CN209803579U - 用于无人驾驶飞行器(uav)的地面站以及无人机系统 - Google Patents

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CN209803579U CN201790001255.7U CN201790001255U CN209803579U CN 209803579 U CN209803579 U CN 209803579U CN 201790001255 U CN201790001255 U CN 201790001255U CN 209803579 U CN209803579 U CN 209803579U
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Abstract

本实用新型涉及一种用于无人驾驶飞行器(UAV)的地面站以及无人机系统，地面站包括用于容纳一片上系统(SOC)电路的壳体，第一屏幕和第二屏幕，片上系统(SOC)电路包括用于执行软件以无线控制无人驾驶飞行器的多个功能的控制处理器，其中一个或两个屏幕由SOC控制处理器直接控制。壳体可包括蛤壳壳体，其包括用于容纳控制处理器的第一壳体构件和可相对于第一壳体构件在覆盖第一壳体构件的一第一闭合位置和一第二打开位置之间移动的第二壳体构件。该布置使得第一壳体构件在其上安装有第一屏幕，且第二壳体构件在其上安装有第二屏幕，以便当第二壳体构件处于其打开位置时，两个屏幕都可被用户看到。

Description

用于无人驾驶飞行器(UAV)的地面站以及无人机系统
技术领域
本实用新型涉及用于无线控制小型的UAV(例如但不限于无人机或多轴飞行器)操作的地面站。
背景技术
通常被称为“无人机”的多旋翼或多轴飞行器是通常具有两个以上转子的旋翼飞行器。多轴飞行器的一优点是飞行控制所需的更简单的转子机构。与单转子直升机和双转子直升机不同，单转子直升机和双转子直升机使用多个复杂的可变桨距转子，其桨距随着桨叶旋转而变化，以用于飞行稳定性和控制，多个多轴飞行器通常使用多个固定桨距的桨叶。因此，飞行器运动的控制由通过改变每个转子的相对速度，以改变由每个转子产生的推力和扭矩得以实现。
诸如多个多轴飞行器等的常规可用的多个UAV通常使用通常被称为“地面站”的手持设备，经由无线链路或连接远程控制多轴飞行器。地面站和多轴飞行器中的每一个都配备有多个合适的无线收发器，用于发送和接收包括若干飞行控制信号、若干遥测信号等的若干无线信号。许多这种常规可用的多轴飞行器在飞行中通过从多轴飞行器上的摄像机接收的第一人称视角(FPV)图像而被控制，并通过与地面站关联的屏幕观察。屏幕通常不包括地面站的集成元件，而是包括通用电子设备，例如安装在由地面站提供的支架上的智能电话、平板手机或平板电脑。地面站和安装在其上的通用电子设备之间的通信通常通过短距离无线连接，例如BlueToothTM无线连接，但更常通过WiFiTM无线连接，不过当通用电子设备是苹果公司的产品，例如IphoneTM或IpadTM时，可使用物理电缆，例如由苹果公司提供的LightningTM连接器。
对于典型的多轴飞行器地面站的设置，由多轴飞行器摄像机捕获的实时视频图像场景从多轴飞行器被无线传输到地面站。在地面站，接收的视频图像信号必须被处理，并通过短距离无线连接或专用的物理电缆连接重新传输到作为用于地面站的FPV屏幕的通用电子设备。这种布置还要求通用电子设备在用作地面站屏幕之前，具有下载到其中的合适的软件，以使其能够用作FPV屏幕。
使用通用电子设备作为UAV地面站的FPV屏幕会遇到一些问题。典型的布置遇到的一个这样的问题是：视频图像信号处理中的相对高的延迟(这是不想要的)。出现这种情况的原因有很多，尤其是在地面站处理的所接收的数字视频图像信号需要从地面站无线重新传输到通用电子设备，或者重新格式化，以通过连接在地面站和通用电子设备之间的专用物理电缆进行重新传输。此外，通用电子设备未被优化为用作UAV地面站的FPV屏幕，这也会增加用户在FPV图像中看到的和UAV的摄像机正在观察的内容之间的延迟水平。延迟量越大，控制UAV越不容易，控制UAV的飞行和收集多个图像的用户体验越差。
如上的典型的布置遇到的另一个问题是：通用电子设备从地面站的支架上移位的情况并不少见。通用电子设备从支架的移位不仅分散了该用户对UAV进行飞行控制的注意力，而且FPV图像从视野中消失还可能会危及飞行控制。当UAV被控制在靠近多个障碍物，例如多个建筑物飞行，或者穿越树木等时，这会成为紧要问题。
典型的布置的另一个问题是：虽然许多通用电子设备能够输出若干高清(HD)视频图像，例如若干HDMI图像，但是它们通常没有设置任何输入以接收数字HD视频图像。因此，将数字HD视频图像从UAV传送到通用电子设备的路线是从信号延迟角度看的未被优化的路线。
同样，在典型的布置中，通用电子设备需要为地面站提供一些其他的功能，例如设置一地图，该地图要求通用移动设备执行地图应用程序，并且通过短距离无线连接或专用的电缆与地面站交换若干地图信号和数据。这再次涉及系统信号传输中的不想要的延迟。
