CN115064030A - 一种便携式无人机模拟训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式无人机模拟训练系统,包括无人机模拟训练模块和无人机实飞训练模块；所述无人机模拟训练模块包括上位机，所述上位机包括内置无人机模拟系统的计算机，所述计算机连接有无线通信模块；模拟训练控制器，所述模拟训练控制器包括模拟控制器外壳，所述模拟控制器外壳内侧安装有内置无人机遥控模拟系统的模拟控制器主板，所述模拟控制器外壳上安装有给整机供电的遥控器锂电池，及与模拟控制器主板通信的显示器和数传模块；所述无线通信模块和数传模块通信连接；本发明的便携式无人机模拟训练系统，可任意设定各种训练科目、自行飞行训练过程、评判训练效果，供飞手完成各种战术动作训练。

Description

一种便携式无人机模拟训练系统

技术领域

本发明涉及一种无人机训练系统，具体涉及一种便携式无人机模拟训练系统，属于无人机训练系统技术领域。

背景技术

现有技术中，针对无人机训练主要采用实装和模拟器训练：训练时，直接利用真实装备和模拟器开展训练，训练效果较好，但受配装数量、场地、时间、复杂度、安全性以及天气等各环境因素的限制，训练效率较低，而且保养、维护、更新实装和模拟器的费用昂贵，难以满足训练需求；随着3D技术和仿真技术的发展，将视频、文字、动画以及三维模型组合在了一起辅助无人机训练，训练是动态的，能够在一定程度上提高训练效果，但对于无人机这类复杂装备，这种训练手段的效果十分有限，并且交互性和自主性差，不能完全像操作真实装备一样按受训者的意图进行训练，训练内容容易受限，且无法针对训练效果进行评估，另外与实际无人机操作也存在着一定的差距。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种便携式无人机模拟训练系统，可任意设定各种训练科目、自行飞行训练过程、评判训练效果，供飞手完成各种战术动作训练。

本发明的便携式无人机模拟训练系统，主要用于训练无人机操作人员对无人机的操作和认识，便携式无人机模拟训练系统由无人机模拟训练部分和无人机实飞训练部分两部分组成，其中无人机模拟训练部分由计算机（搭载无人机模拟软件）和模拟训练控制器组成；无人机实飞训练部分由无人机和实飞训练控制器组成；采用虚拟现实、三维动画、多媒体、数据库管理和姿态测量等高技术手段开发的新型训练模拟器，其结构具体如下：包括无人机模拟训练模块和无人机实飞训练模块；

所述无人机模拟训练模块包括

上位机，所述上位机包括内置无人机模拟系统的计算机，所述计算机连接有无线通信模块；

模拟训练控制器，所述模拟训练控制器包括模拟控制器外壳，所述模拟控制器外壳内侧安装有内置无人机遥控模拟系统的模拟控制器主板，所述模拟控制器外壳上安装有给整机供电的遥控器锂电池，及与模拟控制器主板通信的显示器和数传模块；所述无线通信模块和数传模块通信连接；所述模拟控制器外壳上还安装有与实装操控面板1:1设置的模拟操控面板；

计算机配置具体如下：

外观尺寸：403.5mm ×280mm ×24.9mm ，CPU：Intel Core i7-10750H，显卡：NVIDIA GeForce RTX 16606GB，显示器：17.3寸LCD屏。

模拟训练控制器，显示屏：7英寸，数据接口：航空连接器，电源接口:航空连接器，与数据接口共用，电源电压：9VDC，工作电流：1A；

所述无人机实飞训练模块包括

无人机，

实飞训练控制器，所述实飞训练控制器通过数传电台与无人机通信连接。

进一步地，所述实飞训练控制器包括实飞控制器外壳，所述实飞控制器外壳内侧安装有内置无人机遥控系统的遥控控制器主板，所述实飞控制器外壳上安装有给整机供电的遥控器锂电池，所述实飞控制器主板还通信连接有数传电台、显示器和实装操控面板；所述数传电台通信连接到天线。

进一步地，所述无人机包括无人机壳，所述无人机壳内侧设置有内置无人机飞控配置参数的飞行控制器，所述飞行控制器通过线束插头连接有舵机，及给整机供电的无人机锂电池和数传电台，所述数传电台通信连接到天线；所述飞行控制器还通过好盈电调连接到航模电机，所述航模电机上安装有桨和整流罩；所述飞行控制器还通信连接有空速计。

进一步地，所述实装操控面板包括油门按钮、四方向开关、遥控器摇杆、多个圆形按钮开关和航插；圆形按钮开关分为菜单键、油门键、确定键、返回键、载荷控制键和图像采集键等组成。

进一步地，所述无人机实飞训练模块训练过程如下：

无人机与实飞训练控制器组合构成实飞训练单元；无人机通过无线通讯的方式与实飞训练控制器完成实时数据交互，受训人员可通过实飞训练控制器完成无人机参数设置；在无人机飞行过程中，受训人员可根据无人机的状态和实飞训练控制器获取的飞行数据做出判断并操作控制器来完成对无人机飞行状态的调整；

所述无人机模拟训练模块训练过程如下：

上位机和模拟训练控制器组合构成模拟训练单元；

上位机中的无人机模拟系统生成仿真飞行视景，并实时下发无人机第一视角图像给模拟训练控制器，模拟控制器主板通过显示器会根据便携主机模拟下发的数据完成无人机飞行数据和视图的显示，同时受训人员可根据显示的信息在模拟训练控制器上通过模拟操控面板完成按键控制操作，实现便携主机汇总模拟的无人机飞行状态的调整。

