CN105045277A - 一种多无人机操控信息显示*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多无人机操控信息显示***，包括一个数据接收单元接受来自机载传感器的飞行状态数据和图像数据，并将数据分类存储到每个无人机对应的存储单元中，再由一个处理单元根据存储单元内每个无人机的飞行状态信息、地形数据库信息以及控制单元的控制选项，计算生成综合信息显示集，一个显示单元结合显示参数整体展示综合信息显示集。本发明可以综合显示多个无人机的相对位置，突出显示无人机低空飞行时与地形和地面障碍物间的相对关系，有效增强操控人员的态势感知能力，特别适用于多无人直升机集群应用。

Description

一种多无人机操控信息显示***

技术领域

本发明属于无人机操控信息显示领域，具体涉及一种多无人机操控信息显示***。

背景技术

无人机集群作战已经成为未来无人机发展与应用领域中的必然趋势。目前，对于无人机的操控主要借助于无人机地面控制站，它通过显示无人机的飞行状态信息，进而支持操控人员对无人机的控制。

传统的无人机地面控制站一般只能控制单个无人机，显示其飞行状态信息和任务信息，同时为了保证机动性与灵活性，无人机地面控制站经常以车载的形式存在。而一般情况下，车辆受限于体积、重量等因素，无法装备多套无人机***，且多套***的存在也有可能引发数据干扰等问题。因此，以目前的技术手段，实现多无人机集群作战任务还是要依靠多个分立的单无人机地面控制站进行操控，显然这样的方式无法为操控人员提供对整个无人机群以及战场态势的感知，也很难完成多无人机协同与控制任务。

此外，对于一些无人直升机超低空集群作战任务来说，无人直升机在低空飞行时会面对复杂的环境，容易与地面障碍物发生触碰，进而引发飞行事故，影响集群控制与作战效率，而现有的无人机操控信息并不指示无人机与地形间的相对关系，无法有力的支持多无人机超低空飞行任务。

发明内容

针对已有技术的不足，本发明公开一种多无人机操控信息显示***，它可以实时展示至多六架无人机的飞行状态信息及其机载图像传感器信息，可以综合展示所有无人机的地理位置与相对关系，同时还能够在三维虚拟地图中标识每个无人机的空间位置，用户可以通过按键调整观察视角，实现对无人机群多角度、全方位的观测，进而以可视化的方式感知无人机与地形之间的关系，尤其对于需要进行低空、超低空飞行的无人直升机群，无人直升机与地形间相对关系的展示能够有效增强操控人员的态势感知能力，实现对无人机群的有效控制。

为实现上述目的，本发明提供一种多无人机操控信息显示***，其特征在于：包括一个数据接收单元用于接受来自机载传感器的飞行状态数据和机载传感器的图像数据，并将数据分类存储到每个无人机对应的存储单元中；

一个处理单元根据存储单元内每个无人机飞行状态信息、地形数据库信息以及控制单元的控制选项，计算生成综合信息显示集；

一个显示单元结合显示参数整体展示综合信息显示集。

所述的综合信息显示集包括了无人机飞行状态页面、二维电子地图页面和三维虚拟地图页面。

所述的无人机飞行状态页面用于显示多架无人机的飞行状态、机载传感器图像及机械参数信息。

所述的无人机飞行状态信息包括速度符号、高度符号、航向符号、当前无人机标识、风速风向信息、时间信息、经纬度信息。

速度符号以速度刻度和指示符的组合展示无人机当前的飞行速度，单位为英里/小时(mi/h)，同时以数显框展示当前速度和预选速度的数字值。

高度符号以高度刻度和指示符的组合展示无人机当前的飞行高度，单位为英尺(ft)，同时以数显框展示当前高度和预选高度的数字值。

航向符号包括航向刻度、当前航向指示符、预选航向值、当前航向值，航向单位为度，当前航向指示符在航向刻度上方指示航向值，航向刻度的左边和右边分别以数显框显示预选航向值和当前航向值。