对于使用通用电子设备例如移动电话的多个UAV地面站，通用电子设备安装在设置在地面站上的支架上，该用户通常在移动电话上安装移动应用程序(“app”)，并通过Wi-FiTM或BluetoothTM连接将移动电话与UAV地面站连接。因此，有两个独立的装置用于控制UAV 的飞行。在其他已知的多个布置中，用于UAV的地面站可被配备单个屏幕。通常，单个屏幕只能显示UAV机载摄像机的视图或者显示UAV的设置。这为一些用户提供了复杂的飞行体验，他们在尝试同时观看机载摄像机视图时难以对无人机的多个设置作出多个调整。在另外的其他多个布置中，移动电话或类似设备也可被用作UAV的多个操纵杆控制器。再一次地，用户必须在移动电话上安装一个或多个合适的应用程序，以提供用于控制UAV的多个虚拟的操纵杆和按钮。在这种布置中，机载视图被显示在移动电话的屏幕上，同时与用于控制UAV的多个虚拟的操纵杆和按钮重叠。在又一布置中，用户需要佩戴外部的护目镜以在保持操纵杆控制器的同时接收UAV机载摄像机视图。由于用户对操纵杆控制器的观察被阻挡，这会导致用户不舒服的飞行体验。即使护目镜允许用户切换到真实视图，但是也不可能同时拥有UAV机载摄像机视图和真实视图。
因此，在如上的典型UAV地面站布置中，若干数据传输路径，若干信号转换过程，若干无线通信路径，应用程序处理，以及在通用电子设备的屏幕上显示处理后的图像数据或者与地面站关联的护目镜导致高的系统延迟，这降低用户操作UAV的体验质量。
实用新型目的
本实用新型的一个目的是提供用于无人驾驶飞行器(UAV)，例如无人机、多轴飞行器或包括一些固定翼UAV在内的其他类型的小型UAV的改进的地面站。
本实用新型的另一个目的是提供用于UAV(例如多轴飞行器)的地面站，以改善用户体验。
本实用新型的再一个目的是在某种程度上减轻或消除与用于多个UAV的已知多个地面站相关的一个或多个问题，或者至少提供一有用的替代方案。
上述多个目的通过独立权利要求的多个特征的组合实现，多个从属权利要求公开了本实用新型更多个有利实施例。
本领域技术人员将从以下描述中得出本实用新型的其他多个目的。因此，上述目的陈述并非详尽无遗，而仅用于说明本实用新型的许多目的中的一些目的。
实用新型内容
在第一主要方面，本实用新型提供一种用于UAV，例如无人机或多轴飞行器的地面站，所述地面站包括：用于容纳一片上系统(SOC)电路的壳体，所述片上系统(SOC)电路包括用于执行软件以无线控制UAV多个功能的控制处理器；第一屏幕；和第二屏幕；其中一个或两个屏幕由所述SOC控制处理器直接控制。
在第二主要方面，本实用新型提供一种用于UAV的地面站，包括：蛤壳壳体，所述蛤壳壳体包括用于容纳控制处理器的第一壳体构件，和可相对于所述第一壳体构件在覆盖所述第一壳体构件的第一关闭位置和第二打开位置之间移动的第二壳体构件，该布置使得所述第一壳体构件在其上安装有第一屏幕，所述第二壳体构件在其上安装有第二屏幕，以便当所述第二壳体构件处于其打开位置时，两个屏幕都可被用户看到，且其中两个屏幕由所述控制处理器直接控制。
在第三主要方面，本实用新型提供了一种用于UAV的地面站，包括：射频模块，所述射频模块被配置为无线接收来自UAV摄像机的以数字格式输出的高清(HD)图像信号；图像信号处理模块，用于将所接收的数字格式HD图像信号转换为MIPI信号；处理器，用于通过非无线连接，将所述MIPI信号输出到第一地面站屏幕和第二地面站屏幕中的一个或两个。
在第四主要方面，本实用新型提供了一种UAV系统，包括：UAV；以及根据本实用新型前述任一方面的地面站。
在本实用新型的第五主要方面，提供了一种存储多个程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述多个程序指令在被处理器执行时，使得根据本实用新型的用于UAV的地面站进行运转。
在本实用新型的第六主要方面，提供了一种片上系统(SOC)电路，所述片上系统(SOC) 电路包括用于执行软件以无线控制诸如多轴飞行器的UAV的多个功能的控制处理器；片上系统(SOC)电路具有一个或多个输出，用于将多个信号输出到第一屏幕和第二屏幕；其中一个或两个屏幕由所述SOC控制处理器直接控制。
本实用新型内容不一定公开定义本实用新型所必需的所有特征；本实用新型可以存在于所公开的多个特征的一子组合中。
附图说明
本实用新型的前述和进一步的特征从以下的多个优选实施例的描述中将变得显而易见，所述多个优选实施例仅通过示例的方式结合附图来提供，其中：
图1是根据本实用新型的地面站的一个实施例的立体图，其中第二壳体构件相对于第一主壳体构件处于其打开位置；
图2是图1所述地面站的主视图；
图3是图1所述地面站的侧视图；
图4是图1所述地面站的俯视图；
图5是图1所述地面站的另一立体图，其示出了第一屏幕和第二屏幕的优选用途；
图6示出了用户的(驾驶员的)视角的所述地面站和由用户使用所述地面站控制的UAV；
图7用于图1所述地面站的片上系统(SOC)电路框图的一部分，其示出了FPV视频信号通过所述系统的路径；
图8是用于图1所述地面站的片上系统(SOC)电路的另一实施例的方框图的一部分；
图9示出了图1所述地面站的优选的架构；以及
图10示出了用于图1所述地面站的地图预加载功能的流程图。
具体实施方式
以下描述是仅作为示例的若干优选实施例，并且不限于实现本实用新型所必需的多个特征的组合。
本说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例描述的一特定特征、结构或特性被包含在本实用新型的至少一个实施例中。在本说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”不一定都指代同一实施例，也不是与其他的多个实施例互斥的单独或替代的多个实施例。此外，描述了可以由一些实施例而不是由其他实施例展示的各种特征。类似地，各种要求被描述，这些要求可能是一些实施例而不是其他实施例的多个要求。