进一步地，无人机模拟系统包括

模拟训练管理模块，所述模拟训练管理模块包括具有学员信息和登录管理功能的学员管理模块；具有训练任务管理和特情存储管理的任务场景管理模块；具有训练信息管理功能的信息管理模块，具有训练结果评定功能的结果评定模块；

载荷仿真管理模块，所述载荷仿真管理模块与任务场景管理模块通信，所述载荷仿真管理模块包括具有可见光成像的可见光仿真模块，具有非制冷红外热像仪的热成像仿真模块，具有激光照明器的激光仿真模块，具有载荷稳定转台和视频跟踪器的动态跟踪仿真模块；

数据链仿真模块，所述数据链仿真模块包括具有定向工作模式仿真功能的第一数据仿真管理模块，具有数据链传输带宽的模拟功能的第二数据仿真管理模块，具有中继双机单控的模拟功能的第三数据仿真管理模块；

视景仿真管理模块，所述视景仿真管理模块与任务场景管理模块通信，所述视景仿真管理模块包括

具有基于真实DEM数据和卫星影像数据场景构建功能，任务场景范围≥60km×60km的场景仿真管理模块；

具有雨、雪、雾气象环境的环境仿真管理模块；

具有飞行器第三视角、载荷视角和地面视角仿真的多视角切换仿真管理模块；

飞行仿真功能模块，所述飞行仿真功能模块与任务场景管理模块；所述飞行仿真功能模块由无人机气动、动力和飞控导航仿真模块组成。

与现有技术相比，本发明的便携式无人机模拟训练系统，具有以下优点：

1、技术先进：采用虚拟显示和三维建模技术模拟了固定翼无人机、四旋翼无人机、航模等几种主要运动目标，模拟了草原、城镇、海岸、河流、沙漠、雪地等训练场景；

2、训练成本低：与常规的大屏幕投影训练方式相比，该训练模拟器环境适应性好，无需建设专用训练场馆，只要满足图形站工作条件，无论室内，野外都可以展开训练；在训练初、中期可以在不消耗实装的前提下，迅速提高训练人员对无人机的飞行控制的操作能力。可以减少训练时动用实装的频次，加强部队的无人机操作人员的操作效率，提高训练效率，降低训练费用；借助该训练模拟系统和配套无人机遥控器去训练无人机相应的训练，实现了无人机操作人员操作技能、心里素质和适应能力的综合训练，具有显著的军事效益和经济效益。

3、可开发性好：以该训练模拟器为基本系统，对软件作进一步的开发即可支持多人训练、网络训练等复杂科目的训练；通过开发相应的软件与接口，配上相应的无人机遥控器，就能实现其他型号无人机的训练。

附图说明

图1为本发明的无人机模拟训练模块结构示意图。

图2为本发明的无人机实飞训练模块结构示意图。

图3为本发明的无人机逻辑架构结构示意图。

图4为本发明的系统登陆界面结构示意图。

图5为本发明的模拟训练登陆界面结构示意图。

图6为本发明的管理员登陆界面结构示意图。

图7为本发明的管理员操作界面结构示意图。

图8为本发明的增加学员信息界面结构示意图。

图9为本发明的导入学员信息界面结构示意图。

图10为本发明的导入学员表格界面结构示意图。

图11为本发明的学员信息修改界面结构示意图。

图12为本发明的经纬度初始设置界面结构示意图。

图13为本发明的飞机选择界面结构示意图。

图14为本发明的地面站展开界面结构示意图。

图15为本发明的飞机组装界面结构示意图。

图16为本发明的参数设置界面结构示意图。

图17为本发明的三装九查界面结构示意图。

图18为本发明的模拟训练界面结构示意图。

图19为本发明的训练系统菜单界面结构示意图。

图20为本发明的地面站撤收界面结构示意图。

图21为本发明的飞机撤收界面结构示意图。

图22为本发明的成绩评定界面结构示意图。

图23为本发明的人机遥控模拟主界面结构示意图。

图24为本发明的航点切换操作界面结构示意图。

图25为本发明的航线管理操作界面结构示意图。

图26为本发明的航线保存操作界面结构示意图。

图27为本发明的航线上传操作界面结构示意图。

图28为本发明的原点查询操作界面结构示意图。

图29为本发明的航点修改操作界面结构示意图。

图30为本发明的航点增删操作界面结构示意图。

图31为本发明的高度设置操作界面结构示意图。

图32为本发明的应急菜单操作界面结构示意图。

图33为本发明的链路设置操作界面结构示意图。

图34为本发明的显示设置菜单界面结构示意图。

图35为本发明的参数设置菜单界面结构示意图。

图36为本发明的数据管理菜单界面结构示意图。

图37为本发明的视频数据管理菜单界面结构示意图。

图38为本发明的安全菜单界面结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图2所示的便携式无人机模拟训练系统，包括无人机模拟训练模块和无人机实飞训练模块；

所述无人机模拟训练模块包括

上位机，所述上位机包括内置无人机模拟系统的计算机，所述计算机连接有无线通信模块；

模拟训练控制器，所述模拟训练控制器包括模拟控制器外壳，所述模拟控制器外壳内侧安装有内置无人机遥控模拟系统的模拟控制器主板，所述模拟控制器外壳上安装有给整机供电的遥控器锂电池，及与模拟控制器主板通信的显示器和数传模块；所述无线通信模块和数传模块通信连接；所述模拟控制器外壳上还安装有与实装操控面板1:1设置的模拟操控面板；

所述无人机实飞训练模块包括

无人机，

实飞训练控制器，所述实飞训练控制器通过数传电台与无人机通信连接。

进一步地，所述实飞训练控制器包括实飞控制器外壳，所述模拟控制器外壳内侧安装有内置无人机遥控系统的遥控控制器主板，所述实飞控制器外壳上安装有给整机供电的遥控器锂电池，所述遥控控制器主板还通信连接有数传电台、显示器和实装操控面板；所述数传电台通信连接到天线。