当前无人机标识包括一个飞机符号和无人机编号。风速风向信息指示当前无人机所处环境的风速和风向，单位分别为度和米/每秒。

时间信息则指示当前的时间。经纬度信息指示当前无人机的地理位置，单位为度。

所述的机载传感器图像显示于无人机飞行状态页面中央，机载传感器的图像数据源自机载可见光或红外传感器，指示当前无人机前方的场景状态。

所述的机械参数信息包括了：发动机扭矩信息、涡轮温度信息、油量信息、螺旋桨转速信息。发动机扭矩信息用“TQ”表示，指示发动机的扭矩数值，单位为牛顿米(Nm)。涡轮温度信息用“TT”表示，指示发动机涡轮的温度，单位为度(℃)。油量信息用“FU”表示，指示无人机的油量信息，单位为公斤(Kg)。螺旋桨转速信息用“PR”表示，指示螺旋桨转速，以百分比(％)显示每分钟的转速。这四个符号均以圆形表示总量、以扇形表示当前值或已用量，在圆形两侧分别显示对应的数字值。

所述的二维电子地图页面包括了二维导航地图、飞机选项信息、任务信息；所述的二维导航地图包括了无人机位置符号、目标区域符号、飞行路径符号，二维导航地图展示无人机群任务区域的地理信息。无人机位置符号指示无人机在二维导航地图上的位置，并以数字作为无人机的序号标识，目标区域符号指示无人机群的作战目标，可以是地图上的一个点或者一片范围，用圆形和十字的组合表示；飞行路径符号用虚线表示，指示无人机飞过的路径信息；所述的飞机选项信息展示当前无人机群的列表，每一项包括飞机符号、无人机编号和该无人机对应的导航频率，单位为兆赫兹(MHz)；所述的任务信息，以文字的形式展示无人机的飞行任务信息，包括任务类型、飞行距离、目标情况。

所述的三维虚拟地图页面包括了三维地图、飞机符号、视角控制模块；其中，三维地图是根据无人机地面站地形数据库构建的，能够以三维形式展示地形场景，并凸显无人机在地形场景中的位置与姿态；飞机符号用三维飞机模型表示，其显示位置实时指示飞机当前的实际位置；视角控制模块包括了输入框和滑动按钮，输入框用于输入观测点位置，控制观测视角，由X、Y、Z三部分值组成，观测点的X和Y值也可以直接由操控人员在二维导航地图上确定，滑动按钮则用于控制观测视角，包括朝向、俯仰和滚转，分别用H、P和R表示，用滑动按钮拖动可以实现观测视角的变化。

本发明的优点在于：对于多无人机***应用来说，可以综合显示多个无人机的空间位置，突出显示无人机与地形间的相对关系，同时能够实现二维地图与三维场景的对应，进而增强操控人员对无人机群的控制能力，增强操控人员的态势感知能力，以此辅助地面操控人员进行多无人机协同与控制任务。此外，本发明能够减小显示设备的尺寸，提高多无人机***的机动性和灵活性。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

附图说明

图1为一种多无人机操控信息显示***的结构框图。

图2为综合信息显示集的显示分布图。

图3为无人机飞行状态页面中单个无人机飞行状态示意图。

图4为无人机二维电子地图页面的示意图。

图5为无人机三维虚拟地图页面的示意图

具体实施方式

图1给出了一种多无人机操控信息显示***的结构框图，包括一个数据接收单元102接受来自机载传感器101的飞行状态数据和图像数据，数据接收单元102再将收到的数据分类存储到存储单元103中，其具体过程是对每个无人机个体的数据进行归类，存储在一起。再由一个处理单元106根据存储单元103中每个无人机的飞行状态信息、地形数据库104中的虚拟地形信息以及控制单元105的控制选项，计算生成综合信息显示集，最后由显示单元107整体显示综合信息显示集。

机载传感器101能够检测无人机的飞行状态信息，包括速度、高度、航向、风速风向、时间、地理位置和机械参数，其中机械参数又包括了与无人机飞行相关的发动机扭矩、涡轮温度、油量、螺旋桨转速，这些信息由数据接收单元102依次接收。存储单元103是存取速度较快的存储器，进而支持数据的分类存储和快速读取。控制单元105由鼠标、键盘和多个操控手柄构成，其中鼠标和键盘用于设置三维虚拟地图的观测参数，而每个手柄则分别对应一架无人机，用于控制其飞行姿态。地形数据库104预先存储了作战区域的三维地形数据，带有单色或网格状态的纹理，能够反映地形和地物特征。显示单元107接受处理单元106生成的综合信息显示集输出最终显示画面，显示单元由三台液晶显示器构成。

