CN201355449Y - 一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统 - Google Patents

Abstract

一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统，它是由天线系统、遥测接收机、遥测数据解密译码设备、遥控发射机、遥控指令产生器、监控主机和显示设备组成。其中，遥控指令产生器与遥控发射机和监控主机交联，构成遥控回路，遥控发射器与天线系统交联，构成发射回路，遥测接收机与天线系统、遥测数据解密译码设备交联构成遥测回路，监控主机和显示设备与遥测数据解密译码设备、遥控指令产生器交联，构成地面测控站实时信息监控系统，以实现实时信息的监控。该系统将数据图元化，为飞行员提供无人直升机飞行全过程及全空域飞行控制所需要的运动参数，为共轴式无人直升机的飞行安全和飞行任务的完成，提供了技术基础和安全保障。

Description

一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统

(一)技术领域

本实用新型涉及一种信息监控系统，尤其涉及一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统，属于无人机监控技术领域。

(二)背景技术

虽然现代飞行控制系统的自动化程度越来越高，但飞行员始终是决定性的因素。在战斗环境中，使飞行员能直观逼真地观察到大量关键的飞行信息，是无人直升机地面测控站信息处理系统的首要任务。对于飞行员来说，实时航行环境及仪器仪表的图形图像化将比真实的仪表提供更多更明确的信息。随着航空电子显示控制系统的更深一步的综合化，尤其是在计算机可视化技术逐步成为对大量数据进行分析的有效手段以后，可以通过软件来改善人机接口，进一步实现人机接口的可视化、智能化，控制和显示随即变得直观化、简单化。这样可以充分利用飞行员的视觉和听觉潜能，使飞行员从单纯的系统操作人员转为领航管理决策人员。

在地面测控站实时信息监控系统中，应用飞行数据可视化技术，与以往常规仪表控制系统相比具有以下优点：

1、计算机运行速度快，且有分时操作功能，利用飞行数据可视化技术可以产生各种航空仪表，代替多台常规模拟仪表；

2、计算机有记忆和判断功能，在飞行参数发生变化时，能及时综合各种可能情况，并做出相应的判断处理，从而选择合理的控制方案；

3、计算机可以将各种飞行数据集中显示，同时显示各种画面，给操作控制带来很大的方便；

4、在显示各种画面的同时，运用计算机将数据进行存储，在飞行结束后，回放整个飞行过程，对飞行品质进行有效的分析。

(三)实用新型内容

1.目的

本实用新型的目的在于提供一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统，该系统克服了传统技术的不足，它能实时、准确地将共轴式无人直升机飞行全过程(起飞、悬停、巡航、下滑和着陆)及全空域(视距内和视距外)飞行控制所需要的运动参数(质心运动参数和围绕质心运动参数)及状态数据以可视化的形式(数字、曲线、仪表和符号等)提供给飞行员，为共轴式无人直升机的飞行安全和飞行任务的完成，提供了技术基础和安全保障。

2.技术方案

一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统，它是由天线系统、遥测接收机、遥测数据解密译码设备、遥控发射机、遥控指令产生器(以上为现有技术)和监控主机和显示设备组成。(见图1)。其中，遥控指令产生器与遥控发射机和监控主机交联，构成遥控回路，遥控发射器与天线系统交联，构成发射回路，遥测接收机与天线系统、遥测数据解密和译码系统交联构成遥测回路，监控主机和显示设备与遥测数据解密和译码系统、遥控指令产生器交联，构成地面测控站实时信息监控系统，以实现实时信息的监控。

所述监控主机是PC工业控制计算机，它是个人计算机体系结构，由5部分组成：主板(含CPU、内存)、显示板、硬盘(160G)、电源、遥测数据解码板。操作系统为Windows98，其上装有应用程序，应用程序为C++6.0面向对象的模块化结构。

所述显示设备是两个19英寸彩色显示器，型号为三星S190，分辨率1280x1024以上。

所述主板为研华工业主板，型号为PCA-6006，支持/DDR/VGA/Fast EthernetLan/HISA(400/533MHz FSB)Socket 478Pentium 4/Celeron，CPU内存为金士顿2GB DDR2 800。

所述显示板为GeForce 6600 GT显卡。

所述硬盘为希捷160G 7200.108M。

所述电源为ATX 250W工业电源，型号为FSP250-60ATVATX

所述遥测数据解码板是PCI板卡，其功能实现遥测和遥控数据的采集与处理，为地面测控站实时信息监控系统提供数据。

该系统的信号走向是：来自遥控指令产生器的遥控信号经监控主机串口送入监控主机，同时遥控指令经遥控发射机和天线系统发射出去，控制无人直升机飞行，天线系统将遥测数据经遥测接收机接收回来，遥测接收机接收的遥测数据通过遥测数据解密和译码设备传送到监控主机，其上的应用程序对数据作相应的处理，在显示设备上显示出来。