进一步地，所述无人机包括无人机壳，所述无人机壳内侧设置有内置无人机飞控配置参数的飞行控制器，所述飞行控制器通过线束插头连接有舵机，及给整机供电的无人机锂电池和数传电台，所述数传电台通信连接到天线；所述飞行控制器还通过好盈电调连接到航模电机，所述航模电机上安装有桨和电机整流罩；所述飞行控制器还通信连接有空速计。

进一步地，所述实装操控面板包括油门按钮、四方向开关、遥控器摇杆、多个圆形按钮开关和航插。

进一步地，所述无人机实飞训练模块训练过程如下：

无人机与实飞训练控制器组合构成实飞训练单元；无人机通过无线通讯的方式与实飞训练控制器完成实时数据交互，受训人员可通过实飞训练控制器完成无人机参数设置；在无人机飞行过程中，受训人员可根据无人机的状态和实飞训练控制器获取的飞行数据做出判断并控制控制器来完成对无人机飞行状态的调整；

所述无人机模拟训练模块训练过程如下：

上位机和模拟训练控制器组合构成模拟训练单元；

上位机中的无人机模拟系统生成仿真飞行视景，并实时下发无人机第一视角图像给模拟训练控制器，模拟控制器主板通过显示器会根据便携主机模拟下发的数据完成无人机飞行数据和视图的显示，同时受训人员可根据显示的信息在模拟训练控制器上通过模拟操控面板完成按键控制操作，实现便携主机汇总模拟的无人机飞行状态的调整。

进一步地，无人机模拟系统包括

模拟训练管理模块，所述模拟训练管理模块包括具有学员信息和登录管理功能的学员管理模块；具有训练任务管理和特情存储管理的任务场景管理模块；具有训练信息管理功能的信息管理模块，具有训练结果评定功能的结果评定模块；

载荷仿真管理模块，所述载荷仿真管理模块与任务场景管理模块通信，所述载荷仿真管理模块包括具有可见光电视的可见光仿真模块，具有非制冷红外热像仪的热成像仿真模块，具有激光照明器的激光仿真模块，具有载荷稳定转台和视频跟踪器的动态跟踪仿真模块；

数据链仿真模块，所述数据链仿真模块包括具有定向工作模式仿真功能的第一数据仿真管理模块，具有数据链传输带宽的模拟功能的第二数据仿真管理模块，具有中继双机单控的模拟功能的第三数据仿真管理模块；

视景仿真管理模块，所述视景仿真管理模块与任务场景管理模块通信，所述视景仿真管理模块包括

具有基于真实DEM数据和卫星影像数据场景构建功能，任务场景范围≥60km×60km的场景仿真管理模块；

具有雨、雪、雾气象环境的环境仿真管理模块；

具有飞行器第三视角、载荷视角和地面视角仿真的多视角切换仿真管理模块；

飞行仿真功能模块，所述飞行仿真功能模块与任务场景管理模块；所述飞行仿真功能模块由无人机气动、动力和飞控导航仿真模块组成。

无人机模拟系统具有训练仿真能力，实时完成无人机的飞行仿真、载荷仿真、数据链仿真和视景仿真过程，其仿真参数具体为：

仿真频率：三维渲染帧速率≥25FPS，图形成像仿真≥40FPS，数值仿真≥12.5Hz；

计算机性能：CPU主频：≥2.8GHz，CPU核心数量：≥4核，内存容量：≥16GB，硬盘类型：固态硬盘+机械硬盘，硬盘容量：≥1TB，显卡类型：独立显卡，显存容量：≥6GB，显示物理分辨率：≥1920×1080，屏幕规格：≥17英寸，工作时间：≥3小时；

无人机性能：外形、飞控等基本性能高度相似部队常用几种型号无人机（如KVB206A和KVB827）；

耐振动性能：频率30Hz，加速度10.8m/s2，时间10min；

安全性：电气接口具有防插错措施；

湿热环境：可在35℃，湿度85%条件下使用。

无人机配置信息：无人机机载核心板、无人机机体、GPS模块、好盈电调60A、朗宇电机、银燕舵机、航模专用电池、姿态模块、8060桨、电池电量低压报警器和无线通讯模块；

如图2所示，所述无人机逻辑架构具体如下：

先对数据进行初始化，接着进行数据和参数载入，数据和参数载入调用参数数据池，并根据需求进行重置、姿态、GPS、电压和心跳任务装载步骤，接着500ms定时执行任务后，获取电池电压值、获取GPS数据和获取姿态数据；上述各步骤可进入重置任务标记；重置任务标记可直接结束任务或进入到进行重置、姿态、GPS、电压和心跳任务装载步骤；

所述数据和参数载入数据通过控制指令通讯模块和飞机状态数据通讯模块进行数据发送，

飞机状态数据通讯模块发送状态数据，并载入心跳数据（2.5s无心跳自动返航），并将飞机当前数据上传，结束任务；所述控制指令通讯模块发送控制数据，其具体控制数据为：手动任务指令解析数据：直接修改舵机、油门PWM值后结束任务，全自动任务指令解析数据：仅操作油门PWM值后结束任务；半自动任务指令解析数据：修改飞机姿态期望（俯仰、横滚）油门时修改PWM值，获取姿态数据，姿态数据包括半自动-俯仰PID/横滚PID控制，及全自动-执行自动任务（内含PID控制）后结束任务或进入到重置任务标记；

