CN201780533U - 一种用于飞行器的手持控制显示终端 - Google Patents

Abstract

一种用于飞行器的手持控制显示终端，是一种用于控制无人飞行器及显示无人飞行器状态的地面设备。本实用新型是由遥控电路板、USB口扩展电路板、带旋转屏幕具有手写功能的笔记本电脑和外形结构的上壳、下壳这五部分组成的，将笔记本电脑的显示屏旋转180度，倒扣在笔记本电脑的键盘按键上，放入外形结构的下壳中间部分，遥控电路板、USB接口扩展电路板通过螺丝固定在外形结构的上壳左右两侧握柄内，与笔记本电脑之间通过USB接口连接，本实用新型集成度高，将传统的遥控飞行模拟器和地面后端处理设备的功能二合一，解决了无人飞行器地面操控设备种类繁多且不便于移动指挥的问题，相比传统地面遥测设备，具有体积小，携带方便、适用于野外作战的特点。

Description

一种用于飞行器的手持控制显示终端

技术领域

本实用新型涉及一种用于飞行器的手持控制显示终端，主要用于对无人飞行器进行遥控操作及处理下传信息并提供显示信息内容。

背景技术

随着无人飞行器技术和应用的发展，无人飞行器的应用越来越广泛，对无人飞行器的操控也有了新的要求。现有地面操控设备在使用中其主要弊端有：地面设备组成多，单个设备功能单一。目前的地面操控设备主要分为飞行遥控器、飞行信息显示终端、图像显示终端等，不能为操控人员提供一种多功能的地面使用设备，且体积大不便于携带和移动。目前的地面操控设备虽然相对于大型设备而言已经实现了小型化，但由于种类繁多，设备之间需用电缆连接，从而导致地面设备展开时间较长，并不符合野战任务时间紧迫的需求，且地面操控需要人员较多，目前的地面操控设备使用时需要2-4人才可完成对无人飞行器的飞行控制和测控数据处理显示的工作，占用人员多，不方便，也显然不能被现代数字化战争所接受。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于飞行器的手持控制显示终端，该显示终端将传统的遥控飞行模拟器和地面后端处理设备的功能二合一，解决了无人飞行器地面操控设备种类繁多，不能为操控人员提供一种多功能的地面使用设备，且体积大不便于携带和移动的问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种用于飞行器的手持控制显示终端，包括上壳、下壳、遥控电路板、USB接口扩展电路板和带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑；上壳和下壳均为一体成形且上壳和下壳组成整体外壳，整体外壳中间部分是一个中空长方体，左右两部分分别是中空的手持握柄；带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑的显示屏旋转180度后倒扣在笔记本电脑的键盘上，安装在由上壳和下壳组成整体外壳的中间部分中空长方体中；遥控电路板安装在由上壳和下壳组成整体外壳的左部手持握柄当中；USB接口扩展电路板安装在由上壳和下壳组成整体外壳的右部手持握柄当中。

所述遥控电路板包括：电源转换芯片、第一遥控板接口转换芯片、第二遥控板接口转换芯片、单片机芯片、LED指示灯、按键和摇杆；电源转换芯片将外部电源转换成+5V电源给单片机芯片、第一遥控板接口转换芯片和第二遥控板接口转换芯片供电，摇杆产生模拟电压信号并传输给单片机芯片，按键产生数字信号并传输给单片机芯片，单片机芯片将模拟信号转换成数字信号，并将转换成的数字信号和由按键产生的数字信号一起发送给第一遥控板接口转换芯片，经过第一遥控板接口转换芯片处理后通过RS422接口将信号发送出去，最终传输到无人飞行器上；无人飞行器的输出信号传输到RS422接口，经过第一遥控板接口转换芯片的转换处理，将信号发送到单片机芯片，再经由单片机芯片发送到第二遥控板接口转换芯片，经过第二遥控板接口转换芯片的的转换处理，将信号通过USB接口输出到连接带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑上；经过笔记本处理后的信号再通过USB接口发送给第二遥控板接口转换芯片，经过第二遥控板接口转换芯片的处理将信号发送给单片机芯片，单片机芯片将从第二遥控板接口转换芯片传输过来的信号进行处理并控制LED指示灯工作。

