CN212135232U - 一种无人机虚拟仿真装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无人机虚拟仿真装置，所述无人机虚拟仿真装置包括外壳、人机交互模块、环境虚拟模块和飞行器虚拟模块。人机交互模块设置在外壳上，提供无人机虚拟仿真可视化窗口，供用户操作；环境虚拟模块设置在外壳内，用于虚拟无人机所处的虚拟环境，并计算得出虚拟环境的环境数据；飞行器虚拟模块设置在外壳内，用于基于用户操作与所述环境数据控制虚拟无人机。所述人机交互模块与所述环境虚拟模块连接，所述飞行器虚拟模块分别与所述人机交互模块与所述环境虚拟模块连接。本申请的通过环境虚拟模块虚拟出高度逼真的虚拟环境，用户通过人机交互模块，与无人机虚拟仿真装置交互，并通过飞行器虚拟模块控制虚拟无人机的飞行，达到在高度逼真的环境下，实现操纵人员的模拟训练。
Description
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机虚拟仿真装置。
背景技术
飞行装置广泛应用在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域，大大的拓展了无人机本身的用途。
无人机的操纵是一个较为复杂的过程，因此对操纵人员有较高的操纵要求，为了避免由于操纵人员不熟悉无人机的操纵过程，直接操纵真实的无人机而造成不必要的损失，市场中提供了无人机仿真训练装置，以供操纵人员进行模拟训练，以避免造成不必要的损失，同时不存在安全隐患。
然而，现有的无人机仿真训练装置只能实现简单的飞行控制训练，无法高度模拟实际的飞行环境。
实用新型内容
本申请的目的是提供一种无人机虚拟仿真装置，可以高度模拟无人机实际的飞行环境。
本申请公开了一种无人机虚拟仿真装置，所述无人机虚拟仿真装置包括外壳、人机交互模块、环境虚拟模块和飞行器虚拟模块。人机交互模块设置在外壳上，提供无人机虚拟仿真可视化窗口，供用户操作；环境虚拟模块设置在外壳内，用于虚拟无人机所处的虚拟环境，并计算得出虚拟环境的环境数据；飞行器虚拟模块设置在外壳内，用于基于用户操作与所述环境数据控制虚拟无人机。所述人机交互模块与所述环境虚拟模块连接，所述飞行器虚拟模块分别与所述人机交互模块与所述环境虚拟模块连接。
可选的，所述人机交互模块包括行为接收单元、与所述接收单元连接的行为交互单元；所述行为接收单元接收输入的指令，所述行为交互单元将所述指令转化为对虚拟无人机的控制指令，驱动飞行器虚拟模块虚拟仿真动作。
可选的，所述环境虚拟模块包括分别与所述飞行器虚拟模块连接的气压计算单元和温度计算单元；所述气压计算单元用于基于虚拟无人机所处虚拟位置的高度计算得出所述虚拟位置的气压；所述温度计算单元用于基于虚拟无人机所处虚拟位置的高度计算得出所述虚拟位置的温度。
可选的，所述环境虚拟模块包括与所述飞行器虚拟模块连接的风力计算单元；所述风力计算单元用于基于所述虚拟环境中风力的大小，计算得出所述虚拟无人机受到的风力。
可选的，所述飞行器虚拟模块包括飞行控制单元、与所述飞行控制单元连接的传感器单元；所述传感器单元用于基于所述环境虚拟模块输出的所述环境数据与前一采样时刻的无人机状态数据得到传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述飞行控制单元；所述飞行控制单元用于基于所述传感器单元输出的传感器数据与基于用户操作而输入的指令，计算得出电机控制信号，并将所述电机控制信号发送至飞行运动数学模型单元。
可选的，所述环境虚拟模块还包括与所述飞行控制单元连接的飞行运动数学模型单元；所述飞行运动数学模型单元用于基于所述飞行控制单元输出的电机控制信号，计算得出当前采样时刻的无人机状态数据，并将所述当前采样时刻的无人机状态数据发送至所述人机交互模块显示。
可选的，所述人机交互模块包括设置在所述外壳内的、与所述人机交互模块连接的多媒体资源单元，所述多媒体资源单元提供虚拟无人机子在虚拟飞行过程中所需的多媒体资源。
本申请的通过环境虚拟模块虚拟出高度逼真的虚拟环境，用户通过人机交互模块，与无人机虚拟仿真装置交互，并通过飞行器虚拟模块控制虚拟无人机的飞行，达到在高度逼真的环境下，实现操纵人员的模拟训练。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请的一实施例的无人机虚拟仿真装置的示意图；