在共轴式无人直升机飞行过程中将飞行数据实时地通过遥测设备传送到地面测控站实时信息监控系统，将数据作相应处理后，应用飞行数据可视化软件实时动态显示出来，供飞行员和指挥员监控使用。即在地面测控站信息处理系统中用软件方法模拟飞行员驾驶舱中的各种模拟物理仪表，将各种飞行数据参数图形化，从而更好地完成飞行任务。在飞行任务结束后，对于关键参数用较直观的变化曲线形式表示出来。软件流程图见图2所示。具体说明如下：

首先，启动程序后进行数据读入创建新的事件。同时，监测串口状态，当串口无数据时就处于监测状态，在监测状态耗费极少的时间；当有数据到来时，结束监测状态。监测状态结束时，读取串口数据，存放于数组中，其类型为字节型，然后调用发消息给主线程，对数据作出处理。对于数据接收线程的启动和退出，是由菜单命令“接收数据”(“停止接收”)来控制的。最后，关闭串行口以释放控制权，使它可以被别的程序使用。

共轴式无人直升机飞行数据可视化界面显示了几十个共轴式无人直升机的飞行数据和状态参数，其中以航空仪表方式显示的有发动机转速、缸头温度、滑油温度、滑油压力、油量、俯仰角、倾斜角、航向角、空速、升降速度、气压高度、无线电高度和油门等参数，以字符形式显示的有遥控指令，包括纵向操纵量、横向操纵量、航向操纵量、总距操纵量、油门操纵量、高度设置和开关量参数等，导航参数包括GPS信息，即经度、纬度、高度、东向速度、北向速度、航向速度、时间、GPS状态、飞行距离、方位角和导航故障状态等参数，以轨迹方式显示的有航线规划和飞行轨迹以及以告警灯显示的十种告警状态。

地面测控站信息处理系统的硬件包括监控主机和显示设备等，如图1中虚框所示。

图1中，监控主机实时处理来自遥测系统的遥测数据，由显示设备实时显示各种遥测数据，供飞行员实时监测，保障无人直升机的飞行安全。

科学计算的可视化是把科学计算过程中所涉及与产生的数字信息转变为形象直观的图像、图形形式表示的、可进行交互分析的静态或动态画面。

3优点及功效

该系统依据飞行员的飞行习惯，将数据图元化，为飞行员提供无人直升机飞行全过程及全空域飞行控制所需要的运动参数，为共轴式无人直升机的飞行安全和飞行任务的完成，提供了技术基础和安全保障。

(四)附图说明

图1地面测控站信息处理系统硬件组成方框示意图

图2可视化软件流程图

(五)具体实施方式

见图1、图2所示，具体实施方式如下：

一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统，它是由天线系统、遥测接收机、遥测数据解密译码设备、遥控发射机、遥控指令产生器(以上为现有技术)和监控主机和显示设备组成。其中，遥控指令产生器与遥控发射机和监控主机交联，构成遥控回路，遥控发射器与天线系统交联，构成发射回路，遥测接收机与天线系统、遥测数据解密和译码系统交联构成遥测回路，监控主机和显示设备与遥测数据解密和译码系统、遥控指令产生器交联，构成地面测控站实时信息监控系统，以实现实时信息的监控。

所述监控主机是PC工业控制计算机，它是个人计算机体系结构，由5部分组成：主板(含CPU、内存)、显示板、硬盘(160G)、电源、遥测数据解码板。操作系统为Windows98，其上装有应用程序，应用程序为C++6.0面向对象的模块化结构。

所述显示设备是两个19英寸彩色显示器，型号为三星S190，分辨率1280x1024以上。

所述主板为研华工业主板，型号为PCA-6006，支持/DDR/VGA/Fast EthernetLan/HISA(400/533 MHz FSB)Socket 478 Pentium 4/Celeron，CPU内存为金士顿2GB DDR2 800。

所述显示板为GeForce 6600 GT显卡。

所述硬盘为希捷160G 7200.108M。

所述电源为ATX 250W工业电源，型号为FSP250-60ATVATX

所述遥测数据解码板是PCI板卡，其功能实现遥测和遥控数据的采集与处理，为地面测控站实时信息监控系统提供数据。

该系统的信号走向是：来自遥控指令产生器的遥控信号经监控主机串口送入监控主机，同时遥控指令经遥控发射机和天线系统发射出去，控制无人直升机飞行，天线系统将遥测数据经遥测接收机接收回来，遥测接收机接收的遥测数据通过遥测数据解密和译码设备传送到监控主机，其上的应用程序对数据作相应的处理，在显示设备上显示出来。