所述单片机芯片采用型号为ATmega128的单片机芯片。

所述第一遥控板接口转换芯片采用型号为MAX489的接口转换芯片。

所述第二遥控板接口转换芯片采用型号为CH341的接口转换芯片。

所述电源转换芯片采用型号为TPS5450的电源转换芯片。

所述USB接口扩展电路板包括：第一扩展板接口转换芯片和放大器芯片；第一扩展板接口转换芯片接收从带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑的USB接口传输过来的信号，并将所述信号发送到对外扩展的USB接口，同时第一扩展板接口转换芯片还将所述信号发送到放大器芯片，经过放大器芯片的处理将信号发送到对外扩展的RS232接口；第一扩展板接口转换芯片和放大器芯片的工作电压由带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑的USB接口提供。

所述第一扩展板接口转换芯片采用的芯片是型号为CH341的接口转换芯片。

所述放大器芯片采用的芯片是型号为MAX422的放大器芯片。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

(1)本实用新型结合了现有技术当中飞行遥控模拟器和地面处理设备的全部功能，解决了无人飞行器地面操控设备种类繁多且不便于移动指挥的问题，由于本实用新型集成度高，由单一的手持控制终端就可以完成所有控制任务，因此也无需像现有技术一样的设备之间连接的复杂的电缆以及展开种类繁多的地面设备所需要的大量的时间，并且，精简了地面操作控制人员的数量，由原来2-4人，缩减到1人即可完成对无人机的飞行控制和测控数据处理显示工作，相比现有技术中的地面遥测设备，体积小、携带方便，更加适用于野外作战，更加适应现代数字化战争的要求。

(2)本实用新型的遥控电路板采用了全数字化的处理，使用了一系列的高性能、高稳定性的数字化芯片，在飞行控制功能上选用ATMega128单片机进行数据的处理和交换，提高了无人机飞行的控制的精度和使用的可靠性，并且，本实用新型的USB接口扩展电路板增加了RS232接口和USB接口，使得本实用新型具备扩展能力，更加方便连接其他***设备，提高了通用性。

附图说明

图1为本实用新型手持飞行器控制显示终端外形结构图；

图2为本实用新型遥控电路板电路示意图；

图3为本实用新型USB接口扩展电路板电路示意图。

具体实施方式

传统地面遥测设备是由飞行遥控器和地面飞行显示设备组成的，其设备组成多，体积大，携带不方便等因素，不利于使用者在紧急情况中快速展开。并在使用中，也经常遇到飞行操作手在控制飞机时不能及时了解飞行器的实时状态，从而导致对飞行器的误操作，造成了有人为干扰的飞行隐患。

手持飞行器控制显示终端信号分为电源信号、发射信号和接收信号这主要的三种，电源信号的输入电压为12～36V经过电源变换电路输出为+5V提供遥控电路板其他芯片工作，发射信号是由手持飞行器控制显示终端最终通过RS422接口传输出去的。通过手持设备上面的摇杆产生出模拟电压信号，通过AVR系列的ATmega 128单片机芯片内部10bit A/D转换模块将模拟信号转换为数字信号，再和手持飞行器控制显示终端面板其它按键、控制开关产生的数字信号一起经单片机处理后转发给第一遥控板接口转换芯片(MAX489)芯片，经处理后再通过R422接口与数据传输设备相连接，通过数据传输设备来控制无人飞行器的飞行，单片机还可以选用ARM系列、51系列等等。

接收信号就是无人飞行器遥测信号下传到手持终端，经手持飞行器控制显示终端的R422接口经过第一遥控板接口转换芯片的转换处理输入到ATmega128单片机，再经单片机转发通过第二遥控板接口转换芯片(CH341)芯片输出到笔记本电脑USB接口，经笔记本电脑的飞行控制软件处理后显示，并且笔记本电脑再把处理过的信号的一些信息再经过USB口发送给CH341芯片然后再传输到单片机芯片中，单片机芯片处理之后，根据这些信号来控制相应的LED指示灯工作，让操作人员明白目前各种信号的状态等等。

