数据通讯模块包括管控指令发送单元和操作数据接收单元，所述想定任务模块包括任务区域选择单元、气象环境设定单元和侦察任务选定单元。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是本发明的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统结构示意图。
图2是本发明的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统光电载荷视景仿真软件结构图。
图3是本发明的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统仿真训练管控终端软件结构图。
图4是本发明的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统操作方法流程图。
附图标记：
1载荷控制设备，101显示器，102控制主机，103操作杆，104载荷控制软件；
2信号处理设备，201信号接入单元，2011数据通讯接口1，2012数字信号接口，2013数据通讯接口2，202供电单元，203中央控制单元，2031数据通讯模块，2032可见光传感器模块，2033红外传感器模块，2034激光传感器模块，2035伺服控制模块，2036系统状态控制模块，204数字信号接口转换单元，205图像处理单元，2051数据通讯模块，2052数字信号采集模块，2053目标图像识别模块，2054状态信息叠加模块，2055数字信号输出模块，206信号输出单元，2061数字信号接口，2062数据通讯接口；
3图像生成设备，301显示器，302图形工作站，303光电载荷视景仿真软件，304仿真训练管控终端软件，3031三维地理信息系统模块，3032三维模型库模块，3033气象环境模块，3033-1时间仿真单元，3033-2能见度仿真单元，3034数据通信模块，3034-1数据接收单元，3034-2数据发送单元，3035无人机模型驱动模块，3036光电载荷驱动控制模块，3036-1可见光视景单元，3036-2红外视景单元，3036-3伺服执行机构单元；3041数据通讯模块，3041-1管控指令发送单元，3041-2操作数据接收单元，3042基础操作训练模块，3043想定任务模块，3043-1任务区域选择单元，3043-2气象环境设定单元，3043-3侦察任务选定单元，3044操作和状态数据监测模块，3045任务完成度考核评估模块；
4图像编码设备，401数字信号接口单元，402图像编码设备，4021数字信号采集模块，4022图像编码模块，4023图像网络传输模块，403网络输出接口单元；
5图像显示外设端，501显示设备1，502显示设备2，503显示设备3。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统包括载荷控制设备、信号处理设备、图像生成设备以及图像编码设备。所述信号处理设备包括信号接入单元、供电单元、中央控制单元、数字信号转换接口单元、图像处理单元以及信号输出单元。中央控制单元通过信号接入单元获取光电载荷控制指令，用于该单元解算多种传感器的数学模型和控制图像处理单元的跟踪状态，并驱动图像生成设备完成光电载荷图像刷新；数字信号接口转换单元通过信号接入单元获取光电载荷图像数字信号，并将转换后的数字信号提供给图像处理单元；图像处理单元通过中央控制单元获取目标锁定跟踪指令，根据数字信号转换接口单元提供的光电载荷图像，利用图像跟踪算法对光电载荷图像中的目标进行识别跟踪和信息叠加；信号输出单元将图像处理单元输出的光电载荷图像输出给图像编码设备，由图像编码设备完成光电载荷图像的编码及数据传输。本发明仿真度高，采用高精度卫片、高程数据和精细三维模型构建三维仿真场景，并生成模拟的光电载荷图像，具有高仿真度的图像效果；采用基于色彩空间的图像跟踪算法，具有良好的目标跟踪效果；采用真实伺服平台控制算法，具有真实的操作体验感；采用想定任务模块，可选择多种地形、气象条件和任务模式进行训练；利用图像编码设备，完成H.265格式图像编码传输，具有网络带宽占用率小的优势，多个显示为外设可通过路由设备同时接收和显示光电载荷仿真图像。
本公开提出了一种侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，包括：
载荷控制设备，用于发出载荷控制指令；
图像生成设备，用于生成光电载荷图像的仿真数字信号；
信号处理设备，用于接收所述载荷控制设备的载荷控制指令和图像生成设备的光电载荷图像的仿真数字信号，基于载荷控制指令，对光电载荷图像中的目标进行识别跟踪和信息叠加，并反馈数据给所述图像生成设备完成光电载荷图像的驱动；
图像编码设备，接收所述信号处理设备输出的光电载荷图像，完成光电载荷图像的编码及数据传输；
图像显示外设，通过路由设备接收图像编码设备的图像数据，并进行解码显示。
所述图像生成设备包括显示器、图形工作站以及光电载荷视景仿真软件，光电载荷视景仿真软件通过显卡输出高清光电载荷仿真数字信号。
所述信号处理设备包括信号接入单元、供电单元、中央控制单元、数字信号接口转换单元、图像处理单元以及信号输出单元，信号接入单元将载荷控制设备的控制指令及图像生成设备的光电载荷仿真图像数据转接到信号处理设备，以便于集中管理；供电单元为信号处理设备内部的所有器件供电；中央控制单元用于处理载荷控制指令，控制图像处理单元的跟踪状态和多种传感器数学模型的解算，并反馈数据给图像生成设备完成光电载荷图像的驱动；数字信号接口转换单元将图像生成设备输出的光电载荷图像数字信号转换为图像处理单元所需接口格式的数字信号；图像处理单元接收中央控制单元的目标锁定跟踪指令，利用图像跟踪算法对光电载荷图像中的目标进行识别跟踪和信息叠加；信号输出单元将图像处理单元输出的光电载荷图像输出给图像编码设备，由图像编码设备完成光电载荷图像的编码及数据传输，图像显示外设端通过路由设备接收图像网络数据，并进行解码显示。