图2是本申请的一实施例的无人机虚拟仿真装置的内部结构简要示意图；
图3是本申请的一实施例的无人机虚拟仿真装置的简易框图；
图4是本申请的一实施例的人机交互模块的简易示意图；
图5是本申请的一实施例的环境虚拟模块的简易示意图；
图6是本申请的一实施例的飞行器虚拟模块的简易示意图。
其中，100、无人机虚拟仿真装置；110、人机交互模块；111、行为接收单元；112、行为交互单元；113、多媒体资源单元；120、环境虚拟模块；121、气压计算单元；122、温度计算单元；123、风力计算单元；130、飞行器虚拟模块；131、飞行控制单元；132、传感器单元；133、飞行运动数学模型单元； 140、外壳；150、承载板；160、摇杆；170、按钮。
具体实施方式
需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明。
如图1至图3所示，作为本申请的一实施例，公开了一种无人机虚拟仿真装置，所述无人机虚拟仿真装置100包括外壳、提供无人机虚拟仿真可视化窗口的人机交互模块110、用于虚拟无人机所处的虚拟环境，并计算得出虚拟环境的环境数据的环境虚拟模块120、用于基于用户操作与所述环境数据控制虚拟无人机的飞行器虚拟模块130。所述人机交互模块110设置在外壳140 上，所述环境虚拟模块120和飞行器虚拟模块130设置在外壳内。具体的，所述外壳内设置在有承载板150，所述环境虚拟模块120和飞行器虚拟模块 130设置在承载板150上。所述人机交互模块110与所述环境虚拟模块120连接，所述飞行器虚拟模块130分别与所述人机交互模块110与所述环境虚拟模块120连接。
本申请的通过环境虚拟模块120虚拟出高度逼真的虚拟环境，用户通过人机交互模块110，与无人机虚拟仿真装置100交互，并通过飞行器虚拟模块 130控制虚拟无人机的飞行，达到在高度逼真的环境下，实现操纵人员的模拟训练。
具体的，所述无人机虚拟仿真装置还包括设置在所述外壳140上、与所述飞行器虚拟模块130连接的、控制虚拟无人机的摇杆160和按钮170。
所述人机交互模块110具体包括行为接收单元111、与所述接收单元连接的行为交互单元112；所述行为接收单元111接收输入的指令，所述行为交互单元112将所述指令转化为对虚拟无人机的控制指令，驱动飞行器虚拟模块 130虚拟仿真动作。
所述环境虚拟模块120具体包括分别与所述飞行器虚拟模块连接的气压计算单元121和温度计算单元122；所述气压计算单元121用于基于虚拟无人机所处虚拟位置的高度计算得出所述虚拟位置的气压；所述温度计算单元122 用于基于虚拟无人机所处虚拟位置的高度计算得出所述虚拟位置的温度。
所述环境虚拟模块120包括与所述飞行器虚拟模块连接的风力计算单元 123；所述风力计算单元123用于基于所述虚拟环境中风力的大小，计算得出所述虚拟无人机受到的风力。气压可以依据虚拟飞行器所处虚拟位置，结合美国标准大气模型计算得出；风力则可以结合相关技术中的CIRA-86模型计算得出。
所述飞行器虚拟模块130具体包括飞行控制单元131、与所述飞行控制单元连接的传感器单元132。所述传感器单元132用于基于所述环境虚拟模块 120输出的所述环境数据与前一采样时刻的无人机状态数据得到传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述飞行控制单元131。所述飞行控制单元131用于基于所述传感器单元132输出的传感器数据与基于用户操作而输入的指令，计算得出电机控制信号，并将所述电机控制信号发送至飞行运动数学模型单元133。传感器数据可以包括加速度计测量值、陀螺仪测量值、三维磁场强度测量值、气压计测量值、超声波传感器测量值、虚拟飞行器所处虚拟位置的经纬度、虚拟飞行器的运动速度等等。
所述环境虚拟模块120还包括与所述飞行控制单元连接的飞行运动数学模型单元133；所述飞行运动数学模型单元133用于基于所述飞行控制单元 131输出的电机控制信号，计算得出当前采样时刻的无人机状态数据，并将所述当前采样时刻的无人机状态数据发送至所述人机交互模块110显示，便于训练者了解虚拟无人机的所处状态。
