無人機地面站電子飛行儀表系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及航空電子領域，特別是涉及一種無人機地面站電子飛行儀表系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在無人機系統(tǒng)執(zhí)行測繪、航拍等任務中，為保證飛行員方便、安全的操控無人機，就需要實時掌握無人機運動狀態(tài)的各種飛行參數(shù)、發(fā)動機工作狀態(tài)信息和機載傳感器工作狀態(tài)信息并在危及安全飛行時給予提示。隨著計算機軟硬件技術、電子技術等的快速發(fā)展，接線布線復雜、占用空間大的傳統(tǒng)飛行儀表漸漸被淘汰，虛擬儀表正以傳統(tǒng)機械儀表無法比擬的速度迅猛發(fā)展。
[0003]虛擬儀表是將計算機圖形圖像技術與數(shù)據(jù)通信處理技術相結合，在計算機上生成的數(shù)字式儀表，用來代替真實的儀表。它將計算機資源、模塊化功能硬件與用于數(shù)據(jù)分析、過程通信及圖形用戶界面的應用軟件的有機結合起來，虛擬儀表技術綜合應用了計算機技術和儀器儀表技術，其基本思想是用計算機面向?qū)ο蠹夹g模擬生成各種儀表面板，完成數(shù)據(jù)采集、分析、顯示和存儲等功能，最終達到取代傳統(tǒng)真實儀表儀器的目的，虛擬儀表因具有顯示直觀、成本低廉、更新升級方便等特點，在儀表領域得到了極其廣泛的應用。
[0004]目前無人機地面站飛行儀表系統(tǒng)功能比較簡單，滿足不了飛行員方便、安全飛行的需求；現(xiàn)有的電子飛行虛擬儀表雖然功能和界面比較豐富，但又存在著可靠性差、開發(fā)成本尚、可移植性差等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述存在的技術不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種高可靠性，可移植性強，性價比高，能對飛行參數(shù)、發(fā)動機工作狀態(tài)和機載傳感器工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進行智能化信息融合，能實時綜合顯示無人機飛行參數(shù)、發(fā)動機工作狀態(tài)、機載傳感器故障信息，出現(xiàn)危及安全飛行的情況向飛行員圖標、語音提醒的新型無人機地面站電子飛行儀表系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明包括數(shù)據(jù)采集存儲模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，綜合顯示模塊、控制模塊和語音安全飛行提醒模塊。數(shù)據(jù)采集存儲模塊完成數(shù)據(jù)采集存儲，將數(shù)據(jù)以串口發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊完成信息融合處理，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄C合顯示模塊和語音安全飛行提醒模塊?？刂颇K完成對系統(tǒng)的控制。綜合顯示模塊、控制模塊和語音安全飛行提醒模塊完成人機交互功能。
[0007]數(shù)據(jù)采集存儲模塊:在無人機系統(tǒng)中通過無線數(shù)傳電臺將飛行參數(shù)數(shù)據(jù)、發(fā)動機工作狀態(tài)數(shù)據(jù)和機載傳感器工作狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送到地面站，數(shù)據(jù)采集存儲模塊通過串口與無線數(shù)傳電臺接收端通訊，采集數(shù)字化數(shù)據(jù)并存儲。
[0008]數(shù)據(jù)處理模塊:將數(shù)據(jù)采集存儲模塊通過串口傳輸來的數(shù)據(jù)由嵌入式處計算機進行處理，通過虛擬儀表顯示、語音安全飛行提醒和歷史數(shù)據(jù)查詢應用程序智能化的信息融合以便于綜合顯示、安全飛行提醒。
[0009]綜合顯示模塊:將數(shù)據(jù)處理模塊處理完成的數(shù)據(jù)，通過液晶顯示器接口和I/O接口顯不在并列放置的兩塊液晶顯不屏上，兩塊液晶顯不屏分別為主顯不器和多功能顯不器。主顯示器顯示高度、速度、飛行指引、模式選擇等飛機的縱向飛行信息和航向、地面軌跡角、測距儀參數(shù)等水平飛行信息。多功能顯示器顯示發(fā)動機工作狀態(tài)信息、機載傳感器故障信息和安全飛行提醒信息。
[0010]控制模塊:采用觸摸屏和鍵盤式控制器形式完成軟件啟動、顯示方式切換、數(shù)據(jù)初始化和歷史數(shù)據(jù)查詢，通過觸摸屏接口和鍵盤接口與數(shù)據(jù)處理模塊通訊。
[0011]語音安全駕駛提醒模塊:數(shù)據(jù)處理模塊處理數(shù)據(jù)時，如判斷參數(shù)異?；蚩赡艹霈F(xiàn)高度過低、速度過快、燃油不足等危及安全飛行的情況，則由語音芯片組成的語音安全飛行提醒模塊語音進行安全飛行提醒。
[0012]本發(fā)明飛行參數(shù)采集存儲模塊存儲器采用FIFO存儲器，滿足無人機地面站大容量數(shù)據(jù)高速采集、高速處理、高速傳輸?shù)男枰?，串口通信采用多線程技術保證信息采集的實時性。