优选地，所述信号接入单元包括数据通讯接口1、数字信号接口以及数据通讯接口2，信号接入单元将所有外接设备接口接入方式统一到信号处理设备后面板，以便于集中管理。
优选地，所述中央控制单元包括数据通讯模块、可见光传感器模块、红外传感器模块、激光传感器模块、伺服控制模块以及系统状态控制模块，所述数据通讯模块包括指令解析单元与驱动数据发送单元，所述可见光传感器模块包括光学变焦单元与增益单元，所述红外传感器模块包括光学变焦单元、增益单元以及极性控制单元，所述激光传感器模块包括激光控制单元与计时单元，所述伺服控制模块包括平台水平方位控制单元与平台俯仰方位控制单元，所述系统状态控制模块包括状态监测单元与状态控制单元。
优选地，所述图像处理单元包括数据通讯模块、数字信号采集模块、目标图像识别模块、状态信息叠加模块以及数字信号输出模块，所述数据通讯模块包括状态指令解析单元与跟踪状态反馈单元，所述数字信号采集模块负责采集60Hz高清数字信号图像，所述目标图像识别模块包括模板提取单元、图像识别单元以及识别状态反馈单元，所述状态信息叠加模块包括状态信息翻译单元与状态信息叠加单元，所述数字信号输出模块负责生成30Hz高清数字信号图像。
优选地，所述信号输出单元包括数字信号接口与数据通讯接口，所述数字信号接口负责输出30Hz数字信号图像，所述数据通讯接口负责输出中央处理单元和图像处理单元的状态参数信息。
优选地，所述载荷控制设备包括显示器、控制主机以及操作杆，其中，所述控制主机是一台资源可扩展的PCI架构工控机，安装有载荷控制软件模块，所述载荷控制软件模块集成光电载荷所有操作功能按键，负责载荷操作，控制指令发送以及载荷状态数据的接收显示。
优选地，所述载荷控制软件包括控制指令发送模块、状态数据接收模块、图像解码显示模块以及状态信息叠加显示模块，所述图像解码显示模块包括H.265格式图像解码单元和图像显示单元，所述状态信息叠加显示模块包括状态参数翻译单元及OSD图像字符叠加单元。
优选地，所述图像生成设备包括显示和图形工作站，其中所述仿真工作站是一台具有双路高清数字信号输出显卡的图形工作站，安装有光电载荷视景仿真软件和仿真训练管控终端软件。
优选地，所述光电载荷视景仿真软件包括三维地理信息系统模块、三维模型库模块、气象环境模块、数据通信模块、无人机模型驱动模块以及光电载荷驱动控制模块，并负责与仿真训练管控终端软件通讯，接收和执行仿真初始条件设置指令，与信号处理设备的中央控制单元通讯，接收中央控制单元的光电载荷驱动数据，完成光电载荷视景图像的驱动，并实时输出光电载荷视景图像给数字信号接口转换单元。
优选地，所述仿真训练管控终端软件包括数据通讯模块、基础操作训练模块、想定任务模块、操作和状态数据监测模块以及任务完成度考核评估模块，所述数据通讯模块包括管控指令发送单元和操作数据接收单元，所述想定任务模块包括任务区域选择单元、气象环境设定单元和侦察任务选定单元。
优选地，所述图像编码设备包括数字信号接口单元、图像编码设备以及网络输出接口单元，其中，图像编码设备，具有数字信号采集模块、图像编码模块以及图像网络传输模块。
优选地，所述图像显示外设包括多个显示设备，每个显示设备包括显示器、主机以及图像显示软件，所述图像显示软件包括图像解码模块、图像显示模块以及OSD图像字符叠加模块。
本发明的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统操作方法，包括：
步骤一、启动仿真训练系统所有设备及设备端软件；
步骤二、教练员根据学员训练的进度，选择是否想定任务对其进行训练；
步骤三、若选择想定任务，则按想定任务设置流程依次选择培训任务区域，设定气象环境和选定侦察任务，并加载想定任务视景。若选择不想定任务，则默认进行基础操作训练，系统自动按照缺省任务区域、气象环境进行设定，并加载基础操作训练视景；
步骤四、若想定任务视景加载完，则按照想定任务要求，在规定时间范围内开始执行侦查任务。若基础操作训练视景加载完，则按照基础操作训练引导，开始光电载荷的基础操作训练；
步骤五、仿真训练管控终端软件收集操作手的操作数据，在训练任务结束后，自动评估操作训练的完成度；
步骤六、教练员根据想定任务或操作训练的完成度指标，对操作手的训练成绩进行综合评分，判断操作手是否通过训练；
步骤七、关闭仿真训练系统所有软件和设备，结束培训。
优选地，仿真训练管控终端软件具有基础操作训练，想定任务训练两种训练模式。
优选地，仿真训练管控终端软件具有收集操作手操作数据，自动评估操作训练完成度的功能。
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
以下结合附图对本发明做进一步说明。本实施例的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统包括：载荷控制设备1，信号处理设备2，图像生成设备3，图像编码设备4，图像显示外设5。
载荷控制设备1包括显示器101，控制主机102，操作杆103，载荷控制软件104。显示器101用于显示载荷控制软件104；控制主机102为资源可扩展的PCI架构工控机；操作杆103为Hotas Warthog A10C飞行摇杆，其控制信号由载荷控制软件104采集；载荷控制软件104将摇杆指令及控制信号转换成光电载荷操控指令，并发送给中央控制单元203。