参考多个附图，提供了用于多轴飞行器的地面站10的实施例。在以下描述中，多轴飞行器的多个实施例通过无人驾驶飞行器(UAV)的示例进行描述，尤其是具有高达约40kg重量的小型UAV，但这不是限制的重量大小。该地面站10包括壳体20。在优选的多个实施例中，该壳体20可以是两部分，并且可以包括具有第一壳体构件20A和第二壳体构件20B 的蛤壳壳体。优选地，该第二壳体构件20B可相对于该第一壳体构件20A，在如图所示的覆盖该第一壳体构件20A的第一闭合位置和第二打开位置之间移动。
优选地，该第二壳体构件20B枢转地安装在该第一壳体构件20A上。如图所示的打开位置是完全打开的位置，但是该第二壳体构件20B可以根据使用者的要求打开到其关闭位置和打开位置之间的任一位置。该第一壳体构件20A和第二壳体构件20B之间的枢轴连接30 可以在多个壳体构件之间提供足够的摩擦力，以使得该第二壳体构件20B在被打开到其关闭位置和打开位置之间的任一位置时能够保持其位置，不过可以理解地，实现该第二壳体构件 20B打开到其关闭位置和打开位置之间的任一位置的任何合适的机构均可被使用。
优选地，该地面站10包括被安装在该第一壳体构件20A上的第一屏幕40和被安装在该第二壳体构件20B上的第二屏幕50。该布置使得至少在该第二壳体构件20B处于其完全打开位置或接近其完全打开位置时，两个屏幕40，50都可被用户看到。
在如附图所示的优选实施例中，可以看出该第二屏幕50在尺寸上优选地大于该第一屏幕40。还优选的是，该第一屏幕40具有比该第二屏幕50更高的屏幕分辨率。还优选的是，该第二屏幕50相对于常规观察方向以横向取向被布置，并且该第一屏幕40优选地相对于常规观察方向以纵向取向被布置，使得当第一屏幕和第二屏幕40，50在该地面站10的一常规操作配置中被观察时，它们包括如图所示的一大致“T”形的屏幕布置。
如图4所示，优选地，该第一屏幕40的中心轴线Y-Y与该第二屏幕50的中心轴线X-X对齐，当从常规的观察方向观察时，如图所示，优选地，该第二屏幕50被布置在该第一屏幕40的上方。
如在图5中更好地看到的，在使用中，优选地，该第二屏幕50被控制以显示从该多轴飞行器上的摄像机接收的视频图像，并且优选地，这包括FPV视频图像60以帮助用户控制该多轴飞行器的飞行。将该第二屏幕50相对于常规观察方向放置在该第一屏幕40上方至少具有这样的优点：当从直接观察飞行中的该多轴飞行器切换到观察该第二屏幕50上的该FPV 图像60时，这减少了该地面站10的该用户必须向上或向下倾斜他们头部的次数。此外，相对于常规观察方向以横向方向布置该第二屏幕50，增强了该用户使用宽纵横比FPV图像60 进行飞行控制的能力。然而，应该理解，该第一屏幕40和第二屏幕50的功能可以是可逆的。
同样如在图5中更好地看到的，优选地，使用该第一屏幕40来显示该地面站10周围或至少前方的区域的至少一个地图70，以识别飞行中的该多轴飞行器的位置以及地图视图70 中的若干地理特征。在一些实施例中，设置在该第一屏幕40上的该地图视图70使得该用户能够在看不到或几乎看不到该多轴飞行器时(即，该多轴飞行器位于与该用户的距离在视觉上不易辨识，例如距离大约200米到300米左右时)，控制该多轴飞行器的飞行。地图视图放大倍率可以由用户改变。该第一屏幕40可以被设置为触摸屏，从而接收多个用户输入以控制该地图视图的放大倍率以及其他多个用户输入。
沿纵向方向布置该第一屏幕40的至少一个优点是它在该地面站10的向前方向上增强了该地图视图70的范围或比例。通常，使用地面站控制多轴飞行器飞行的用户倾向于将该地面站指向飞行中的该多轴飞行器的大致方向，并且也朝向这样的方向。优选地，该第一屏幕 40上示出的该地图视图70不是一固定的地图视图，而是被布置为响应于该地面站10检测到的取向来调整方向。因此，使该第一屏幕40以纵向方向布置具有一意想不到的好处，即：基于操作该地面站10的典型或预期的用户行为，该屏幕40将在与该多轴飞行器的飞行方向 F大致一致的方向上，而不是在与该飞行方向F正交的方向Z上显示该地图视图70的更大范围。应当理解，对飞行方向F的参照不是对该多轴飞行器的绝对地理飞行方向的参照，而是当用户保持该地面站10大致指向飞行中的该多轴飞行器的方向时，该多轴飞行器相对于该地面站10飞行方向的参照。
除了地图视图70之外，该第一屏幕40可以被配置为显示多个用户控制图标、多个多轴飞行器的设置和多个多轴飞行器传感器读数中的任意一个。这些另外的显示特征可被显示在该地图视图70的叠加中或者在该第一屏幕40的单独部分中。
该第二屏幕50还可以被设置为触摸屏，该触摸屏被配置为接收若干用户触摸输入。该第二屏幕50可以被配置为显示多个用户控制图标、多个多轴飞行器设置、多个多轴飞行器传感器读数、以及可选地高于该第一屏幕40上所示的不同放大地图视图中的任意一个。该第二屏幕50可以被配置为显示多个软按钮、多个指示符、图形和文本中的任意一个。可选地，替代的放大地图视图可以包括在该第一屏幕40上示出的该地图视图70的一部分。这些进一步的显示特征可被显示在该FPV图像视图60上的叠加中或者在该第二屏幕50的单独部分中。