本系统采用地面监控计算机管理飞行数据，其中对地面遥控数据的采集采用串口连接，对遥测数据的采集是以内存映射方式，与地面遥测数据采集设备进行数据采集、分析和转换，采用双屏显示功能，完成飞机飞行参数的实时显示，一屏显示主要的仪表参数，另一屏显示飞机的轨迹，这样扩大了指挥员和驾驶员的视野，便于飞行员观察控制。软件流程图见图2，具体说明如下：

首先，启动程序后进行数据读入创建新的事件。同时，监测串口状态，当串口无数据时就处于监测状态，在监测状态耗费极少的时间；当有数据到来时，结束监测状态。监测状态结束时，读取串口数据，存放于数组中，其类型为字节型，然后调用发消息给主线程，对数据作出处理。对于数据接收线程的启动和退出，是由菜单命令“接收数据”(“停止接收”)来控制的。最后，关闭串行口以释放控制权，使它可以被别的程序使用。

共轴式无人直升机飞行数据可视化的显示分两个视图，视图布局以飞行参数分类及参数与系统的联系程度为依据，经过多次反复的试验磨合设计而成。其中航迹显示占一个视图，以地平仪为主的仪表显示占一个视图。在航迹显示视图中，原点代表地面测控站的位置，该位置的导航数据通过对话框预先置入，用红点表示飞机当前位置，在地图旁边同时用字符显示出飞机的导航数值，包括飞机的经纬度、高度、当前时间、速度以及GPS的定位情况。

以地平仪为主的仪表参数显示在另一个视图中。考虑到共轴式无人直升机在飞行过程中，尤其是在视距之外，飞机的姿态对飞行员来说尤为重要，在此视图中将地平仪图元放大到最大状态，其它仪表在其周围用较小的表盘显示，所有参数在指针显示的同时，用字符进行准确的显示，以便使飞行员准确获得飞机的飞行信息。

图形元的设计根据数据的特征及飞行系统的要求，按照飞行员的习惯设计具体如下：

(1)地平仪用兰黄相间的实圆表示，兰色代表天空，黄色代表陆地，飞机用红色飞机形状图符表示，机头指向里面，通过兰黄线的上下移动表示飞机的俯仰，飞机的倾斜直接用飞机的左右倾斜表示。

(2)机上各仪表用黑色背景，白色指针，黄色字符的表盘表示，表盘上标有刻度，指针图符的转动指示出当前的数值。

(3)飞机的GPS数据直接用字符串表示，这主要包括飞机的经纬度、高度、速度、当前时间以及GPS的定位情况。

(4)飞行航迹用地图表示，飞机用小红圆点的运动实时绘制航迹。

(5)当油量降到危险值时，以告警红色点亮油量指示框，提醒飞行员当前的油量值，避免事故的发生。

Claims (6)

1、一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统，它是由天线系统、遥测接收机、遥测数据解密译码设备、遥控发射机、遥控指令产生器、监控主机和显示设备组成；其中，遥控指令产生器与遥控发射机和监控主机交联，构成遥控回路，遥控发射器与天线系统交联，构成发射回路，遥测接收机与天线系统、遥测数据解密译码设备交联构成遥测回路，监控主机和显示设备与遥测数据解密译码设备、遥控指令产生器交联，构成地面测控站实时信息监控系统，以实现实时信息的监控；其特征在于：

所述监控主机是PC工业控制计算机，它是个人计算机体系结构，由5部分组成：含CPU内存的主板、显示板、硬盘160G、电源、遥测数据解码板；操作系统为Windows98，其上装有应用程序，应用程序为C++6.0面向对象的模块化结构；

所述显示设备是两个19英寸彩色显示器，型号为三星S190，分辨率1280×1024以上；

该系统的信号走向是：来自遥控指令产生器的遥控信号经监控主机串口送入监控主机，同时遥控指令经遥控发射机和天线系统发射出去，控制无人直升机飞行，天线系统将遥测数据经遥测接收机接收回来，遥测接收机接收的遥测数据通过遥测数据解密和译码设备传送到监控主机，其上的应用程序对数据作相应的处理，在显示设备上显示出来。

2、根据权利要求1所述的一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统，其特征在于：所述主板为研华工业主板，型号为PCA-6006，支持/DDR/VGA/Fast Ethernet Lan/HISA(400/533MHz FSB)Socket 478Pentium4/Celeron，CPU内存为金士顿2GB DDR2800。

3、根据权利要求1所述的一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统，其特征在于：所述显示板为GeForce 6600GT显卡。

4、根据权利要求1所述的一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统，其特征在于：所述硬盘为希捷160G 7200.108M。

5、根据权利要求1所述的一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统，其特征在于：所述电源为ATX 250W工业电源，型号为FSP250-60ATVATX。

6、根据权利要求1所述的一种共轴式无人直升机的地面测控站实时信息监控系统，其特征在于：所述遥测数据解码板是PCI板卡。

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