CN206133316U - 一种基于双屏笔记本的便携式无人机地面站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双屏笔记本的便携式无人机地面站，涉及无人机地面监控领域。本实用新型采用单台双屏笔记本设备安装地面监控系统软件，软件高度集成；直接将二维摇杆、功能按键、功能开关集成到双屏笔记本上，硬件系统高度集成；触控屏、二维摇杆、功能按键及功能开关用于人机交互，可轻松实现对监控系统的各种操作；满足了单人携带、组装、操作需求，并降低了地面监控系统设计的复杂度。本实用新型特别适用于便携式小型无人机系统中地面监控系统的设计及实现。

Description

一种基于双屏笔记本的便携式无人机地面站

技术领域

本实用新型涉及通信测控领域中的一种无人机地面控制终端，具体涉及一款基于双屏笔记本的便携式无人机地面站。

背景技术

整个无人机的发展必须伴随着地面站的存在,地面站作为无人机系统控制的核心，在任务起始的准备阶段，关键的任务执行阶段，直到最后的信息处理与分发阶段都承担着重要工作。传统的地面站结构复杂、体积巨大、易暴露目标等特点使得便携式、轻量化、功能结构简洁等特点成为地面控制站的重要指标，目前市面上也有一些组装在一起的小型地面站，但一般都体积大、重量大、结构复杂；同时传统方法中链路状态、飞行状态、载荷状态分席位显示，在数字、图像化表达方式上存在可视化不强的问题，随着小型无人机侦察技术的发展，便携、简洁的地面站是人们所期望的。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于双屏笔记本的便携式、易运输、高集成、易操作的无人机地面站，本实用新型采用紧凑式轻量化设计理念，结构布局紧凑，具有造型美观、可靠性好、多功能集成、轻薄便携等特点。

本实用新型所要解决的技术问题由以下技术方案实现的：一种基于双屏笔记本的便携式无人机地面站，包括双屏笔记本、地面设备终端和地面监控软件，地面监控软件运行在双屏笔记本上，双屏笔记本由触控显示器和底座组成，所述的触控显示器包括第一触摸屏和第一显示屏，底座上设置有主板模块、电源模块、功能模块、触控显示模块、第二触摸屏、第二显示屏、锂电池、至少两个二维摇杆、功能按键、拨动开关和多种航插功能接口；

触控显示模块的两个低电压差分信号输出端分别与两个显示屏的低电压差分信号输入端一一对应相连接，两个USB信号输入端分别与两个触摸屏的USB信号输出端一一对应相连接；

二维摇杆、功能按键和拨动开关的各模拟信号输出端分别与功能模块的各个模拟信号输入端一一对应相连接；

功能模块的控制信号输出端与主板模块上的串口相连接；

主板模块上设置有多个航插功能接口，所述的航插功能接口包括航插网口、航插电源口和航插串口。

其中，触控显示器的中间位置设置有第一触摸屏和第一显示屏，触控显示器的左右两侧均设置有摇杆让位槽，触控显示器的下侧设置有亮度调节按键；底座的中间位置设置有第二触摸屏和第二显示屏，底座的左右两侧均设置有功能按键、拨动开关和二维摇杆，拨动开关及二维摇杆均为内陷设计，内陷部位底部侧壁上开有排水口，二维摇杆的手柄局部突出底座平面；底座后部设置有航插功能接口；底座内部设置有主板模块。

其中，所述的地面监控模块包括图像显示模块、航迹规划模块、参数显示模块和指令控制模块，航迹规划模块包括任务规划模块、地图下载模块和航迹显示模块，

所述的图像显示模块接收外部机载任务图像并将解压后的机载任务图像在触控显示器进行显示；

任务规划模块通过第二触摸屏获取预定航路信号，并将预定航路信号上传到无人机；地图下载模块的地图背景输出端与航迹显示模块的地图背景输入端相连接；航迹显示模块接收无人机的坐标信息，在地图背景下绘制出无人机飞行轨迹并在第二显示屏进行显示；

参数显示模块的飞行姿态输入端、电机状态输入端、定位状态输入端及链路通信状态输入端一一对应接收无人机输出的飞行姿态、电机状态、定位状态及链路通信状态；

指令控制模块通过串口接收功能按键、拨动开关和二维摇杆的指令信息，同时，通过链路控制信号输出端和飞行控制信号输出端对应输出链路控制信号和飞行控制信号；所述的链路控制信号输出端包括链路工作静默控制信号输出端、频道控制信号输出端、功率控制信号输出端及速率控制信号输出端，飞行控制信号输出端包括飞机姿态控制信号输出端、飞行模式控制信号输出端及飞行参数设置输出端。