在一个实施例中，当该第二壳体构件20B相对于该第一壳体构件20A处于完全打开位置时，该第二屏幕50的观察表面所在的平面相对于该第一屏幕40的观察表面所在的平面形成一范围在110度至170度的角度。在另一个实施例中，该角度位于125度至145度的范围内或者位于130度至140度的范围内。然而，优选的是，该角度大约为135度，因为当在观察该第一屏幕40或第二屏幕50或观察飞行中的该多轴飞行器之间切换时，这被认为为该地面站10的用户提供了最佳的人体工程学体验。
在一优选实施例中，该第一屏幕40的对角线尺寸约为12.5厘米。沿纵向布置该第一屏幕40的另一个优点是它允许该地面站宽度减小，同时仍然在该第一壳体构件20A上提供一相对大的屏幕，同时仍然为在该第一屏幕40的两边的多个控制操纵杆100A，100B提供空间。
该多个控制操纵杆100A，100B被嵌入该第一壳体构件20A中，使得当该第二壳体构件 20B处于其关闭位置时，多个操纵杆100A，100B的顶部不妨碍关闭该地面站，同时保持一相对紧凑的外形。
在一优选实施例中，该第二屏幕的对角线尺寸约为17.5厘米。
在一优选实施例中，该第二屏幕50具有与第一人称视角(FPV)图像视图60的纵横比相同或密切相关的纵横比，该第一人称视角(FPV)图像视图60由从该多轴飞行器上的摄像机无线接收的该图像信号处理得到。
再次参考图1至图5，地面站10的第一壳体构件20A包括控制UAV的多个油门和偏航方向的第一控制操纵杆(左操纵杆)100A，以及控制UAV的多个俯仰和滚动方向的第二控制操纵杆(右操纵杆)100B。第一显示屏40位于左操纵杆100A和右操纵杆100B之间，并向驾驶员显示UAV飞行数据和地面站的多个设置。当该驾驶员正在驾驶该UAV时，该用户可以快速浏览该第一屏幕40以检查多个飞行控制参数或修改这些参数，同时保持UAV在视线中并且同时在该第二屏幕50上观看FPV。
与已知的多个布置相比，本实用新型在单个设备(地面站)上提供了更好的用户界面 (UI)。两个显示屏40，50同步工作，其中FPV和飞行控制器界面的显示被单独示出，即在分开的多个屏幕上，但是被一体地设置在单个的集成的地面站设备中。
如图所示，该第一屏幕40位于该左操纵杆100A和该右操纵杆100B之间，并且用作UI显示器。由操作系统(OS)提供的UI使得驾驶员能够通过该第一屏幕40和/或第二屏幕 50上的触摸来控制UAV。
左操纵杆100A和右操纵杆100B连同第一屏幕40的纵向方向使得驾驶员能够使用他的多个拇指访问该第一屏幕40上的UI。因此，驾驶员能够容易地且符合人体工程学地将他们的多个拇指从多个控制操纵杆100A，100B切换到第一触摸屏40。
如已经描述的，优选地，第二屏幕50是仅用作显示屏幕的显示器，而没有任何输入按钮或触摸屏功能(尽管这些在一些实施例中可被设置)。优选地，所述第一屏幕被布置为显示诸如来自UAV相机的FPV以及飞行区域的地图和任何UAV警报的信息。图6示出了用户的(驾驶员的)视角的所述地面站和由用户使用所述地面站控制的UAV。可以看出，该用户210清楚地看到第一屏幕40和第二屏幕50以及飞行中的UAV 200。更具体地，该驾驶员210能够保持由图6中的多条虚线25表示的视角220，其中UAV 200，第二屏幕50和第一屏幕40可以在同一常规的观察方向上被看到，即在与朝向飞行中的无人机200一致的方向上被看到。
该地面站10设置有一条或多条天线80，该天线80被安装在该第二壳体构件20B内的一适当位置或多个位置，用于实现与该多轴飞行器的无线通信。优选地，如图2中的多条虚线所示，一条或多条天线80被安装在该第二壳体构件20B内，使得它们不从该壳体构件20B 或该地面站10突出，即该地面站10不具有若干外部天线。一条或多条天线80可以相对于该屏幕以一大致垂直的方向定位在该第二屏幕50附近和/或上方。将一条或多条天线80定位在该第二壳体构件20B中的至少一个优点是，这降低了用户未对准一条或多条天线80的可能性，例如，使用中将该地面站10保持在一方向，使得一条或多条天线80与地面水平。
优选地，该第一壳体构件20A被布置成容纳一控制处理器110，该控制处理器110被配置为通过非无线连接直接控制该第一屏幕40和第二屏幕50，如图7所示。优选地，该非无线连接包括一个或多个硬线连接120。优选地，该控制处理器110被设置在一片上系统(SOC)电路130上，该SOC电路130可以包括SOC集成电路，并且可以包括或者与其他多个处理器和输入和输出端口相关联。该第一屏幕40和第二屏幕50分别通过一个或多个硬线连接120 连接到该SOC电路130上的该控制处理器110。
芯片上的系统或片上系统(SOC)通常是集成电路(IC)，该集成电路将计算机或其他电子系统的所有元件集成到单个的芯片基板中。它可在该单个的芯片基板上包含数字、模拟、混合信号和射频功能。它还可在该集成电路上或在该集成电路的PCB上包括多个处理器和多个输入/输出端口。
该地面站10被配置为无线接收来自该多轴飞行器上的该摄像机的数字图像信号，并且该SOC电路130被配置为处理所接收的图像信号，从而在该第二屏幕50上至少显示该FPV 视图60。该地面站10被配置为接收来自该摄像机的高清(HD)数字视频图像，并将该SOC电路130中的该HD视频图像转换为移动产业处理器接口(MIPI)格式，以输出到该第一屏幕40和第二屏幕50中的一个或两个。
优选地，该SOC电路130被配置为执行操作系统(OS)软件以实现用于该地面站10和/或该多轴飞行器的控制和其他多个功能，其中优选的OS包括AndroidTM OS。优选地，在该SOC电路130上执行的AndroidTM OS软件还被配置为除了多个实现该地面站和该多轴飞行器控制指令之外，还实现多个通用移动设备软件应用程序。