1、半自动控制中通过输入姿态期望值PID调节对应舵机，例如俯仰舵机的自动控制就是通过输入目标无人机俯仰期望参数，与当前无人机姿态参数，通过计算获取当前无人机俯仰舵机控制舵亮，反复重复该过程，直至完成当前俯仰期望值的调整；

2、自动起飞动作，输入空速，将当前空速与无人机失速空速做比较，完成油门和俯仰舵机的PID控制；

3、定高盘旋、盘旋上升、盘旋下降动作，输入高度，将当前高度与无人机目标高度做比较，完成油门、俯仰舵机和横滚舵机的PID控制；

4、巡航、降落，输入目标位置经纬度、当前无人机经纬度、当前无人机磁航向，根据输入目标位置经纬度、当前无人机经纬度实时计算无人机与目标点之间直线距离，通过经纬度差值计算获取参考磁航向，然后与无人机当前磁航向做比较来调节横滚舵机变化量；

无人机参数数据下发实例：

飞行模式：1(1.手动；2.半自动；3.自动)；俯仰较零：-0.100000，横滚较零：3.000000，高度较零：-1.900000，盘旋高度下限：50.000000，盘旋高度上限：100.000000，电压矫正因数：1.220000，低电压报警阀值：10.600000，俯仰舵机PWM值下限：1000，俯仰舵机PWM值上限：2200，俯仰舵机PWM值调节步长：10，俯仰期望值限制：20.000000，俯仰pwm中值：1500，横滚舵机PWM值下限：1000，横滚舵机PWM值上限：2200，横滚舵机PWM值调节步长：10，横滚期望值限制：20.000000，横滚pwm中值：1500，油门PWM值下限：1050，油门PWM值上限：1950，油门PWM值调节步长：100，俯仰P值：1.000000，俯仰I值：0.000000，俯仰D值：0.000000，俯仰折算系数值：9.000000，俯仰自动控制周期、次数：100.000000，横滚P值：1.000000，横滚I值：0.000000，横滚D值：0.000000，横滚折算系数值：9.000000，横滚自动控制周期、次数：100.000000，航偏角=258.399994°，俯仰=2.900000°，滚转=-0.900000°，高度=1.800000m，温度=28.799999℃，气压=1.001100 Mpa，电压=15.382566V，经度=114.474050E，纬度=38.059210 N，高度=69.90000m，速度=0.000000km/h，横滚期望=0.000000°，俯仰期望=15.000000°，油门=0%，横滚舵机=40%，俯仰舵机=40%，俯仰自动控制计数：0，横滚自动控制计数：0，

遥控器要实现遥控固定翼无人机功能和配合模拟飞行程序和遥控功能；遥控无人机需要实现发送命令和接受无人机状态信息并进行判断如何操控的功能；所以硬件包括通信电路，摇杆和按键电路，信号采集，显示电路，主控电路；通信电路包括远距离通信，采用低速率远距离通信数传模块。遥控和按键电路采样独立按键电路隔离保护电路组成接入MCU信号采集电路，MCU采集到信号通过串口传入主控电路，主控电路控制显示屏显示飞机的状态和进行控制命令发送。

模拟训练由遥控器、模拟训练系统、笔记本、路由器和图传设备等组成，使用前将配备的路由器通过网线连接到配备的计算机，图传设备通过HDMI线连接到配备的计算机，接通电源开机和启动遥控器即可；

所述模拟训练系统具体如下：

打开系统如图4和图5所示，点击退出按钮可以退出系统，点击管理员按钮，弹出界面如下图6所示，可以修改管理员账号的密码，管理员账号为admin，初始密码为admin；设置完成后会返回登陆界面，通过管理员账号和密码登陆管理员界面，如下图7所示，首次登陆没有学员信息，通过增加按钮，可以添加单个学员信息如图8所示，输入学员的信息，点击增加按钮，添加单个学员信息，或者通过导入按钮通过一个学员的Excel文件批量导入学员信息，操作界面如图9所示，导入数据如图10所示，有学员信息后，点击学员信息行，可以查看该学员的详细信息，并对该学员信息进行修改或者删除等操作；界面如下图11所示；点击设置经纬度按钮，可以设置初始的经纬度坐标，界面如下如：设置完成会进行本地保存，下次启动软件会使用上一次保存的初始经纬度坐标，如需重新设置，重新进行操作，界面如下图12所示，

设置完学员信息，返回登陆界面，可以通过学员账号和密码登陆学员训练界面，首先需要选择训练的无人机型号，界面如图13所示；

选择完无人机型号，进入地面站组装界面，通过拖动地面站各个部分到固定的位置，进行地面站组装训练，界面如图14所示；

地面站组装完成后，进入无人机组装界面，会进行选择的型号的无人机组装训练，方式也是通过拖动无人机组件到固定的位置，界面如图15所示；

无人机组装完成后，会进入场景设置界面，如图16所示，该界面可以设置场景，天气，训练时间等；

设置完成后，进入下一步操作，为三装九查操作界面，如下图17所示，

上述步骤完成后，进行模拟训练，此步骤需要和遥控器同步进行操作，训练无人机的三装九查操作项目；等遥控器上传航线成功，点击进入下一步开始训练界面；如下图18所示，进入训练界面后，需要和遥控器一起控制操作，还有键盘的几个操控按键：

空格键--开始训练，飞机起飞，C键---在地面视角和第三人称视角之间进行切换，当在地面视角时，WASD控制视角的上下左右旋转，键盘的左右方向键可以控制地面站的左右旋转，B键---切换夜视模式和正常模式，I/K键---打开关闭探照灯，Esc键可以打开操作菜单，如图19所示，可以跳转到其他界面；