其中，所述的双屏笔记本的两个显示屏在运行时独立地显示不同的画面，两个显示屏均采用LED背光液晶屏，LED背光液晶屏外加电容形成触摸屏。

本实用新型相比背景技术的优点在于：

本实用新型采用单台双屏笔记本设备安装地面监控系统软件，软件高度集成；

直接将二维摇杆、功能按键、功能开关集成到双屏笔记本上，硬件系统高度集成；触控屏、二维摇杆、功能按键及功能开关用于人机交互，可轻松实现对监控系统的各种操作；

满足了单人携带、组装、操作需求，并降低了地面监控系统设计的复杂度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型电原理框图；

图3是本实用新型地面监控模块的原理框图。

具体实施方式

下面，结合图1至图3对本实用新型作进一步说明。

双屏笔记本的整体设计如图1所示，详细说明如下：

整机采用上下双屏设计模式，由上翻触控显示器和底座两部分组成，上翻触控显示器居中放置一块触控显示屏，两侧设计有摇杆让位槽，下侧设计有亮度调节按键，左侧两个按键可以调节上屏的亮度，右侧两个按键可以调节下屏的亮度，通过亮度调节按键可根据不同的应用场合，方便地对屏幕亮度进行调节，满足了无人机地面站野外工作的需求。

底座居中放置另一块触控显示屏，屏幕两侧放置功能按键、拨动开关和二维摇杆，拨动开关及二维摇杆内陷设计，内陷部位底部侧壁上开有排水口，摇杆手柄局部突出板面，位置合理，操作方便，有助于防误碰；两个拨动开关上侧各分布4个功能按键，带背光设计，方便光线较暗的环境下进行操作；整机开关和指示灯位于功能按键上侧；底座后部是航插接口，包括电源输入、串口及网口，航插接口连接可靠性好，寿命长，方便设备连线及加固处理；底座内部是主板模块，主板模块为双屏笔记本的核心，它与其他模块连接关系如图2所示，详细说明如下：

双屏笔记本通过电源航插外接电源输入DC19V至主板，电源模块集成在主板上，通过电源管理功能对内置智能锂电池进行充放电管理与电池信息的获取，从而实现对笔记本的供电需求。

从主板上引出两路LVDS与USB分别连接显示屏与触摸屏，通过主板集成的触控显示模块进行协同工作，所述的显示屏是两个宽屏全视角显示屏，具备阳光下可视，两套屏幕1600×1200高分辨率可独立输出显示不同的画面内容；屏幕外加投射式电容触摸屏，相比传统的电阻式触摸屏，电容触摸屏具有触摸灵敏、透光率高、支持多点触控等优势，触摸功能可方便用户对地面监控软件进行各种点选及输入操作。

触控显示模块实现了本实用新型特有的触控显示系统，该系统采用上下双屏设计，可在运行时独立地显示不同的画面，在一台机器上实现原来多台机器才能完成的任务；通过该套触控显示系统，可在无外接键盘、鼠标的情况下对无人机地面监控软件进行操控。

通过主板上MiniPCI-E插槽扩展出四个串口并以两个航插形式引出；通过集成的双网卡同样以航插形式引出两个网口，航插接口连接方式更加牢固可靠。

二维摇杆、功能按键与拨动开关部分由功能模块中的单片机进行控制，单片机通过串口与主板进行通信，将摇杆、按键和开关的操作指令实时发送至地面监控软件进一步处理。

另外，主板上安装有固态硬盘、独立显卡、CPU，采用固态硬盘作为存储设备，便于对1080P高速数据存储；主板采用Intel QM77芯片组，搭配第三代酷睿i7四核处理器，同时支持扩展显存1GB独立显卡增强了可视化效果，使系统界面显示效果更清晰流畅；通过插槽和螺钉将独立显卡直接插接固定在主板上，并设计有风冷散热系统，整套系统协调工作，相互配合完成复杂的操作应用。

地面监控软件集成图像显示、航迹规划、参数显示和指令控制，从而实现对各设备的监控功能，完成对无人机的操控，详细设计如下：

图像显示模块设计在双屏笔记本的上屏，用于显示任务载荷图像，可以实时显示飞机下传的1080P图像。

航迹规划模块包括地图下载、任务规划和航迹显示，地图下载是网络在线情况下，根据当前视角自动下载地图，下载后的地图可以离线浏览；任务规划是生成预定航路，同时具有对航路文件编辑、修改功能，为无人机的飞行工作做好准备；航迹显示是依据接收到的飞机经纬度坐标等信息，在地图背景下绘制出无人机飞行轨迹。

