CN112526981A - 基于soc系统的无人车手持显控终端 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了基于SOC系统的无人车手持显控终端，包括显示触摸单元、主处理板、控制面板、供电模块，显示触摸单元包括显示组件和触摸组件，显示组件包括LCD显示器及与LCD显示器相连背光控制板，触摸组件包括电容式触摸屏和触摸屏控制板，主处理板包括CPU模块、以太网电路模块、RS232电平转换模块、USB接口模块、语音模块、视频转换模块，语音模块通过音频接口与外部耳麦相连，CPU模块通过以太网电路模块与外部电台相连，控制面板摇杆、按键、旋钮开关、指示灯。本发明将视频解码显示、语音识别、遥控驾驶、地图路径规划、自主驾驶、电源管理功能集成一体，功能全面，尤其是H.265视频解码、语音识别和自主驾驶功能，满足了手持显示终端的实时性和智能化需求。

Description

基于SOC系统的无人车手持显控终端

技术领域

本发明涉及基于SOC系统的无人车手持显控终端，属于显控设备的技术领域。

背景技术

随着无人控制技术的迅猛发展，无人车及无人车控制设备在地面武器装备中得到初步的发展和应用。操控员通过控制设备上的按键、旋钮、摇杆等部件发出指令对无人车进行控制。传统地无人车控制终端由多个功能设备组成，便携和机动性能较差，越来越多的手持式设备实现了轻量化设计，但功能相对单一，无法同时具备当前装备发展所需要的实时图像显示、车辆遥控、地图路径规划、语音识别等功能。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，针对传统手持终端体积大、功能单一等问题，提出基于SOC系统的无人车手持显控终端。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于SOC系统的无人车手持显控终端，

包括显示触摸单元、主处理板、控制面板、供电模块，所述显示触摸单元包括显示组件和触摸组件，所述主处理板分别与所述显示触摸单元、所述控制面板、所述供电模块相连，

所述显示组件包括LCD显示器及与所述LCD显示器相连背光控制板，所述触摸组件包括电容式触摸屏和触摸屏控制板，

所述主处理板包括CPU模块、以太网电路模块、RS232电平转换模块、USB接口模块、语音模块、视频转换模块，所述语音模块通过音频接口与外部耳麦相连，所述CPU模块通过以太网电路模块与外部电台相连，

所述控制面板摇杆、按键、旋钮开关、指示灯。

优选地，所述CPU模块包括实时视频解码显控、语音识别控制、遥控驾驶控制、路径规划及自主驾驶控制、及电池供电管理控制，

所述实时视频解码显控：无人车摄像头视频信号通过以太网电路模块进入主处理板的CPU模块，经过CPU模块的解码、编码处理变换成HDMI视频信号，QT作图软件生成的本地信号与外部摄像头信号进行叠加，之后经过视频转换芯片转为LVDS信号，LVDS视频信号进入LCD显示器进行画面显示，通过控制面板可以对无人车上的多路摄像头信号进行切换显示，

所述语音识别功能：通过外部耳麦进行语音指令的输入，语音模块完成语音和文本数据库建立、特征提取、声学模型建立，通过对语音指令进行解码和算法转换，得到以太网络通讯格式数据，通过电台发送给无人车，实现对无人车的指令控制，

所述遥控驾驶功能：在遥控驾驶状态下，通过语音、操控面板上的摇杆、旋钮开关、按键以及电容式触摸屏进行无人车的控制，CPU模块对控制信息进行处理并通过电台传输给无人车，

所述路径规划及自主驾驶控制：对行驶的路径点进行标定并进行连接，将路径数据进行保存，在地图上加载保存的全局路径，在无人平台机动参数配置页面进行参数配置，无人车按照规划的路径和参数实现自主行驶，

所述电池供电管理控制：供电模块的电池管理板具备电池充放电管理，通过控制面板选择由系统电池或自带锂电池进行供电，经电池管理板进行电压转换后生成各元器件的工作电源，CPU模块通过RS232接口与电池管理板相连实时监测电池电量。

优选地，所述显示组件通过以太网总线接收并显示无人车状态参数，无人车状态参数包括速度、驻车状态、荷电容量、动力电池电流、发电机组发电电流、航向、俯仰、侧倾、油量、电池故障信息、通讯设备信号。

本发明的有益效果主要体现在：

1.将视频解码显示、语音识别、遥控驾驶、地图路径规划、自主驾驶、电源管理功能集成一体，功能全面，尤其是H.265视频解码、语音识别和自主驾驶功能，满足了手持显示终端的实时性和智能化需求。

2.具备触摸控制与面板控制，操控性更优，满足多视角视频切换及驾驶控制相配合需求，操控更流畅高效，较为便捷。

3.集成化程度非常高，通讯流畅高效，便于携带。

附图说明

图1是本发明基于SOC系统的无人车手持显控终端的系统原理框架示意图。

图2是本发明基于SOC系统的无人车手持显控终端中主处理板的框架示意图。

图3是本发明基于SOC系统的无人车手持显控终端中实时视频解码显控的框架图。

图4是本发明基于SOC系统的无人车手持显控终端的通讯框架结构图。

具体实施方式

本发明提供基于SOC系统的无人车手持显控终端。以下结合附图对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。