ATmega 128单片机、CH341芯片、MAX489芯片、MAX422的***电路可参考该芯片的使用手册。选用ATmega 128单片机，它具有充足的I/O口、有8路10bit A/D转换接口和丰富的外部接口，与外部通信可节省大量的扩展芯片，该芯片内部具有128K FLASH。按键接口和LED指示灯接口分别连接到ATmega 128单片机的I/O端口，左右两端的摇杆分别连接到A/D转换端口，JTAG口连接到单片机的F端口，JTAG口用于程序的烧写和调试。ATmega 128单片机通过CH341芯片与笔记本电脑USB接口进行数据信号交换。对外接口采用了MAX489芯片将原来的收发信号转换为差分信号与外部的收发信机相连。遥控电路板电路图见图2。USB接口扩展电路板位于设备右侧手持握柄内，选用MAX422和CH341芯片把笔记本电脑1个USB接口扩展出1个USB接口和1个RS232接口，另外此电路板上两种芯片的工作电压由连接到笔记本电脑的USB接口提供，提供+5V电压。

如图1所示，本实用新型一种用于飞行器的手持控制显示终端的结构，包括上壳1、下壳2、遥控电路板、USB接口扩展电路板和带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑；上壳1和下壳2均为一体成形且上壳1和下壳2组成整体外壳，整体外壳中间部分是一个中空长方体，左右两部分分别是中空的手持握柄；带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑的显示屏旋转180度后倒扣在笔记本电脑的键盘上，安装在由上壳1和下壳2组成整体外壳的中间部分中空长方体中；遥控电路板安装在由上壳1和下壳2组成整体外壳的左部手持握柄当中；USB接口扩展电路板安装在由上壳1和下壳2组成整体外壳的右部手持握柄当中，上述的所有安装均为用螺钉固定，安装好之后，笔记本电脑的屏幕正好就是手持控制终端的屏幕。对于上壳和下壳，都是一体成形的塑料件，当然也可以使用其他材料，中空长方体的大小要根据使用笔记本电脑的尺寸和安装空间来确定，左右两边的手持握柄要考虑到人体工学，让操作人员握起来舒服，结识，两种电路板分别放入其中。

如图2所示，本实用新型的遥控电路板包括：电源转换芯片、第一遥控板接口转换芯片、第二遥控板接口转换芯片、单片机芯片、LED指示灯、按键和摇杆；电源转换芯片将外部电源转换成+5V电源给单片机芯片、第一遥控板接口转换芯片和第二遥控板接口转换芯片供电，摇杆产生模拟电压信号并传输给单片机芯片，按键产生数字信号并传输给单片机芯片，单片机芯片将模拟信号转换成数字信号，并将转换成的数字信号和由按键产生的数字信号一起发送给第一遥控板接口转换芯片，经过第一遥控板接口转换芯片处理后通过RS422接口将信号发送出去，最终传输到无人飞行器上；无人飞行器的输出信号传输到RS422接口，经过第一遥控板接口转换芯片的转换处理，将信号发送到单片机芯片，再经由单片机芯片发送到第二遥控板接口转换芯片，经过第二遥控板接口转换芯片的的转换处理，将信号通过USB接口输出到连接带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑上；经过笔记本处理后的信号再通过USB接口发送给第二遥控板接口转换芯片，经过第二遥控板接口转换芯片的处理将信号发送给单片机芯片，单片机芯片将从第二遥控板接口转换芯片传输过来的信号进行处理并控制LED指示灯工作。所有的按键，LED指示灯，摇杆等等都是直接焊接在遥控电路板上的，布线时候要注意到位置的分布，使得这些器件在电路板安装固定之后，正好能够从上壳的对应的孔中穿来，这样当手持控制终端都组装好之后，操作人员可以在面板上控制摇杆和按键来操作无人飞行器，并且经过对LED指示灯的观察，检测各种信号的状态。

本实用新型中，单片机芯片采用AVR系列的型号为ATmega128的单片机芯片，第一遥控板接口转换芯片采用型号为美信MAX489的接口转换芯片，第二遥控板接口转换芯片采用型号为CH341的接口转换芯片，电源转换芯片采用IT公司生产的型号为TPS5450的电源转换芯片。

USB接口扩展电路板包括：第一扩展板接口转换芯片和放大器芯片；第一扩展板接口转换芯片接收从带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑的USB接口传输过来的信号，并将所述信号发送到对外扩展的USB接口，同时第一扩展板接口转换芯片还将所述信号发送到放大器芯片，经过放大器芯片的处理将信号发送到对外扩展的RS232接口，这也是本实用新型手持控制终端提供的一个扩展功能，可以连接风多***设备，经过这个电路板的扩展，使得手持控制终端可以连接USB接口设备和RS232接口的设备。