图2给出了综合信息显示集的显示分布图，也就是显示单元107输出的显示式样。其中显示单元107由三台显示器构成，摆放位置如图所示，显示内容包括了无人机飞行状态页面201，二维电子地图页面202，三维虚拟地图页面203。其中，无人机飞行状态页面201至多能够显示六架无人机的飞行状态，如204指示其中一架无人机的飞行状态，六架无人机飞行状态的显示排布采用两行三列进行排布。

图3给出了无人机飞行状态页面中单个无人机飞行状态示意图，即204所示内容，包括了飞行状态信息、机载传感器信息和机械参数信息，其中301～304指示飞机的速度信息，包括速度刻度303(10英里每刻度)，速度指示符302，当前速度数值303(单位：英里/小时)，预选速度值304。311～314指示飞机的高度信息，包括高度刻度313(1000英尺每刻度)，高度指示符312，当前高度值314(单位：英尺)，预选高度值311。321～324指示飞机的航向信息，包括航向刻度322(1度每刻度)，航向指示符323，当前航向值324(单位：度)，预选航向值321(单位：度)。

当前无人机标识331由一个飞机符号和无人机编号组成，风速风向信息332则由风速数值和风向数值构成，其单位分别为度和米每秒。时间信息333以24小时制的方式输出当前的时间，包括了时分秒的显示。经纬度信息334则指示当前观测无人机的地理位置，单位为度。

机载传感器图像354是通过无人机上的可见光传感器获得的，指示无人机前方的外部场景信息。这里也可以显示红外图像，但需要机载传感设备的支持以及处理单元104的成像支持。

机械参数信息包括了341～344。其中发动机扭矩信息341指示无人机的发动机扭矩，用“TQ”表示，左侧显示最大值限，右侧数值为当前发动机扭矩值，单位为牛顿米(Nm)；涡轮温度信息342指示无人机的涡轮温度，用“TT”表示，左侧显示最大值限，右侧数值为当前涡轮温度值，单位为摄氏度(℃)；油量信息343指示无人机的油量，用“FU”表示，左侧显示总油量值，右侧显示剩余油量值，单位为公斤(Kg)；螺旋桨转速信息344指示无人机的螺旋桨转速，用“PR”表示，以百分比(％)显示每分钟的转速，左侧显示参考值，右侧显示当前转速值。

图4给出了无人机二维电子地图页面的示意图，包括了二维导航地图、飞机选项信息、任务信息，这里示出了四架无人机。其中，二维导航地图主要由401～405组成，包括二维导航地图401，指示无人机群任务区域；目标区域符号402，指示无人机的任务目标位置，由十字和圆形组合而成；无人机位置符号403，指示无人机在二维地图上的位置，用飞机符号表示，同时在飞机符号尾部以数字形式标有无人机序号；飞行路径符号404，指示无人机飞行经过的路径，以虚线方式展示；地图比例405，指示二维导航地图的比例尺，这里为1:20英里。

飞机选项信息由406～409组成，包括飞机选项窗口406，展示该无人机***内的所有无人机的编号及其导航频率信息；无人机导航频率407，用“NAV”表示，具体频率值的单位为兆赫兹(MHz)；无人机符号408，用飞机符号表示；无人机编号409，用字样“UAV”加数字表示，用于区分不同的无人机，同时与二维导航地图401中的无人机编号相互对应。