本发明提供了一种无人车手持显控终端，如图1至图4所示，包括由显示组件和触摸组件组成的显示触摸单元、主处理板、操控面板、由电池和电池管理板组成的供电模块。主处理板主要完成运行操作系统，本地图形画面生成，LCD显示驱动与背光控制，H.265视频解码，音频信号解码，语音指令转换，摇杆及按键信号的采集与控制，供电模块的管理与控制，触摸屏模块的通讯控制，以太网总线管理。

显示组件包括LCD显示器和背光控制板，所述背光控制板控制连接LCD显示器，触摸组件包括电容式触摸屏和触摸屏控制板，所述触摸屏控制板控制连接电容触摸屏，主处理板包括CPU模块、以太网电路模块、RS232电平转换模块、USB接口模块、语音模块、视频转换模块。操控面板包括摇杆，按键，旋钮开关，指示灯；语音模块通过音频接口与外部耳麦相连；LCD显示器分别与视频转换模块和背光控制板相连；CPU模块通过以太网接口与外部电台相连。触摸屏选用电容式触摸屏，电容触摸屏针对不同的功能具有对应的UI界面。电池管理板用于对电池充放电进行管理，选用大容量低温电池，满足低温使用环境及续航要求；选用指控型操纵杆，操作便捷，体积小、重量轻；选用高分辨率，高对比度，宽温工作显示器，提升图像显示效果，适应低温工作环境；操控面板上的摇杆、按键及旋钮可以快捷的完成视频地图切换，无人车的驾驶、档位选择及菜单控制。

采用8寸1280*720像素的LCD显示屏，图像清晰，并具备保护框架，工作温度-43℃～+55℃，满足环境较为恶劣地区使用时的稳定性。

如图1所示，为原理框图，其中，显示触摸单元主要用于不同UI界面的触控控制，而操控面板具备两个操纵杆和若干快捷开关，能实现显示触摸单元的UI界面切换，同时满足无人车运行控制及快捷控制键需求，快捷控制键为按钮式，具备硬件稳定性。

如图2所示，为主处理板原理框图，其采用Hi3559A最小系统，满足通讯稳定性和低延迟需求，确保通讯稳定流畅。

如图3所示，为内置显控软件，其包括画面显示系统初始化模块、与通讯控制软件内部通讯的内部通讯处理模块、用户管理画面处理模块、车辆管理画面处理模块、日志管理画面处理模块、平台操控画面处理模块、平台画面处理模块、底盘数据显示及控制处理模块、自主计算机数据显示及控制处理模块。

其中画面显示系统初始化模块包括QT画面显示环境初始化、字体初始化、子界面初始化，内部通讯处理模块包括发送底盘控制数据、自主控制数据、系统状态控制数据，和接收按键数据、网络数据及通讯控制状态数据。

平台操控画面处理模块包括底盘使能、战车设置、上电控制、视频切换、动力控制、档位设置、操作模式、灯光控制。

平台操控画面处理模块包括地图拖动、地图缩放、地图测量、地图标绘、路径点、实时导航。

如此满足显示终端的各项显示显控需求。

如图4所示，为通讯控制，具体包括系统初始化模块、按键采集模块、操纵杆处理模块、电池板通讯处理模块、画面显示输出控制模块、与画面显示软件的内部通讯处理模块、与外部设备的网络通讯处理模块、视频解码显示模块、音频编解码交互处理模块。

其中，系统初始化模块包括多媒体综合控制硬件初始化、显示输出硬件初始化、视频解码硬件初始化、音频编解码硬件初始化、串口初始化、网络初始化、通用输入输出端口初始化。

按键采集模块包括自复位按键采集处理、自锁按键采集处理、4档波段开关采集处理，所述操纵杆处理模块包括加减速控制杆数据处理和方向控制杆数据处理。

内部通讯处理模块包括发送按键数据、网络数据及通讯控制状态数据，和接收底盘控制数据、自主控制数据、系统状态控制数据。

网络通讯处理模块包括底盘计算机通讯处理、自主计算机通讯处理、音视频处理板通讯处理、及电台通讯处理。

以下是无人车手持显控终端各功能实现的工作原理：

实时视频解码显示功能，触摸屏功能，遥控驾驶功能，路径规划及自主驾驶功能，电池供电管理功能。

实时视频解码显示功能：无人车摄像头视频信号通过以太网进入主处理板的CPU模块，经过CPU模块的解码、编码处理变换成HDMI视频信号，QT作图软件生成的本地信号与外部摄像头信号进行叠加，之后经过视频转换芯片转为LVDS信号，LVDS视频信号进入LCD显示屏进行画面显示，通过控制面板上的视频切换按钮可以对无人车上的多路摄像头信号进行切换显示。

语音识别功能：通过麦克进行语音指令的输入，语音模块完成语音和文本数据库建立，特征提取，声学模型建立，通过对语音指令进行解码和算法转换，得到以太网络通讯格式数据，之后通过电台发送给无人车，实现对无人车的指令控制。