更具体地，如图7所示，该地面站10包括：被配置为无线接收来自该多轴飞行器摄像机的高清(HD)图像信号的射频接收器或收发器140，以及用于转换所接收到的HD图像信号为MIPI信号的图像信号处理模块150。该控制处理器110被配置为在该硬线连接120上将该MIPI信号输出到第一屏幕40和第二屏幕50中的一个或两个。优选地，该图像信号处理模块150和该处理器110都被设置在该SOC 130上，但是可以并存在该SOC电路板/PCB 上。
该地面站10可设置有分路器模块160，用于将所接收到的HD图像信号分成从该分路器模块160输出到该图像信号处理模块150的第一HD图像信号，和从该分路器模块160输出到HD用户输出连接器170的第二HD图像信号。优选地，该分路器模块160被设置在该SOC130上，但是可以并存在该SOC电路板/PCB上。该射频接收器或收发器140可包括第一人称视图(FPV)图像模块。该数字视频下行链路模块(图像模块)的接收器部分提供低延迟视频流功能。优选地，该HD图像信号是高清媒体接口(HDMI)信号。
地面站10上的双屏幕40，50由SOC 130控制。在诸如该地面站10的独立系统中使用这种嵌入式芯片提供了比已知的多个地面站布置更快的计算处理，这在双屏幕40，50之间提供了更好的同步。如图8所示，优选地，该SOC 130适于包括两个视频处理芯片150A，150B，两个视频处理芯片150A，150B能够通过CSI端口111和HDMI-DSI端口112分别处理多个HD视频信号和流式传输视频数据。
SOC 130可被配置为通过在两个屏幕40，50上均显示多个警报以辅助双屏幕地面站10。除了UAV飞行控制之外，双屏幕40，50还可以通过例如在一个屏幕40上显示照片编辑菜单，并且在另一个屏幕50上显示完成的照片编辑过程而有益于其他多个计算功能。
UAV图像数据从UAV的摄像机获取，并且优选地使用UAV上的AmimonTM模块和地面站10中的一类似模块，通过WiFiTM系统发送到该地面站10。接收的多个图像的格式是 HDMI格式。该地面站10能够经由HDMI分路器160传送FPV，并且可选地经由HDMI 输出端口114/输出连接器170将该FPV发送到外部显示器180。然而，不可能将HDMI数据导入AndroidTM OS芯片110，因为这种格式不被支持作为AndroidTM的视频输入。因此，需要在第一视频处理芯片150A中通过将HDMI转换为CSI2使得HDMI视频信号转换为适合于由AndroidTM OS接收的摄像机信号，其中CSI被表示为相机串行接口(CSI)。CSI是用于视频输入的AndroidTM OS标准。在此阶段使用AndroidTM OS的多个优势在于：首先，这是触摸屏OS，所述驾驶员可以轻松地访问菜单；其次，AndroidTM OS是开放式开发的，使得可以与其他多个元件进行轻松的编程，因为AndroidTM具有许多可用于连接其他多个传感器的编程功能。
SOC 130的一个功能是在两个屏幕40，50上显示图像数据和/或多个AndroidTM界面。视频/图像数据经由AndroidTM OS芯片110MIPI-DSI端口111输出到一个屏幕50。标准的AndroidTM SOC 130只有一个MIPI-DSI端口111。因此，该SOC 130被配置有第二视频处理芯片，该第二视频处理芯片包括附加的HDMI到MIPI-DSI转换器芯片150B，以便使用在AndroidTM OS芯片110上可用的HDMI输出115在HDMI-DSI端口112上将视频/图像数据传送到另一个屏幕40。
通过在配置AndroidTM OS的设备中在单个屏幕的顶部提供附加的屏幕，HDMI到DSI集成电路(转换器芯片)150B可被配置在所述SOC 130中，以便将AndroidTM HDMI输出转换为MIPI-DSI输出，其中得到的图像可被显示在地面站屏幕40，50的其中之一上，其中另一个屏幕被连接到AndroidTM SOC芯片110的常规的MIPI-DSI输出。
图9示出了地面站10的优选架构。用户层或输入层300示出了包括无线电信道(RC)控制304和多个用户操作的多个主操作，多个用户操作包括app用户操作302和操纵杆致动306。
多个应用程序被执行于界面层400处，该界面层400在用户层300和物理层500之间传输数据。该界面层主要包括AndroidTM应用程序接口(API)402和USB到12C串行接口404。
物理层或硬件层500包括多个物理电路元件，用于在地面站10的控制下实现UAV的操作。该物理层500包括SOC 130，优选地，SOC 130是AndroidTM片上系统并且包括该地面站10的中央处理单元；AmimonTM模块502，该AmimonTM模块502支持1080p@60fps的多个UAV航拍图像，从而多个图像被UAV的摄像机拍摄并通过该Amimon模块502发送到该地面站；以及一RC和遥测模块504，该RC和遥测模块504提供用户控制的飞机操纵杆输入过程和飞机飞行控制数据传输。该物理层500可以包括各种按钮，各种按钮包括滚轮接口小板信号处理单元506，用于接收地面站的按钮和滚轮输入信号；“盖板”508，用于将UAV 摄像机连接到SOC130，包括摄像机驱动器和任意光传感器；以及“充电板”510，用于地面站和/或多个UAV电池的充电管理。