[0013]本發(fā)明數(shù)據(jù)處理模塊硬件采用高速嵌入式計算機，包括高主頻處理器、大容量內(nèi)存接口、3D圖形硬件加速器、I/O接口、觸摸屏接口、IXD控制器、鍵盤接口等，滿足大容量數(shù)據(jù)高速處理、存儲和真彩圖形化綜合顯示的需要。
[0014]本發(fā)明綜合顯示模塊，采用TFT液晶顯示屏，兩個顯示器互為備份，當某個故障，另一個綜合顯示所有信息，提高飛行儀表可靠性。兩個顯示器分別為主顯示器和多功能顯示器，將信息分類綜合顯示便于飛行員查看和監(jiān)控，多功能顯示器要自帶LCD控制器。
[0015]本發(fā)明控制模塊采用觸摸屏和鍵盤式控制器方式便于飛行員操作和控制，兩種方式冗余備份提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0016]本發(fā)明語音安全飛行提醒模塊采用語音提醒，便于飛行員掌握異常信息和處理可能出現(xiàn)危及安全飛行的異常情況。
[0017]本發(fā)明軟件操作系統(tǒng)采用嵌入式Linux實時操作系統(tǒng)，在嵌入式Linux操作系統(tǒng)上運行硬件驅(qū)動程序、支持應用軟件運行的類庫、虛擬儀表顯示和語音安全飛行提醒等應用程序。
[0018]本發(fā)明應用程序在Linux開源操作系統(tǒng)下編寫，開發(fā)工具采用開源可跨平臺圖形化設計軟件，降低開發(fā)成本，便于移植。采用雙緩存、多線程技術和反走樣算法提高大容量數(shù)據(jù)實時逼真顯示的需要。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點體現(xiàn)在:具有高速大容量飛行參數(shù)采集存儲能力，數(shù)據(jù)采集實時性高；數(shù)據(jù)處理采用高速微處理器嵌入式計算機硬件，處理能力強、接口豐富，內(nèi)嵌3D圖形硬件加速器畫面顯示逼真度高、實時性好；對數(shù)據(jù)智能化信息融合，能判斷參數(shù)異常和安全飛行提醒；顯示器采用兩塊TFT液晶顯示屏畫面逼真，可讀性好，冗余備份設計，可靠性高；安全飛行提示信息以圖標和語音兩種方式表現(xiàn)，可靠性高；人機交互方式便捷，觸摸屏和鍵盤式控制器互相備份，可靠性高；軟件開發(fā)環(huán)境和軟件運行環(huán)境均采用開源軟件，降低了開發(fā)成本，提高了性價比；應用程序可跨平臺使用，提高了移植性，應用的普遍性。軟件開發(fā)采用雙緩存、多線程技術和反走樣算法顯示真實感強、實時性好。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例的無人機地面站飛行儀表系統(tǒng)系統(tǒng)結構框圖； 圖2是本發(fā)明實施例的的硬件結構框圖；
圖3是本發(fā)明實施例的軟件系統(tǒng)結構框圖；
圖4是本發(fā)明實施例的應用軟件的結構框圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結合【附圖說明】對本發(fā)明實施例作具體描述實施方式，但本實施例并不用于限制本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明實施例提供的無人機地面站飛行儀表系統(tǒng)系統(tǒng)結構，如圖1所示，包含包括數(shù)據(jù)采集存儲模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，綜合顯示模塊、控制模塊和語音安全飛行提醒模塊。數(shù)據(jù)采集存儲模塊完成信息采集，將信息以串口發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊完成信息融合處理，通過液晶顯示器接口、I/o接口、觸摸屏接口、鍵盤接口和音頻接口將信息傳輸?shù)骄C合顯示模塊、控制模塊和語音安全飛行提醒模塊，綜合顯示模塊、控制模塊和語音安全飛行提醒模塊完成人機交互功能。
[0023]本發(fā)明實施例提供的無人機地面站飛行儀表系統(tǒng)硬件結構，如圖2所示，包含嵌入式計算機、FIFO存儲器、TFT液晶顯示屏、觸摸屏、鍵盤式控制器，語音芯片、外接內(nèi)存和電源。
[0024]嵌入式計算機采用ARM1176JZF-S核的S3C6410芯片，其主頻最高可達到667MHz，內(nèi)部具有強大的多媒體處理單元，帶有3D圖形硬件加速器，支持2D圖形圖像的平滑縮放等操作，通過串口與FIFO存儲器通訊。FIFO存儲器選用AverLogie公司的AIAV8M440，與數(shù)傳電臺通過串口通訊。TFT液晶顯示屏采用2塊8英寸工業(yè)級TFT液晶顯示屏，S3C6410芯片內(nèi)部集成了 IXD控制器，通過其并行接口可連接至用于主顯示器的TFT液晶顯示屏，通過I/O接口連接用于多功能顯示器的另一塊TFT液晶顯示屏。通過S3C6410芯片模擬輸入通道連接2塊4線8英寸電阻觸摸屏。通過S3C6410芯片IIS接口連接語音芯片，通過K/L接口連接4*4矩陣鍵盤控制器。外接256 MB SDRAM和IGB NANDFLASH。
[0025]本發(fā)明實施例提供的無人機地面站飛行儀表系統(tǒng)軟件結構，如圖3所示，主要由嵌入式Linux實時操作系統(tǒng)、硬件驅(qū)動程序、支持應用軟件運行的類庫Qt/Em