遥控驾驶功能：在遥控驾驶状态下，操作员可以通过语音、操控面板上的摇杆、旋钮、按键以及触摸屏按钮进行无人车的控制。操作员根据无人车的实时视频信号、地图上面的位置信息及无人车状态参数信息对无人车进行遥控驾驶，摇杆、旋钮、按键、触摸屏信息、语音指令通过主处理板外部接口与CPU模块通讯，CPU模块对指令信息进行处理并通过电台传输给无人车，无人车做出反应。显控终端上电后通过以太网总线接收并显示无人车状态参数，无人车状态参数包括速度、驻车状态、荷电容量、动力电池电流、发电机组发电电流、航向、俯仰、侧倾、油量、电池故障信息、通讯设备信号强弱等。

路径规划及自主驾驶功能：操作员在地图上对行驶的路径点进行标定并进行连接，之后将路径数据进行保存，在地图上加载保存的全局路径，点击自主驾驶按钮，在无人平台机动参数配置页面进行参数配置，之后无人车按照规划的路径和参数实现自主行驶。

电池供电管理功能：电池管理板具备电池充放电管理功能，手持终端可以通过电池开关选择由系统电池或自带锂电池进行供电，经电池管理板进行电压转换后生成主处理板和其他功能模块所需的工作电源，手持终端CPU模块通过RS232接口与电池管理板相连，可以实时监测电池电量。

为了提升整个系统的续航时间，增加电池开关按键，在便携端电池电量不小于警戒容量时，由便携端电池供电，当电池容量消耗到警戒容量时，断开电池开关，选择由外部电池供电，工作状态时，通过开关选择暂时不给便携端电池充电，当系统处于非工作状态时再打开电池开关通过外部电源给便携端电池充电。

通过以上描述可以发现，本发明基于SOC系统的无人车手持显控终端，将视频解码显示、语音识别、遥控驾驶、地图路径规划、自主驾驶、电源管理功能集成一体，功能全面，尤其是H.265视频解码、语音识别和自主驾驶功能，满足了手持显示终端的实时性和智能化需求。具备触摸控制与面板控制，操控性更优，满足多视角视频切换及驾驶控制相配合需求，操控更流畅高效，较为便捷。集成化程度非常高，通讯流畅高效，便于携带。

以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.基于SOC系统的无人车手持显控终端，其特征在于：

包括显示触摸单元、主处理板、控制面板、供电模块，所述显示触摸单元包括显示组件和触摸组件，所述主处理板分别与所述显示触摸单元、所述控制面板、所述供电模块相连，

所述显示组件包括LCD显示器及与所述LCD显示器相连背光控制板，所述触摸组件包括电容式触摸屏和触摸屏控制板，

所述主处理板包括CPU模块、以太网电路模块、RS232电平转换模块、USB接口模块、语音模块、视频转换模块，所述语音模块通过音频接口与外部耳麦相连，所述CPU模块通过以太网电路模块与外部电台相连，

所述控制面板摇杆、按键、旋钮开关、指示灯。

2.根据权利要求1所述基于SOC系统的无人车手持显控终端，其特征在于：

所述CPU模块包括实时视频解码显控、语音识别控制、遥控驾驶控制、路径规划及自主驾驶控制、及电池供电管理控制，

所述实时视频解码显控：无人车摄像头视频信号通过以太网电路模块进入主处理板的CPU模块，经过CPU模块的解码、编码处理变换成HDMI视频信号，QT作图软件生成的本地信号与外部摄像头信号进行叠加，之后经过视频转换芯片转为LVDS信号，LVDS视频信号进入LCD显示器进行画面显示，通过控制面板可以对无人车上的多路摄像头信号进行切换显示，

所述语音识别功能：通过外部耳麦进行语音指令的输入，语音模块完成语音和文本数据库建立、特征提取、声学模型建立，通过对语音指令进行解码和算法转换，得到以太网络通讯格式数据，通过电台发送给无人车，实现对无人车的指令控制，

所述遥控驾驶功能：在遥控驾驶状态下，通过语音、操控面板上的摇杆、旋钮开关、按键以及电容式触摸屏进行无人车的控制，CPU模块对控制信息进行处理并通过电台传输给无人车，

所述路径规划及自主驾驶控制：对行驶的路径点进行标定并进行连接，将路径数据进行保存，在地图上加载保存的全局路径，在无人平台机动参数配置页面进行参数配置，无人车按照规划的路径和参数实现自主行驶，

所述电池供电管理控制：供电模块的电池管理板具备电池充放电管理，通过控制面板选择由系统电池或自带锂电池进行供电，经电池管理板进行电压转换后生成各元器件的工作电源，CPU模块通过RS232接口与电池管理板相连实时监测电池电量。

3.根据权利要求2所述基于SOC系统的无人车手持显控终端，其特征在于：

所述显示组件通过以太网总线接收并显示无人车状态参数，无人车状态参数包括速度、驻车状态、荷电容量、动力电池电流、发电机组发电电流、航向、俯仰、侧倾、油量、电池故障信息、通讯设备信号。

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