当训练飞机降落后，或者碰到场景或者训练时间到后结束本次训练跳转到下一训练场景，为地面站撤收界面，如图20所示，

地面站撤收也是通过鼠标拖动组件到固定的位置来进行操作，操作完成后，进入下一界面为无人机撤收界面，如下图21所示，

无人机撤收也是通过鼠标拖动组件到固定的位置来进行操作，操作完成后，进入下一界面为成绩评定界面，如下图22所示，整个流程操作完成后，可以退出训练系统，成绩会自动进行保存，或者选择重新开始训练；

人机遥控模拟系统安装在模拟训练控制器上，其包括监控系统，由主控制台和各种功能动态库和静态库构成，用于管理通信接口、人机交互接口以及任务规划等，并完成数据的计算、显示；视频显示模块用于在图像界面显示实时侦察图像；遥测显示模块用于在导航界面显示地图、航迹信息，在主状态栏显示飞行参数与状态；实时操作模块用于采集、处理功能键和触摸屏产生的遥控指令和任务规划与管理指令；系统预置模块用于参数存储、调试以及地图制作；其主界面如图23所示，图中各数字序号代表显示区域序号；

（1）飞行模式切换操作：在主界面下，按“菜单上”键显示飞行模式切换菜单，按“菜单上”键或“菜单下”键选中待切换飞行模式，按“确定”键切换飞行模式；飞行模式切成功后，该飞行模式高亮显示，并且主界面飞行模式标识显示为该模式；飞行模式切换操作：在主界面下，按“菜单上”键显示飞行模式切换菜单，通过上下键选择待切换飞行模式，按确定键切换飞行模式。飞行模式切换成功后，该飞行模式高亮显示，并且主界面飞行模式标识显示为该模式。在主界面下，可通过组合键形式实现飞行模式的快速切换，具体操作如图5所示；在主界面下，可通过组合按键形式实现飞行模式快速切换；起飞模式操作说明：必须先打手动，卫星定位正常且飞机不在空中时，能进入该模式；其他模式操作说明：在任何时刻均可进入手动、定高、返航、定点盘旋、自动导航、自动着陆和应急模式，但是若飞控判断飞机不在空中时，仅舵机响应，电机仅在手动状态下响应。

（2）油门调整操作：起飞模式：不响应油门调整操作；手动模式：油门増加、油门减小控制油门增加、减小档位；定高模式：油门调整高度；自动导航模式：油门调整高度；

（3）摇杆调整操作：起飞模式：摇杆左有方向调整滚转角，上下方向不响应；手动模式：摇杆左右方向调整滚转角，上下方向调整俯仰角；定高模式：摇杆左右方向调整滚转角，上下方向调整空速：返航模式：摇杆左右方向调整侧偏距，上下方向调整空速；定点盘旋模式：摇杆左右方向调整侧偏距，上下方向调整空速；

（4）自动导航状态：摇杆左右方向调整侧偏距，上下方向调整空速；航点切换操作：航点“3”、航点“4”、航点“5+”、航点“E”、航点“L”、航点“OA”、航点“OB”、航点“OC”和缺省设置。航点切换菜单包括：至H点、至1点、至2点、至3点、至4点、至其它航点、至L点、至E-L点、至OA点、至OB点和至OC点，如图24所示；在主界面下，按“菜单右”键进入主菜单；在主菜单下，按“菜单右”键进入航点切换菜单：按“菜单上”键或“菜单下”键选中待切换航点，按“确定”键切换航点：当总航点数大于4时可执行切换至其它航点操作，按“菜单下”键选中“至其它航点”，按“菜单右”键进入航点号调整区，按“菜单上”键或“菜单下键调整待切换航点号”，按“确定”键切换航点；

（5）航线管理：航线管理菜单包括：载入、保存、上传、起始点“+”、原点“H”、航点“1”、航点“2”、航点“3”、航点“4”、航点“5+”、航点“E”、航点“L”、航点“OA”、航点“OB”、航点“OC＂和缺省设置，如图25所示；

（6）航点查询操作：在主菜单下，按“菜单下键选中“航线管理”，按“菜单右”键选中“查看航线数据”，按“菜单右”键进入航线管理菜单：在航线管理菜单下，按“菜单右”键进入载入菜单；在载入菜单下，默认光标选中“来自飞机”按“确定”键即可实现航点查询操作。航点查询成功后，在载入菜单右下角提示“查询成功”；

（7）航线设计操作：在载入菜单下，按“菜单下”键选中“从H点计算航线”，即可实现菱形区域为300m、500m、1km和2km四种航线设计操作；选中“从地图中心点计算航线(500m)”，可实现菱形区域为500m航线设计操作。航线设计成功后，在载入菜单右下角提示“生成成功”；

（8）航线加载操作：在载入菜单下，按“菜单下”键选中“任务1”、“任务2”或“任务3”，按“确定”即可实现航线数加载操作。航线加载成功后，在载入菜单右下角提示“载入成功”；

（9）航线清除操作：在载入菜单下，按“菜单下”键选中“清除当前航线”，按“确定”键即可实现航线除操作。航线除成功后，在载入菜单右下角提示“航线己清除”；

（10）航线保存操作：在航线管理菜单下，做“菜单下”键选中“保存”。按“菜单右”键进入保存菜单，按“菜单下”键选中“任务1”、“任务2”或“任务3”，按“确定”键即可实现航线保存操作。航线保存成功后，征保存菜单右下角提示“保存成功”，如图26所示；

（11）航线上传操作：在航线管理菜单下，按“菜单下”键选中“上传”菜单项。按“菜单右”键选中“上传航线数据”菜单项，按“确定”键即可实现航线上传操作。上传成功后，在上传菜单右下角提示“注入成功”，如图27所示；