与AndroidTM OS同步操作的两个地面站屏幕40，50的结合提升地面站10对UAV的控制水平。这允许两个屏幕40，50彼此交互以提供更好的飞行体验。第一屏幕40运行常规的OS功能。第二屏幕由app控制，而不是仅显示来自UAV的5G视频WiFiTM传输的FPV。因此，驾驶员可以轻松地给出访问OS的多个指令，从而修改FPV视图和切换以显示另一页面或应用程序。OS的操作被布置成使得能够进行方向锁定，这意味着当驾驶员在飞行操作期间移动或旋转地面站10时，运行中的OS将不会改变图像取向，以避免分散驾驶员的注意力。此外，可以通过app显示第二屏幕50，其中两个屏幕40，50的实际显示可以在单个屏幕上被分开。还可以通过BluetoothTM或WiFiTM连接使用外部监视器显示两个屏幕40，50中的一个或两个。
当OS检测到接收到HDMI信号时，AndroidTM OS演示API打开以启用AndroidTM演示对话框。两个屏幕40，50分别同步访问OS。这是可能的，因为AndroidTM OS具有一辅助显示开发，且自版本4.2，AndroidTM OS为多个app开发人员开辟了这样的多个开发。
与已知的多个地面站相比，使用游戏控制器配置的多个操纵杆的两个控制操纵杆100A， 100B能够向OS发出多个指令。
在操作地面站10时，Android辅助显示功能可被启用以在共享的屏幕中分开多个屏幕 40，50中的一个或另一个，从而使得更多的应用程序被显示给UAV驾驶员。因此，如本文所公开的单个的UAV双屏幕地面站能够同步地显示两个或更多个的应用程序。
此外，多个控制操纵杆100A，100B和多个按钮能被用于向OS提供多个指令，从而在AndroidTM OS的控制下向地面站的菜单提供额外的模拟输入。
地面站10被配置为利用两个一体的屏幕40，50支持照片编辑功能。包括多个照片的图像数据可从UAV下载，以使得驾驶员能够修改所接收的图像数据。在操作中，优选地，照片编辑菜单被显示在第一屏幕40上。优选地，该照片的一预览版本被显示在第二屏幕50上。优选地，被编辑的版本与第一屏幕40上的编辑菜单的显示同步地被显示在第二屏幕50上。该驾驶员可以使用由被显示在第一屏幕40上的菜单提供的多个照片编辑选项以对在第二屏幕50上预览的照片进行若干编辑。这允许驾驶员决定是否保留或删除被显示在第二屏幕50 上的该照片的被编辑的版本。
此外，使用照片编辑功能，该驾驶员可以在菜单屏幕40中放大被显示的照片的一部分，并且将图片的原始分辨率保持在显示屏幕50中，从而使驾驶员能够在照片的放大部分和原件之间进行快速比较。
在处于操作状态中UAV和/或地面站检测到问题或改变的情况下，地面站10被配置为接收任何这样的警报信号并向驾驶员显示警报。优选地，该警报被显示在两个屏幕40，50上。当存在多于一个警报时，该地面站10被配置为在警报列表中接收和处理所有这样的警报，该警报列表也将被显示在两个屏幕40，50上。第二屏幕50优选地在屏幕的边缘显示(多个)警报，使FPV尽可能地清晰。多个警报的列表优选地以一列表格式被显示在第一屏幕 40上。这为多个驾驶员提供了一定程度的灵活性，以决定他们是否响应或放弃多个警报，或更改该警报列表的多个优先级。多个警报可能包括电池电量，接近极限的遥测范围，弱GPS 信号等。
地面站还可被设置有振动马达，以通过振动以及可选的声音警报来警告驾驶员。
在已知的多个地面站配置中，地面站通常连接到诸如因特网的网络，以在UAV飞行时下载地图信息。该地图信息非常重要，因为它不仅显示多个街道和建筑物位置，而且还界定任何“禁飞区”。因此，它为飞行路径规划提供了必要和重要的信息。但是，要求多个用户在飞行期间连接到因特网是不方便的。因此，本实用新型的地面站10被配置有地图预加载功能，以在飞行之前下载足够的地图信息。
常见的UAV应用自主地飞行穿过想要的一个航路点或多个点。详细的街道地图数据提供街道和建筑物位置信息。该信息对于驾驶员在一飞行路径上设计所需的多个航路点是必要的。此外，“禁飞区”包括驾驶员要考虑的越来越重要的地图信息。禁飞区界定了根据例如航空法则不允许在其中驾驶UAV的区域。这些区域通常靠近多个重要的设施，如多个机场，但可能包括住宅区。在这些区域飞行可能会对其他多个空域用户例如商用或私人飞机造成潜在的损害。此外，每个国家的军队还界定了出于多个国家安全原因等不允许在其中驾驶多个 UAV的区域。
在许多已知的多个地面站配置中，多个地面站利用多个智能电话等来显示UAV摄像机视图和UAV的位置信息。因此，地图信息被实时地从因特网下载到智能手机。如果在飞行期间因特网是不可用的，则地图信息也无法被访问。
在本申请中，地面站被配置为在因特网可用时预加载地图信息以避免UAV在没有地图信息的情况下飞行。因此，即使在没有因特网连接的情况下，UAV也能够利用充足的地图信息进行飞行。
该地图预加载功能优选地利用地面站10的两个屏幕40，50。在第一屏幕40上，显示用户有兴趣下载一些地图信息的区域。优选地，顶部的屏幕同时显示感兴趣的区域周围的缩小视图。因此，该用户具有优选将被下载的区域的周围的广阔视野。通过选择感兴趣的区域，该地图信息大小还可被最小化。因此，没有过多的内部存储器被使用在该用户不感兴趣的区域上。