第一扩展板接口转换芯片采用的芯片是型号为CH341的接口转换芯片，放大器芯片采用的芯片是美信的型号为MAX422的放大器芯片。

本实用新型中未详细说明的内容未本领域技术人员公知常识。

Claims (9)

1.一种用于飞行器的手持控制显示终端，其特征在于：包括上壳(1)、下壳(2)、遥控电路板、USB接口扩展电路板和带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑；上壳(1)和下壳(2)均为一体成形且上壳(1)和下壳(2)组成整体外壳，整体外壳中间部分是一个中空长方体，左右两部分分别是中空的手持握柄；带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑的显示屏旋转180度后倒扣在笔记本电脑的键盘上，安装在由上壳(1)和下壳(2)组成整体外壳的中间部分中空长方体中；遥控电路板安装在由上壳(1)和下壳(2)组成整体外壳的左部手持握柄当中；USB接口扩展电路板安装在由上壳(1)和下壳(2)组成整体外壳的右部手持握柄当中。

2.根据权利要求1所述的一种用于飞行器的手持控制显示终端，其特征在于：所述遥控电路板包括：电源转换芯片、第一遥控板接口转换芯片、第二遥控板接口转换芯片、单片机芯片、LED指示灯、按键和摇杆；电源转换芯片将外部电源转换成+5V电源给单片机芯片、第一遥控板接口转换芯片和第二遥控板接口转换芯片供电，摇杆产生模拟电压信号并传输给单片机芯片，按键产生数字信号并传输给单片机芯片，单片机芯片将模拟信号转换成数字信号，并将转换成的数字信号和由按键产生的数字信号一起发送给第一遥控板接口转换芯片，经过第一遥控板接口转换芯片处理后通过RS422接口将信号发送出去，最终传输到无人飞行器上；无人飞行器的输出信号传输到RS422接口，经过第一遥控板接口转换芯片的转换处理，将信号发送到单片机芯片，再经由单片机芯片发送到第二遥控板接口转换芯片，经过第二遥控板接口转换芯片的转换处理，将信号通过USB接口输出到连接带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑上；经过笔记本处理后的信号再通过USB接口发送给第二遥控板接口转换芯片，经过第二遥控板接口转换芯片的处理将信号发送给单片机芯片，单片机芯片将从第二遥控板接口转换芯片传输过来的信号进行处理并控制LED指示灯工作。

3.根据权利要求2所述的一种用于飞行器的手持控制显示终端，其特征在于：所述单片机芯片采用型号为ATmega128的单片机芯片。

4.根据权利要求2所述的一种用于飞行器的手持控制显示终端，其特征在于：所述第一遥控板接口转换芯片采用型号为MAX489的接口转换芯片。

5.根据权利要求2所述的一种用于飞行器的手持控制显示终端，其特征在于：所述第二遥控板接口转换芯片采用型号为CH341的接口转换芯片。

6.根据权利要求2所述的一种用于飞行器的手持控制显示终端，其特征在于：所述电源转换芯片采用型号为TPS5450的电源转换芯片。

7.根据权利要求1所述的一种用于飞行器的手持控制显示终端，其特征在于：所述USB接口扩展电路板包括：第一扩展板接口转换芯片和放大器芯片；第一扩展板接口转换芯片接收从带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑的USB接口传输过来的信号，并将所述信号发送到对外扩展的USB接口，同时第一扩展板接口转换芯片还将所述信号发送到放大器芯片，经过放大器芯片的处理将信号发送到对外扩展的RS232接口；第一扩展板接口转换芯片和放大器芯片的工作电压由带旋转屏幕功能且有手写功能的笔记本电脑的USB接口提供。

8.根据权利要求7所述的一种用于飞行器的手持控制显示终端，其特征在于：所述第一扩展板接口转换芯片采用的芯片是型号为CH341的接口转换芯片。

9.根据权利要求7所述的一种用于飞行器的手持控制显示终端，其特征在于：所述放大器芯片采用的芯片是型号为MAX422的放大器芯片。

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