（12）原点装订操作：在航线管理菜单下，按“菜单下”键选中原点“H”菜单项，按“菜单右”键进入原点“H”菜单。“原点装订”菜单项上方“经度”、“纬度”对应待装订原点经纬度；选中“经度”或“纬度”后，按“菜单右”键进入数值调区，按“菜单上”键或“菜单下”键调整原点经纬度，按“确定”键保存调整后原点经纬度；按“菜单下”键选中“原点装订”菜单项，按“确定”键即可实现原点装订操作；

（13）原点查询操作：在原点“H”菜单下，按“菜单下”键选中“原点查询”菜单项，按“确定”键即可实现原点查询操作。查询成功后，在原点“H”菜单右下角提示“查询成功”，并且在“原点查询”菜单项下方“纬度”、“经度”显示原点查询结果，如图28所示；

（14）航点修改操作：在航线管理菜单下，按“菜单下”键选中航点菜单项，按“菜单右”键进入航点菜单。按“菜单下”键选中至“纬度”、“经度”或“高度”，按“菜单右”键进入数值调整区，按“菜单上”键或“菜单下”键调整航点地理坐标位置，按“确定”键即可实现航点修改，同时可完成航点与原点距离和方位的计算并更新航点菜单显示。其中距离计算结果不受航点距离范为0～10000米的限制，如图29所示；

（15）航点增删操作：在航线管理菜单下，按“菜单下”键选中“5+”菜单项，如图30所示，按“菜单右”键进入新增航点编号调整区，当总航点数不大于4时，新增航点号调整区不可调整；当总航点数大于4时，按“菜单上”键或“菜单下”键调整新增航点号，按“确定”键后“5+”菜单显示对应航点地理信息。注意:航点总数不应超过30；按“菜单右”键选中“添加”，按“确定”键即可实现航点增加操作；航点增加成功后，总航点数加1，新增航点号调整区显示新增航点号，“5+”菜单显示新增航点地理信息；按“菜单下”键选中“删除”，按“确定”键即可实现航点删除操作（仅可删除新增航点，初始航点1、2、3、4不可删除）；航点删除成功后，总航点数减1；

（16）高度设置操作：在航线管理菜单下，按“菜单下”键选中“缺省设置”菜单项，如图31所示。按“菜单右”键进入数值调整区，按“菜单上”键或“菜单下”键调整安全高度，按“确定”即可实现航点高度设置操作。高度设置成功后，在缺省设置菜单右下角提示“设置成功”；

（17）应急：“继续”模式，遥控遥测链路中断时，飞行时间未达到“超时时间设置”的时间，飞机按照预先设定的航线继续飞行，当飞时间超过“超时时间设置”的时间后，飞机以“恢复模式高度”设定的高度值至E点，盘旋降高，按预先没定好的航线自主着陆；“返航”模式，遥控遥测链路中断时，飞机以“恢复模式高度”设定的高度值至E点，盘旋降高，按照预先设定的航线自主着陆；“就地陆”模式，遥控遥测链路中断时，飞机会立即自动着陆；应急菜单包括：链路中断模式、恢复模式高度和超时时间设置，如图32所示；

链路中断模式设置操作：在应急菜单下，移动光标至链路中断模式菜单项，按“菜单右”键进入待设置链路中断模式列表，按“菜单上”键或“菜单下”键选中待设置链路中断模式，按“确定”键设置链路中断模式；

恢复模式高度设置操作：在应急菜单下，移动光标至恢复模式高度菜单项，按“菜单右”键进入数值调整区，按“菜单上”键或“菜单下”键调整恢复模式高度，按“确定”键设置恢复模式高度；

超时时间设置操作：在应急菜单下，移动光标至超时时间设置菜单项，按“菜单右”键进入数值调整区，按“菜单上”键或“菜单下”键调整超时时间，按“确定”键设置超时时间；

（18）链路设置：链路设置菜单包括：频道切换、频道设置、功率、遥控、群内地址、地址切换和地址设置，如图33所示；

（19）频道切换操作：“频道切换”为切换地面站的频道，使之与飞机处于同一频道，具体操作：在链路设置菜单下移动光标至频道切换菜单项，按“菜单右”键进入数值调整区，按“菜单上”键或“菜单下”键调整频道，按“确定”键即可实现频道切换操作；

（20）频道设置操作：“频道设置”为设置飞机的频道，具体操作：在链路设置菜单下，移动光标至频道设置菜单项，按“菜单右”键进入数值调整区，按“菜单上”键或“菜单下”键调整频道，按“确定”键即可实现频道设置操作；

（21）功率设置操作：在链路设置菜单下，移动光标至功率菜单项，按“菜单右”键进入功率调整区，按“菜单上”键或“菜单下＂键调整功率大小，按“确定”键即可实现功率设置操作；

（22）链路工作状态设置操作：在链路设置菜单下，移动光标至遥控菜单项，按“菜单右”键进入工作状态调整区，按“菜单上”键或“菜单下”键调整链路工作状态，按“确定”键即可实现链路工作状态设置操作；

（23）链路地址切换操作：在链路设置菜单下，移动光标至地址切换菜单项，按“菜单右”键进入数值调整区，按“菜单上”键或“菜单下”键调整地址，按“确定”键即可实现链路地址切换操作；

（24）显示设置：显示设置菜单包括：屏幕亮度、主屏参数、北斗、飞行数据、自检信息、版本信息和菜单颜色。其中北斗、飞行数据、自检信息和版本信息为重要信息显示界面，如图34所示；

屏幕亮度调节操作：在显示设置菜单下，移动光标至屏幕亮度菜单项，按“菜单右”键进入屏幕亮度调整区，按“菜单上”键或“菜单下”键调整屏幕亮度，按确定”键即可实现屏幕亮度调节操作；