航迹显示模块设计在下屏左上部，用于规划和显示飞行航线；根据任务需要，无人机可以完全实现自主飞行，进行自主飞行前需要通过任务规划模块预先进行航路规划，并将设置好的飞行航路上传到飞机上，让飞机按照规划的航路信息自主飞行；另外航迹显示模块还具有实时显示飞机飞行航线的功能，可将飞机实际飞行的轨迹实时展现给地面操作人员。

参数显示模块设计在下屏右半部分，主要实现了对飞控设备及链路设备的状态监视功能，通过仪表形式分别显示了飞机的俯仰角、横滚角、航向角、飞行速度及链路AGC；通过指示灯显示了飞机的关键设备的锁定状态，同时配合文本框来显示详细的设备参数，这种图形化显示方式有利于操作手对飞机飞行状态及链路通信状态快速作出判断，使得界面美观友好、可视化效果增强。

指令控制模块包括链路控制和飞行控制，其中链路控制区包括链路工作静默控制、频道控制、功率控制及速率控制；飞行控制区包括飞机姿态控制、飞行模式控制、及飞行参数设置等功能；同时可以通过串口接收功能按键、拨动开关和二维摇杆的指令信息，进而完成对无人机的操控工作。

Claims (4)

1.一种基于双屏笔记本的便携式无人机地面站，包括地面监控模块和地面设备终端，其特征在于：还包括由触控显示器和底座组成的双屏笔记本，所述的触控显示器包括第一触摸屏和第一显示屏，底座上设置有主板模块、电源模块、功能模块、触控显示模块、第二触摸屏、第二显示屏、锂电池、至少两个二维摇杆、功能按键、拨动开关和多种航插功能接口；

触控显示模块的两个低电压差分信号输出端分别与两个显示屏的低电压差分信号输入端一一对应相连接，两个USB信号输入端分别与两个触摸屏的USB信号输出端一一对应相连接；

二维摇杆、功能按键和拨动开关的各模拟信号输出端分别与功能模块的各个模拟信号输入端一一对应相连接；

功能模块的控制信号输出端与主板模块上的串口相连接；

主板模块上设置有多个航插功能接口，所述的航插功能接口包括航插网口、航插电源口和航插串口。

2.根据权利要求1所述的一种基于双屏笔记本的便携式无人机地面站，其特征在于：触控显示器的中间位置设置有第一触摸屏和第一显示屏，触控显示器的左右两侧均设置有摇杆让位槽，触控显示器的下侧设置有亮度调节按键；底座的中间位置设置有第二触摸屏和第二显示屏，底座的左右两侧均设置有功能按键、拨动开关和二维摇杆，拨动开关及二维摇杆均为内陷设计，内陷部位底部侧壁上开有排水口，二维摇杆的手柄局部突出底座平面；底座后部设置有航插功能接口；底座内部设置有主板模块。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于双屏笔记本的便携式无人机地面站，其特征在于：所述的地面监控模块包括图像显示模块、航迹规划模块、参数显示模块和指令控制模块，航迹规划模块包括任务规划模块、地图下载模块和航迹显示模块，

所述的图像显示模块接收外部机载任务图像并将解压后的机载任务图像在触控显示器进行显示；

任务规划模块通过第二触摸屏获取预定航路信号，并将预定航路信号上传到无人机；地图下载模块进行地图背景下载，其地图背景输出端与航迹显示模块的地图背景输入端相连接；航迹显示模块接收无人机的坐标信息，在地图背景下绘制出无人机飞行轨迹并在第二显示屏进行显示；

参数显示模块的飞行姿态输入端、电机状态输入端、定位状态输入端及链路通信状态输入端一一对应接收无人机输出的飞行姿态、电机状态、定位状态及链路通信状态；

指令控制模块通过串口接收功能按键、拨动开关和二维摇杆的指令信息，同时，通过链路控制信号输出端和飞行控制信号输出端对应输出链路控制信号和飞行控制信号；所述的链路控制信号输出端包括链路工作静默控制信号输出端、频道控制信号输出端、功率控制信号输出端及速率控制信号输出端，飞行控制信号输出端包括飞机姿态控制信号输出端、飞行模式控制信号输出端及飞行参数设置输出端。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于双屏笔记本的便携式无人机地面站，其特征在于：所述的双屏笔记本的两个显示屏在运行时独立地显示不同的画面，两个显示屏均采用LED背光液晶屏，LED背光液晶屏外加电容形成触摸屏。