图10示出了该地图预加载功能600的流程图。在第一步骤610中，该地图预加载功能 600被初始化。在第二可选步骤620中，先前预加载的多个地图信息记录被恢复，并且在另一可选步骤630中这些被显示。可选步骤620和630使得驾驶员能够选择先前下载的地图信息记录以再次使用，在这种情况下，地图预加载功能600可以终止。该先前预加载的地图信息记录可以从地面站10本身或从服务器恢复。如果没有该用户需要的先前下载的地图信息记录，则该方法移至步骤640创建新记录，即创建新的地图数据。在下一步骤650中，该用户选择感兴趣的区域。该用户可以通过多个GPS坐标，其他多个地图参考，地区或地名等来选择感兴趣的区域。一旦感兴趣的区域在步骤650中被识别出，该用户可以在步骤660中通过放大或缩小和/或移动显示的地图图像来操纵显示的地图图像，以更精确地识别用于后续UAV飞行的实际感兴趣的区域。一旦该用户对界定的感兴趣区域感到满意，该区域的地图数据可以在步骤670中从地图信息服务器下载到地面站10，以供该用户在设计用于UAV 的飞行路径和/或在界定的区域内驾驶UAV时的后续使用。因此，该地面站10可被预先提供用于选定航线的仅足够的地图数据，从而减少地面站10存储和进行的地图数据量，且在飞行时不需要因特网或其他通信网络连接。一般地，本实用新型涉及一种用于多轴飞行器的地面站，包括用于容纳一片上系统(SOC)集成电路的壳体，第一屏幕和第二屏幕，该片上系统(SOC)集成电路包括控制处理器，该片上系统(SOC)集成电路与具有附加的多个处理器和多个输入/输出端口的PCB关联，该片上系统(SOC)集成电路用于执行软件以无线控制该多轴飞行器的功能，其中一个或两个屏幕由该SOC控制处理器和关联的电路直接控制。该壳体可包括蛤壳壳体，该蛤壳壳体包括用于容纳该控制处理器的第一壳体构件和第二壳体构件，第二壳体构件相对于该第一壳体构件可在覆盖该第一壳体构件的第一闭合位置和第二打开位置之间移动。该布置使得该第一壳体构件在其上安装有该第一屏幕，该第二壳体构件在其上安装有该第二屏幕，以便当该第二壳体构件处于其打开位置时，两个屏幕都可被用户看到。
根据本实用新型的地面站提供一种具有SOC电路和关联的PCB的地面站，该关联的PCB具有附加的多个处理器和具有嵌入式HD视频处理能力的多个输入/输出端口。显示在该第二屏幕上的该图像视图是完全可定制的，因为所接收的UAV图像信号在被输出到该第二屏幕之前，在包含有该SOC集成电路的该SOC电路被处理。
此外，该地面站可被用作一独立设备，用于使用其HD输出连接器将多个HD视频图像输出到多个外部设备。这使得该地面站能够被用于将来自该UAV的多个视频图像实时地流式传输到多个外部设备，并且通过诸如因特网的网络实时地发送这样的多个视频图像。该地面站还可以用作音频编辑器和其他多个功能，其中提供两个屏幕是另一个优点。
根据本实用新型的该地面站提供一个专用于显示该多轴飞行器(无人机)摄像机视图的屏幕或显示器，同时将大部分的(如果不是全部的话)航行信息保持在另一个屏幕或显示器上。在仅有一个屏幕被提供的情况下，如在许多传统地面站中，该用户可能需要例如在FPV 图像视图和地图视图之间切换，否则要忍受非常混乱的FPV视图。
根据本实用新型的该地面站通过使用多个低延迟模块和多个电路，并且还通过最小化该多轴飞行器摄像机图像信号需要被处理，在多个信号格式之间传输或转换的次数，来克服或减少在传统的多轴飞行器系统中通常遇到的时间延迟。
根据本实用新型的地面站能实现简单的用户操作，或对该第二屏幕倾斜的调节以便尤其在若干高环境光条件下更舒适地观察。该地面站还采用多个高光输出屏幕以增加在若干强光条件下的可读性。该地面站可以包括内置光传感器，以根据感测到的多个条件和/或多个用户偏好自动调节多个屏幕背光。
根据本实用新型的该地面站可设置有前置摄像机，优选地在该第二壳体构件20B上，以捕获该用户的多个图像。
本实用新型主要涉及双操纵杆无人机(UAV)地面站，即无人机控制器，其允许用户(驾驶员)使用被整体设置在地面站上的双监视器屏幕来控制无人机的操作。当在一常规操作配置中观看时，该双屏幕包括一“T”形布局，其使得该用户能够将用于控制设置和显示无人机的摄像机视图的两个单独的屏幕都保持在视野范围内。底部的屏幕，即第一屏幕，以纵向方向被定位在主控制单元中的两个控制操纵杆之间。优选地，第一屏幕是触摸屏并且由计算机操作系统控制，该计算机操作系统辅助用户在被显示在该第一屏幕中的菜单屏幕内调整无人机的多个设置。顶部的屏幕，即第二屏幕，以横向方向被定位在可折叠的盖上。该第二屏幕的一个功能是用作显示屏，以显示无人机摄像机的第一人称视角(FPV)以及其他重要的无人机信息，例如电池电量和无人机状态。两个屏幕是交互的，且由安装有AndroidTM操作系统(OS)的共享程序控制，AndroidTM操作系统将两个屏幕同步链接在一起。为了更有效地实现这一点，地面站使用嵌入式的AndroidTM SoC板连接两个屏幕，以实现更高效的交互/ 配合。根据本实用新型的新颖的双屏幕UAV地面站为用户提供了在单个单元中具有物理和视觉体验的UAV操作的简单手动控制。
本说明书说明了本实用新型的多个原理。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种布置，这些布置虽然未在本文中明确描述或示出，但体现了本实用新型的多个原理并且被包括在其精神和范围内。
此外，本文叙述本实用新型的多个原理，多个情况和多个实施例，以及多个实施例的多个具体示例的所有陈述旨在包含其结构和功能的多个等效项。另外，这些多个等效项旨在包括当前已知的多个等效项以及将来开发的等效项，即，开发的执行相同功能的任意元件，而不管其结构如何。