任务信息410，以文字的形式展示任务信息，包括任务类型、飞行距离、目标情况等。

图5给出了三维虚拟地图页面，其中包括三维虚拟场景501，飞机符号502，观测点设置模块503，它又包括了X、Y、Z三个输入框，可以通过控制单元105中的键盘设备键入观测点的坐标值。俯仰控制模块504，滚转控制模块505，朝向控制模块506，这里以朝向控制模块为例具体解释该模块各符号的含义，H表示朝向符号，朝向刻度507表示总的朝向取值范围，由-180度到+180度，朝向指示符508指示当前的朝向，H旁边的数值表示具体朝向值，朝向变化指示符509指示朝向增大的方向，即操控人员可以利用鼠标设备拖动朝向指示符508向两端移动，标识“+”的一端可以增大朝向，标识“-”的一段可以减小朝向。俯仰控制模块504与滚转控制模块505的各符号含义类似，此处不再冗述。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (8)

1.一种多无人机操控信息显示***，其特征在于：包括一个数据接收单元用于接受来自机载传感器的飞行状态数据和机载传感器的图像数据，并将数据分类存储到每个无人机对应的存储单元中；

一个处理单元根据存储单元内每个无人机飞行状态信息、地形数据库信息以及控制单元的控制选项，计算生成综合信息显示集；

一个显示单元结合显示参数整体展示综合信息显示集。

2.根据权利要求1所述的一种多无人机操控信息显示***，其特征在于：所述的综合信息显示集包括了无人机飞行状态页面、二维电子地图页面和三维虚拟地图页面。

3.根据权利要求2所述的一种多无人机操控信息显示***，其特征在于：所述的无人机飞行状态页面用于显示多架无人机的飞行状态、机载传感器图像及机械参数信息。

4.根据权利要求1所述的一种多无人机操控信息显示***，其特征在于：所述的无人机飞行状态信息包括速度符号、高度符号、航向符号、当前无人机标识、风速风向信息、时间信息、经纬度信息。

5.根据权利要求3所述的一种多无人机操控信息显示***，其特征在于：所述的机载传感器图像显示于无人机飞行状态页面中央，机载传感器的图像数据源自机载可见光或红外传感器，指示当前无人机前方的场景状态。

6.根据权利要求3所述的一种多无人机操控信息显示***，其特征在于：所述的机械参数信息包括了：发动机扭矩信息、涡轮温度信息、油量信息、螺旋桨转速信息；发动机扭矩信息用“TQ”表示，指示发动机的扭矩数值，单位为牛顿米；涡轮温度信息用“TT”表示，指示发动机涡轮的温度，单位为℃；油量信息用“FU”表示，指示无人机的油量信息，单位为公斤；螺旋桨转速信息用“PR”表示，指示螺旋桨转速，以百分比显示每分钟的转速。这四个符号均以圆形表示总量、以扇形表示当前值或已用量，在圆形两侧分别显示对应的数字值。

7.根据权利要求2所述的一种多无人机操控信息显示***，其特征在于：所述的二维电子地图页面包括了二维导航地图、飞机选项信息、任务信息；所述的二维导航地图包括了无人机位置符号、目标区域符号、飞行路径符号，二维导航地图展示无人机群任务区域的地理信息。无人机位置符号指示无人机在二维导航地图上的位置，并以数字作为无人机的序号标识，目标区域符号指示无人机群的作战目标，可以是地图上的一个点或者一片范围，用圆形和十字的组合表示；飞行路径符号用虚线表示，指示无人机飞过的路径信息；所述的飞机选项信息展示当前无人机群的列表，每一项包括飞机符号、无人机编号和该无人机对应的导航频率，单位为兆赫兹；所述的任务信息，以文字的形式展示无人机的飞行任务信息，包括任务类型、飞行距离、目标情况。

8.根据权利要求3所述的一种多无人机操控信息显示***，其特征在于：所述的三维虚拟地图页面包括了三维地图、飞机符号、视角控制模块；其中，三维地图是根据无人机地面站地形数据库构建的，能够以三维形式展示地形场景，并凸显无人机在地形场景中的位置与姿态；飞机符号用三维飞机模型表示，其显示位置实时指示飞机当前的实际位置；视角控制模块包括了输入框和滑动按钮，输入框用于输入观测点位置，控制观测视角，由X、Y、Z三部分值组成，观测点的X和Y值也可以直接由操控人员在二维导航地图上确定，滑动按钮则用于控制观测视角，包括朝向、俯仰和滚转，分别用H、P和R表示，用滑动按钮拖动可以实现观测视角的变化。