主界面显示模式切换操作：在显示设置菜单下，移动光标至主屏参数菜单项，按“菜单右”键进入主屏参数列表，按“菜单上”键或“菜单下”键选中待切换显示模式，按“确定”键即可实现主界面显示模式切换操作。显示模式切换成功后，主界面信息显示模式切换至该模式；

菜单颜色切换操作：在显示设置菜单下，移动光标至菜单颜色项，按“菜单右”键进入菜单颜色列表，按“菜单上”键或“菜单下”键选中待切换颜色，按“确定”键即可实现显示颜色切换操作。显示颜色切换成功后，主界面信息和菜单颜色均切换至该颜色；

（25）参数设置：参数设置菜单包括：坐标格式、机载报警电压、地面站报警电压和传感器初始化，如图35所示；

（26）坐标格式切换操作：在参数设置菜单下，移动光标至坐标格式菜单项，按“菜单右”键进入坐标格式调整区，按“菜单上键或“菜单下”键选中待切换坐标格式，按“确定”键即可实现坐标格式切换操作。坐标格式切换成功后，主界面地理坐标信息显示格式及菜单显示格式均切换至该格式；

（27）机载报警电压值设置操作：在参数设置菜单下，移动光标至机载报警电压菜单项，按“菜单右”键进入数值调整区，按“菜单上”键或“菜单下”键调整机载电池电压报警值，按“确定”键即可实现机载电压报警值设置操作；

（28）地面报警电压值设置操作：在参数设置菜单下，移动光标至地面报电压菜单项，按“菜单右”键进入数值调整区，按“菜单上”键或“菜单下”键调整地面电池电压报警值，按“确定”键即可实现地面站电压报警值设置操作；

（29）数据管理：数据管理菜单包括视频数据、地图数据、图像数据和数据保存，如图36所示；

（30）视频数据操作：在数据管理菜单下，默认选中“视频数据”菜单项，按“确定”键进入视频数据管理菜单。视频数据管理菜单包括播放、刷新、除、全、导出和退出，如图37所示；在视频数据管理菜单下，按“菜单上”键或“菜单下”键选中待操作视频数据，按“菜单左”键或“菜单右”键选中待进行操作，按“确定”键即可对选中对视频数据执行相应操作。执行“播放”操作，页面将转至视频回放界面；视频回放控制菜单包括上一个、下一个、暂停、停止、返回、卫星、机载和链路。按“菜单上”键或“菜单下”键移动光标选中操作，按“确定”键执行选中的操作。执行“上一个”操作，将播放上一个视频文件，如果已经是第一个视频，将在文件名后提示“已经是第一个”；执行“下一个”操作，将播放下一个视频文件，如果已经最后一个视频，将在文件名后提示“己经是最后一个”；执行“暂停”操作，视频将停，同时对应菜单项变成“播放”，再次选中并按“确定”将继续播放；执行“停止”操作，视频将停止播放：执行“返回”操作，将跳转回视频数据管理菜单页；执行“卫星”操作，页面将跳转至北斗信息页面：执行“机载”操作，页面将跳转至飞行数据信息页面:执行“链路”操作，页面将跳转至自检信息页面；在视频数据管理菜单下，执行“删除”操作，删除当前选中视频数据；执行“全删”操作，删除全部视频数据，执行“导出”操作，将当前选中视频数据导出至移动存储介质中，并提示“导出成功”。执行“退出”操作，页面将返回数据管理菜单页；

（31）地图数据操作：在数据管理菜单下，移动光标至地图数据菜单项，按“确定”键进入地图数据管理菜单。在地图数据管理菜单下，按“菜单上”键或“菜单下”链选中待操作地图数据，按“菜单左”键或“菜单右”选中待进行操作，按“确定”键即可对选中地图数据执行相应操作。执行“导入”操作，导入当前选中地图数据，成功后页面右下角会有提示。执行“退出”操作，页面将返回数据管理菜单页；

（32）图像数据操作：在数据管理菜单下，移动光标至图像数据菜单项，按“菜单右”键进入图像数据操作列表，按“菜单上”键或“菜单下”键选中导出或删除，按“确定”键即可实现图像数据的导出或删除操作；

（33）数据保存操作：在数据管理菜单下，移动光标至数据保存菜单项，按“菜单右”键进入数据保存功能调整区，按“菜单上”键或“菜单下”键选择打开或者关闭，按“确定”键即可实现数据保存功能打开或关闭操作；

（34）安全：安全菜单包括夜航灯：红外、红/绿和关，如图38所示；

（35）夜航灯状态切换操作：在安全菜单下，移动光标至夜航灯菜单项，按“菜单右”键进入夜航灯状态列表，按“菜单上”键或“菜单下”键选中待切换状态，按“确定”键即可实现夜航灯状态切换操作；

（36）载荷：可见光载荷菜单包括：前视、侧视、电子变倍、电子稳像开/关和工作/休眠。红外载荷菜单包括：激光开/关、电子变倍、白热/黑热、电子稳像开/关和工作/休眠；可见光载荷前视/侧视切换操作：无人机加装可见光载荷时，长按“载荷控制”键显示可见光载荷控制菜单，按“菜单上”键或“菜单左”键即可实现可见光载荷前视/侧视切换操作。切换成功后，“前视”或“侧视”显示为高亮状态，侦察图像显示为切换后光学相机拍摄图像；可见光载荷变倍操作：在可见光载荷控制菜下，“前视”显示为高亮状态下，重复按“菜单上”键可实现可见光载荷变倍操作：“侧视”显示为高亮状态下，重复按“菜单左”键可实现可见光载荷变倍操作；变倍成功后，显示图像视场大小改变；红外载荷激光开关操作：无人机加装红外载荷时，长按“载荷控制”键显示红外载荷控制菜单，按“菜单上”键即可实现红外载荷激光开关操作；红外载荷黑热/白热切换操作：在红外载荷控菜单下，按“菜单右”键即可实现红外载荷黑热/白热切换操作；切换成功后，显示图像状态改变；红外载荷变倍操作：在红外载荷控菜单下，重复按“菜单左”键即可实现红外载荷变倍操作，变倍成功后，显示图像视场大小改变；载荷开关操作：在载荷菜单下，长按“菜单下”键即可实现载荷开关操作；