信号处理设备2包括信号接入单元201，供电单元202，中央控制单元203，数字信号接口转换单元204，图像处理单元205，信号输出单元206。信号接入单元201包括数据通讯接口1 2011、数字信号接口2012和数据通讯接口2 2013，将所有外设接口接入方式统一到处理设备后面板，便于统一管理。
供电单元202为信号处理设备2内所有的器件供电。中央控制单元203包括数据通讯模块2031、可见光传感器模块2032、红外传感器模块2033、激光传感器模块2034、伺服控制模块2035和系统状态控制模块2036，采用Cyclone系列FPGA开发板，通过数据通讯模块2031接收载荷控制软件104发送的控制指令，结合系统状态控制模块2036控制图像处理单元205对目标进行图像跟踪，根据图像跟踪坐标和伺服控制模块2035生成伺服驱动数据，利用多种传感器数学模型2032～2034完成光电载荷传感器仿真，最后将传感器数据和伺服驱动数据回传给光电载荷视景仿真软件303。
数字信号接口转换单元204为HDMI转SDI转换器，将光电载荷视景仿真软件303输出的光电载荷图像HDMI数字信号转换为图像处理单元205所需接口格式的SDI数字信号。
图像处理单元205包括数据通讯模块2051、数字信号采集模块2052、目标图像识别模块2053、状态信息叠加模块2054和数字信号输出模块2055，采用DM8148核心的开发板，通过数字信号采集模块2052采集载荷图像，根据数据通讯模块2051接收到的跟踪指令，利用目标图像识别模块2053对目标进行识别跟踪，利用状态信息叠加模块2054将状态信息叠加到载荷图像，最终由数字信号输出模块2055将载荷图像输出，由数据通讯模块将跟踪坐标反馈给中央控制单元203。信号输出单元206包括数字信号接口2061和数据通讯接口2062，将HDMI数字信号接口2061和Serial数据通讯接口2062集成到处理设备前面板。
图像生成设备3包括显示器301，图形工作站302，光电载荷视景仿真软件303，仿真训练管控终端软件304。显示器301用于显示仿真训练管控终端软件界面；图形工作站302为具有双路高清数字信号输出显卡的图形工作站；光电载荷视景仿真软件303包括三维地理信息系统模块3031、三维模型库模块3032、气象环境模块3033、数据通信模块3034、无人机模型驱动模块3035以及光电载荷驱动控制模块3036，其中，气象环境模块3033包括时间仿真单元3033-1和能见度仿真单元3033-2，数据通信模块3034包括数据接收单元3034-1和数据发送单元3034-2，光电载荷驱动控制模块3036包括可见光视景单元3036-1、红外视景单元3036-2和伺服执行机构单元3036-3；仿真训练管控终端软件304包括数据通讯模块3041、基础操作训练模块3042、想定任务模块3043、操作和状态数据监测模块3044以及任务完成度考核评估模块3045，其中，数据通讯模块3041包括管控指令发送单元3041-1和操作数据接收单元3041-2，想定任务模块3043包括任务区域选择单元3043-1、气象环境设定单元3043-2和侦察任务选定单元3043-3。
图像编码设备4包括数字信号接口单元401、图像编码设备402和网络输出接口单元403，其中，图像编码设备402包括数字信号采集模块4021、图像编码模块4022和图像网络传输模块4023。
图像显示外设端5包括多个显示设备501～503，每个显示设备都是由显示器和主机构成，主机安装有图像显示软件。
该操作方法的具体实施：
一、参照图1，首先启动各个设备及设备的安装软件。
二、参照图1，载荷控制设备1通过数据通讯接口1 2011将载荷控制软件104的控制指令发送给中央控制单元203处理。
三、参照图1，图像生成设备3通过数字信号接口2012，将光电载荷视景仿真软件303的光电载荷仿真图像输入给信号接入单元201，再经过数字信号接口转换单元204将数字信号传递给图像处理单元205，图像生成设备3通过数据通讯接口2 2013与中央控制单元203进行状态数据交互，发送状态参数和接收控制指令。
四、参照图1，信号处理设备2通过中央控制单元203，利用多个传感器数学模型、伺服控制模块2035和系统状态控制模块2036处理载荷控制指令，图像处理单元205通过数字信号接口转换单元204接收光电载荷仿真图像，并利用目标图像识别模块2053进行目标识别和跟踪，信号处理单元206将经过状态信息叠加模块2054处理后光电载荷仿真图像通过数字信号接口2061输出给图像编码设备4。
五、参照图1，图像编码设备4利用图像编码设备402对光电载荷仿真图像进行编码，并输出到路由设备。
1、教练员根据学员训练的进度，选择是否想定任务对其进行训练；
2、若选择想定任务，则按想定任务设置流程依次选择培训任务区域，设定气象环境和选定侦察任务，并加载想定任务视景。若选择不想定任务，则默认进行基础操作训练，系统自动按照缺省任务区域、气象环境进行设定，并加载基础操作训练视景；
3、若想定任务视景加载完，则按照想定任务要求，在规定时间范围内开始执行侦查任务。若基础操作训练视景加载完，则按照基础操作训练引导，开始光电载荷的基础操作训练；
4、仿真训练管控终端软件收集操作手的操作数据，在训练任务结束后，自动评估操作训练的完成度；
5、教练员根据想定任务或操作训练的完成度指标，对操作手的训练成绩进行综合评分，判断操作手是否通过训练；
六、关闭仿真训练系统所有软件和设备，结束培训。