虽然本实用新型已经在所述多个附图和前面的描述中得以详细图示和描述了，但是这被认为是说明性的而不是限制性的，应该理解，只是多个示例性实施例被示出和描述了，而不以任何方式限制本实用新型的范围。可以理解，本文描述的任何特征可以与任何实施例一起使用。所述多个说明性实施例不排斥彼此或本文未列举的其他实施例。因此，本实用新型还提供了包括上述一个或多个说明性实施例的多个组合的多个实施例。在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，对本文所述的本实用新型的若干修改和若干变化可被制定，因此，仅如所附多个权利要求所示的那样的多个限制应当被施加。
在本实用新型的权利要求中，表示为用于执行一指定功能的装置的任何元件旨在包含执行该功能的任何方式。由这些多个权利要求限定的本实用新型在于，由各种所述装置提供的多个功能以多个权利要求所要求的方式结合和组合在一起。因此认为可以提供这些功能的任何装置都等同于这里所示的装置。
在随后的多个权利要求和在本实用新型的前述描述中，除非上下文由于明确的语言或必要的含义而另外要求外，否则词语“包括(comprise)”或诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变形以一包容的含义使用，即，指定所述特征的存在，但不排除在本实用新型的各种实施例中存在或添加其他多个特征。
应当理解，如果在此提及任何现有技术，则这种现有技术不构成承认现有技术形成本领域公知常识的一部分。

Claims (16)

1.一种用于无人驾驶飞行器(UAV)的地面站，包括：
壳体，所述壳体容纳控制处理器，所述控制处理器用于执行软件以无线控制无人驾驶飞行器的多个功能；
第一屏幕；以及
第二屏幕；
其中，相对于所述壳体，所述第一屏幕以纵向方向被布置，且所述第二屏幕以横向方向被布置，并且其中一个或两个屏幕由所述控制处理器控制。
2.根据权利要求1所述的地面站，其中，当从一常规观察方向观察时，相对于所述壳体，所述第一屏幕位于所述第二屏幕下方。
3.根据权利要求1所述的地面站，其中，所述第一屏幕和所述第二屏幕包括一“T”形屏幕布置。
4.根据权利要求1所述的地面站，其中，所述壳体容纳包括所述控制处理器的一片上系统(SOC)电路。
5.根据权利要求4所述的地面站，其中两个屏幕都由所述片上系统控制处理器通过非无线连接直接控制。
6.根据权利要求5所述的地面站，其中所述非无线连接是所述片上系统控制处理器与所述第一屏幕和第二屏幕中的每一个之间的硬连线连接。
7.根据权利要求1所述的地面站，其中，在尺寸上，所述第二屏幕大于所述第一屏幕。
8.根据权利要求5所述的地面站，其中，所述片上系统控制处理器被配置有AndroidTM操作系统(OS)。
9.根据权利要求1所述的地面站，其中，所述第一屏幕被配置为显示飞行控制数据，且所述第二屏幕被配置为显示由所述无人驾驶飞行器的摄像机捕获的第一人称视角的图像数据。
10.根据权利要求9所述的地面站，其中所述飞行控制数据包括飞行控制菜单，并且所述第一屏幕位于左飞行控制操纵杆和右飞行控制操纵杆之间，使得用其多个拇指操作所述多个操纵杆的用户可以用他的多个拇指手动访问所述飞行控制菜单。
11.一种用于无人驾驶飞行器(UAV)的地面站，包括：
容纳一片上系统(SOC)电路的外壳，所述片上系统(SOC)电路包括用于执行软件以无线控制无人驾驶飞行器的多个功能的控制处理器；
第一屏幕；以及
第二屏幕；
其中，两个屏幕都由配置有AndroidTM操作系统(OS)的所述片上系统控制处理器直接控制，以同步显示两个或更多个应用程序。
12.根据权利要求11所述的地面站，其中，所述片上系统电路被设置有第一视频处理芯片，用于将输入的HDMI信号处理为CSI信号，以输入到配置有所述AndroidTM操作系统(OS)的所述片上系统控制处理器，以及第二视频处理芯片，用于将所述片上系统控制处理器输出的HDMI信号处理为DSI信号。
13.一种用于无人驾驶飞行器(UAV)的地面站，包括：
壳体，所述壳体容纳控制处理器，所述控制处理器用于执行软件以无线控制无人驾驶飞行器的多个功能；
交互的第一屏幕；以及
第二屏幕；
其中，所述第一屏幕被配置为显示照片编辑菜单，且所述第二屏幕被配置为响应于在所述第一屏幕处接收的用户输入而显示待编辑的照片。
14.一种用于无人驾驶飞行器(UAV)的地面站，包括：
壳体，所述壳体容纳控制处理器，所述控制处理器用于执行软件以无线控制无人驾驶飞行器的多个功能；
第一屏幕；以及
第二屏幕；
其中所述控制处理器被配置为在所述第一屏幕和所述第二屏幕上同时显示多个警报信号。
15.一种用于无人驾驶飞行器(UAV)的地面站，包括：
壳体，所述壳体容纳控制处理器，所述控制处理器用于执行软件以无线控制无人驾驶飞行器的多个功能；
交互的第一屏幕；以及
第二屏幕；
其中所述第一屏幕被配置为显示被选定的区域的地图，且所述第二屏幕被配置为同时显示相同区域但包括多个周围区域的缩小地图，并且其中，响应于在所述第一屏幕处接收的多个用户输入，被选定的地图区域可被操纵，从而选择要下载到所述地面站的地图。
16.一种无人机系统，包括：
无人机；以及
根据前述权利要求中任一项所述的地面站。
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