电子稳像开关操作：在载荷菜单下，按“菜单下”键即可实现电子稳像开关操作；侦察图像显示界面和侦察图像采集操作：在主界面下，按“图像采集”键即可实现侦察图像采集操作。采集成功后，手持控制器保存当前图像数据及复接数据；

（37）侦察图像回放操作：在主界面下，长按“图像采集”键进入图像回放模式，按“菜单左”键或“菜单右”键显示前一幅或后一幅采集图像：长按“菜单左”或“菜单右”键显示第一幅或最新采集图像。

上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

1.一种便携式无人机模拟训练系统，其特征在于：包括无人机模拟训练模块和无人机实飞训练模块；

所述无人机模拟训练模块包括

上位机，所述上位机包括内置无人机模拟系统的计算机，所述计算机通信连接有无线通信模块；

模拟训练控制器，所述模拟训练控制器包括模拟控制器外壳，所述模拟控制器外壳内侧安装有内置无人机遥控模拟系统的模拟控制器主板，所述模拟控制器外壳上安装有给整机供电的遥控器锂电池，及与模拟控制器主板通信的显示器和数传模块；所述无线通信模块和数传模块通信连接；所述模拟控制器外壳上还安装有与实装操控面板1:1设置的模拟操控面板；

所述无人机实飞训练模块包括

无人机，

实飞训练控制器，所述实飞训练控制器通过数传电台与无人机通信连接。

2.根据权利要求1所述的便携式无人机模拟训练系统，其特征在于：所述实飞训练控制器包括实飞控制器外壳，所述模拟控制器外壳内侧安装有内置无人机遥控系统的遥控控制器主板，所述实飞控制器外壳上安装有给整机供电的遥控器锂电池，所述遥控控制器主板还连接有数传电台、显示器和实装操控面板；所述数传电台通信连接到天线。

3.根据权利要求1所述的便携式无人机模拟训练系统，其特征在于：所述无人机包括无人机壳，所述无人机壳内侧设置有控制无人机飞行参数的飞行控制器，所述飞行控制器通过线束插头连接有舵机，及给整机供电的无人机锂电池和数传电台，所述数传电台通信连接到天线；所述飞行控制器还通过好盈电调连接到航模电机，所述航模电机上安装有桨和整流罩；所述飞行控制器还连接有空速计。

4.根据权利要求1所述的便携式无人机模拟训练系统，其特征在于：所述实装操控面板包括油门按钮、四方向开关、遥控器摇杆、多个圆形按钮开关和航插。

5.根据权利要求1所述的便携式无人机模拟训练系统，其特征在于：所述无人机实飞训练模块训练过程如下：

无人机与实飞训练控制器组合构成实飞训练单元；无人机通过无线通讯的方式与实飞训练控制器完成实时数据交互，受训人员可通过实飞训练控制器完成无人机参数设置；在无人机飞行过程中，受训人员可根据无人机的状态和实飞训练控制器获取的飞行数据做出判断并操作控制器来完成对无人机飞行状态的调整；

所述无人机模拟训练模块训练过程如下：

上位机和模拟训练控制器组合构成模拟训练单元；

上位机中的无人机模拟系统生成仿真飞行视景，并实时下发无人机第一视角图像给模拟训练控制器，模拟控制器主板通过显示器会根据便携主机模拟下发的数据完成无人机飞行数据和视图的显示，同时受训人员可根据显示的信息在模拟训练控制器上通过模拟操控面板完成按键控制操作，实现便携主机汇总模拟的无人机飞行状态的调整。

6.根据权利要求1所述的便携式无人机模拟训练系统，其特征在于：所述无人机模拟系统包括

模拟训练管理模块，所述模拟训练管理模块包括具有学员信息和登录管理功能的学员管理模块；具有训练任务管理和特情存储管理的任务场景管理模块；具有训练信息管理功能的信息管理模块，具有训练结果评定功能的结果评定模块；

载荷仿真管理模块，所述载荷仿真管理模块与任务场景管理模块通信，所述载荷仿真管理模块包括具有可见光成像的可见光仿真模块，具有非制冷红外热像仪的热成像仿真模块，具有激光照明器的激光仿真模块，具有载荷稳定转台和视频跟踪器的动态跟踪仿真模块；

数据链仿真模块，所述数据链仿真模块包括具有定向工作模式仿真功能的第一数据仿真管理模块，具有数据链传输带宽的模拟功能的第二数据仿真管理模块，具有中继双机单控的模拟功能的第三数据仿真管理模块；

视景仿真管理模块，所述视景仿真管理模块与任务场景管理模块通信，所述视景仿真管理模块包括

具有基于真实DEM数据和卫星影像数据场景构建功能，任务场景范围≥60km×60km的场景仿真管理模块；

具有雨、雪、雾气象环境的环境仿真管理模块；

具有飞行器第三视角、载荷视角和地面视角仿真的多视角切换仿真管理模块；

飞行仿真功能模块，所述飞行仿真功能模块与任务场景管理模块；所述飞行仿真功能模块由无人机气动、动力和飞控导航仿真模块组成。

Images