本发明仿真度高，采用高精度卫片、高程数据和精细三维模型构建三维仿真场景，并生成模拟的光电载荷图像，具有高仿真度的图像效果；采用基于色彩空间的图像跟踪算法，具有良好的目标跟踪效果；采用真实伺服平台控制算法，具有真实的操作体验感；采用想定任务模块，可选择多种地形、气象条件和任务模式进行训练；利用图像编码设备，完成H.265格式图像编码传输，具有网络带宽占用率小的优势，多个显示为外设可通过路由设备同时接收和显示光电载荷仿真图像。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，其特征在于，包括：
载荷控制设备，用于发出载荷控制指令；
图像生成设备，用于生成光电载荷图像的仿真数字信号；
信号处理设备，用于接收所述载荷控制设备的载荷控制指令和图像生成设备的光电载荷图像的仿真数字信号，基于载荷控制指令，对光电载荷图像中的目标进行识别跟踪和信息叠加，并反馈数据给所述图像生成设备完成光电载荷图像的驱动；
图像编码设备，接收所述信号处理设备输出的光电载荷图像，完成光电载荷图像的编码及数据传输；
图像显示外设，通过路由设备接收图像编码设备的图像数据，并进行解码显示。
2.根据权利要求1所述的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，其特征在于，所述信号处理设备包括中央控制单元，以及与所述中央控制单元连接的信号接入单元、供电单元、数字信号接口转换单元、图像处理单元和信号输出单元；
信号接入单元将载荷控制指令和仿真数字信号转接到中央控制单元；
供电单元为信号处理设备内部的所有单元供电；
中央控制单元用于处理载荷控制指令，控制图像处理单元的跟踪状态和多种传感器数学模型的解算，并反馈数据给图像生成设备完成光电载荷图像的驱动；
数字信号接口转换单元将图像生成设备输出的光电载荷图像的仿真数字信号转换为图像处理单元所需接口格式的数字信号；
图像处理单元接收中央控制单元的目标锁定跟踪指令，利用图像跟踪算法对光电载荷图像中的目标进行识别跟踪和信息叠加；
信号输出单元将图像处理单元输出的光电载荷图像输出给图像编码设备。
3.根据权利要求1所述的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，其特征在于，所述图像生成设备包括显示器和图形工作站。
4.根据权利要求1所述的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，其特征在于，所述中央控制单元包括系统状态控制模块，以及与所述系统状态控制模块连接的数据通讯模块、可见光传感器模块、红外传感器模块、激光传感器模块、伺服控制模块；
所述数据通讯模块包括指令解析单元与驱动数据发送单元，所述可见光传感器模块包括光学变焦单元与增益单元，所述红外传感器模块包括光学变焦单元、增益单元以及极性控制单元，所述激光传感器模块包括激光控制单元与计时单元，所述伺服控制模块包括平台水平方位控制单元与平台俯仰方位控制单元，所述系统状态控制模块包括状态监测单元与状态控制单元。
5.根据权利要求1所述的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，其特征在于，所述图像处理单元包括顺序连接的数据通讯模块、数字信号采集模块、目标图像识别模块、状态信息叠加模块以及数字信号输出模块；
所述数据通讯模块包括状态指令解析单元与跟踪状态反馈单元，所述数字信号采集模块负责采集高清数字信号图像，所述目标图像识别模块包括模板提取单元、图像识别单元以及识别状态反馈单元，所述状态信息叠加模块包括状态信息翻译单元与状态信息叠加单元，所述数字信号输出模块负责生成高清数字信号图像。
6.根据权利要求1所述的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，其特征在于，所述载荷控制设备包括显示器、控制主机以及操作杆，其中所述控制主机是一台资源可扩展的PCI架构工控机，安装有载荷控制软件模块，所述载荷控制软件模块集成光电载荷所有操作功能按键，负责载荷操作，控制指令发送以及载荷状态数据的接收显示。
7.根据权利要求6所述的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，其特征在于，所述载荷控制软件模块包括控制指令发送模块、状态数据接收模块、图像解码显示模块以及状态信息叠加显示模块，所述图像解码显示模块包括H.265格式图像解码单元和图像显示单元，所述状态信息叠加显示模块包括状态参数翻译单元及OSD图像字符叠加单元。
8.根据权利要求3所述的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，其特征在于，所述图像生成设备的图形工作站安装有光电载荷视景仿真软件模块和仿真训练管控终端软件模块。
9.根据权利要求8所述的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，其特征在于，所述光电载荷视景仿真软件模块包括三维地理信息系统模块、三维模型库模块、气象环境模块、数据通信模块、无人机模型驱动模块以及光电载荷驱动控制模块，并负责与仿真训练管控终端软件模块通讯，接收和执行仿真初始条件设置指令，与信号处理设备的中央控制单元通讯，接收中央控制单元的光电载荷驱动数据，完成光电载荷视景图像的驱动，并实时输出光电载荷视景图像给数字信号接口转换单元。