所述人机交互模块包括设置在所述外壳内的、与所述人机交互模块连接的多媒体资源单元113，所述多媒体资源单元113提供虚拟无人机子在虚拟飞行过程中所需的多媒体资源。多媒体资源可以包括音频资源、视频资源等，多媒体资源单元113可以实现虚拟无人机在虚拟环境中播放多媒体资源。
以上内容是结合具体的可选实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。
Claims (7)
1.一种无人机虚拟仿真装置，其特征在于，所述无人机虚拟仿真装置包括：
外壳；
人机交互模块，设置在外壳上，提供无人机虚拟仿真可视化窗口，供用户操作；
环境虚拟模块，设置在外壳内，用于虚拟无人机所处的虚拟环境，并计算得出虚拟环境的环境数据；
飞行器虚拟模块，设置在外壳内，用于基于用户操作与所述环境数据控制虚拟无人机；
所述人机交互模块与所述环境虚拟模块连接，所述飞行器虚拟模块分别与所述人机交互模块与所述环境虚拟模块连接。
2.如权利要求1所述的一种无人机虚拟仿真装置，其特征在于，所述人机交互模块包括行为接收单元、与所述接收单元连接的行为交互单元；所述行为接收单元接收输入的指令，所述行为交互单元将所述指令转化为对虚拟无人机的控制指令，驱动飞行器虚拟模块虚拟仿真动作。
3.如权利要求2所述的一种无人机虚拟仿真装置，其特征在于，所述环境虚拟模块包括分别与所述飞行器虚拟模块连接的气压计算单元和温度计算单元；所述气压计算单元用于基于虚拟无人机所处虚拟位置的高度计算得出所述虚拟位置的气压；所述温度计算单元用于基于虚拟无人机所处虚拟位置的高度计算得出所述虚拟位置的温度。
4.如权利要求3所述的一种无人机虚拟仿真装置，其特征在于，所述环境虚拟模块包括与所述飞行器虚拟模块连接的风力计算单元；所述风力计算单元用于基于所述虚拟环境中风力的大小，计算得出所述虚拟无人机受到的风力。
5.如权利要求2所述的一种无人机虚拟仿真装置，其特征在于，所述飞行器虚拟模块包括飞行控制单元、与所述飞行控制单元连接的传感器单元；所述传感器单元用于基于所述环境虚拟模块输出的所述环境数据与前一采样时刻的无人机状态数据得到传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述飞行控制单元；所述飞行控制单元用于基于所述传感器单元输出的传感器数据与基于用户操作而输入的指令，计算得出电机控制信号，并将所述电机控制信号发送至飞行运动数学模型单元。
6.如权利要求5所述的一种无人机虚拟仿真装置，其特征在于，所述环境虚拟模块还包括与所述飞行控制单元连接的飞行运动数学模型单元；所述飞行运动数学模型单元用于基于所述飞行控制单元输出的电机控制信号，计算得出当前采样时刻的无人机状态数据，并将所述当前采样时刻的无人机状态数据发送至所述人机交互模块显示。
7.如权利要求2所述的一种无人机虚拟仿真装置，其特征在于，所述人机交互模块包括设置在所述外壳内的、与所述人机交互模块连接的多媒体资源单元，所述多媒体资源单元提供虚拟无人机子在虚拟飞行过程中所需的多媒体资源。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115113639A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-09-27 | 中国人民解放军32370部队 | 一种无人机飞行控制与模拟训练方法及装置 |
| CN116654285A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-08-29 | 黑龙江惠达科技股份有限公司 | 无人机测试的方法、仿真测试平台和遥控器 |
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2019
- 2019-12-24 CN CN201922348006.9U patent/CN212135232U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN115113639A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-09-27 | 中国人民解放军32370部队 | 一种无人机飞行控制与模拟训练方法及装置 |
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