10.根据权利要求8所述的侦察型无人机光电载荷仿真训练系统，其特征在于，所述仿真训练管控终端软件模块包括数据通讯模块、基础操作训练模块、想定任务模块、操作和状态数据监测模块以及任务完成度考核评估模块，所述数据通讯模块包括管控指令发送单元和操作数据接收单元，所述想定任务模块包括任务区域选择单元、气象环境设定单元和侦察任务选定单元。
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|---|---|
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111653149A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-11 | 四川省天域航通科技有限公司 | 一种大型货运无人机仿真训练系统 |
| CN111891385A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-06 | 长沙神弓信息科技有限公司 | 一种无人机定位模块测试系统 |
| CN113253628A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-13 | 中国人民解放军空军预警学院 | 一种无人机攻击移动目标俯冲飞行半实物仿真系统及方法 |
| KR20210126865A (ko) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | 한국항공우주산업 주식회사 | 무인항공기용 영상감지기 모의구동 시스템 및 방법 |
| CN115906537A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-04-04 | 南京航空航天大学 | 一种基于3d视景的无人机光电载荷仿真系统 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2114460C1 (ru) * | 1997-07-29 | 1998-06-27 | Александр Васильевич Фирсов | Способ выполнения тренировочного полета и устройство для его реализации |
| CN1621781A (zh) * | 2003-11-28 | 2005-06-01 | 中国科学院光电技术研究所 | 用于光电经纬仪的目标仿真方法 |
| CN102695041A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-09-26 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 高分辨率的实时无线图像传输功能的无人机载荷装置 |
| CN104933302A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-23 | 天津航天中为数据系统科技有限公司 | 一种无人机载荷航空遥感仿真实现方法以及系统 |
| CN105373011A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-03-02 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 检测光电跟踪设备的实时仿真系统和计算机 |
| CN105828043A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-08-03 | 铱格斯曼航空科技集团有限公司 | 一种无人机视频远程传输系统 |
| CN107390545A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-24 | 彩虹无人机科技有限公司 | 一种无人机及其载荷的仿真训练系统 |
| WO2018002910A1 (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-04 | Cognata Ltd. | Realistic 3d virtual world creation and simulation for training automated driving systems |
| CN107798947A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-03-13 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种作战型无人机模拟训练系统及操作方法 |
| CN108154523A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-12 | 北京航空航天大学 | 一种机载光电平台中的实时目标跟踪系统及方法 |
| CN110262564A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-09-20 | 安徽翔翼智能科技有限公司 | 一种小型化任务载荷系统、软件及挂载装置 |
-
2019
- 2019-12-04 CN CN201911228476.XA patent/CN110794713A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2114460C1 (ru) * | 1997-07-29 | 1998-06-27 | Александр Васильевич Фирсов | Способ выполнения тренировочного полета и устройство для его реализации |
| CN1621781A (zh) * | 2003-11-28 | 2005-06-01 | 中国科学院光电技术研究所 | 用于光电经纬仪的目标仿真方法 |
| CN102695041A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-09-26 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 高分辨率的实时无线图像传输功能的无人机载荷装置 |
| CN104933302A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-23 | 天津航天中为数据系统科技有限公司 | 一种无人机载荷航空遥感仿真实现方法以及系统 |
| CN105373011A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-03-02 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 检测光电跟踪设备的实时仿真系统和计算机 |
| CN105828043A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-08-03 | 铱格斯曼航空科技集团有限公司 | 一种无人机视频远程传输系统 |
| WO2018002910A1 (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-04 | Cognata Ltd. | Realistic 3d virtual world creation and simulation for training automated driving systems |
| CN107390545A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-24 | 彩虹无人机科技有限公司 | 一种无人机及其载荷的仿真训练系统 |
| CN107798947A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-03-13 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种作战型无人机模拟训练系统及操作方法 |
| CN108154523A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-12 | 北京航空航天大学 | 一种机载光电平台中的实时目标跟踪系统及方法 |
| CN110262564A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-09-20 | 安徽翔翼智能科技有限公司 | 一种小型化任务载荷系统、软件及挂载装置 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 丁楠 等: "基于FPGA和DSP的光电吊舱控制系统设计与实现", 导航与控制 * |
| 于鲲 等: "面向监视侦查的光电探测场景仿真系统总体设计", 激光与红外 * |
| 叶涛 等: "基于FPGA 的无人机光电吊舱控制系统设计实现", 自动化仪表 * |
| 叶涛: "基于FPGA的无人机光电吊舱控制系统设计与实现", 中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210126865A (ko) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | 한국항공우주산업 주식회사 | 무인항공기용 영상감지기 모의구동 시스템 및 방법 |
| KR102369171B1 (ko) | 2020-04-13 | 2022-03-03 | 한국항공우주산업 주식회사 | 무인항공기용 영상감지기 모의구동 시스템 및 방법 |
| CN111653149A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-11 | 四川省天域航通科技有限公司 | 一种大型货运无人机仿真训练系统 |
| CN111891385A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-06 | 长沙神弓信息科技有限公司 | 一种无人机定位模块测试系统 |
| CN113253628A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-13 | 中国人民解放军空军预警学院 | 一种无人机攻击移动目标俯冲飞行半实物仿真系统及方法 |
| CN115906537A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-04-04 | 南京航空航天大学 | 一种基于3d视景的无人机光电载荷仿真系统 |
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