一种基于LabView的小型无人机地面站系统的制作方法

本发明涉及地面站系统设计技术领域，具体为一种基于LabView的小型无人机地面站系统。

背景技术：

无人机是通过无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，在对无人机的控制方面，无人机自身带有自驾仪或者程序控制装置，可以很快捷地实现对其飞行航姿、航线的操控，无人机的起飞和降落可以同普通飞机一样，也可以其独有的方式实现，如无人机可采用手抛或滑跑的方式起飞，也可通过伞降的方式实现降落，这就大大地节约了对起飞和降落场地的需求。

随着光电技术、无线电技术、纳米技术、微电子技术的迅猛发展，无人机将朝着小型化、灵活化、飞行长时化、控制自主化、远程化等方向发展，基于军用和民用等领域迫切的需要，小型无人机将会发展的更为迅速，但是目前的无人机载航系统，对于信号的干扰性能较强，容易失去控制，在地面站检测系统上进行操作时，不易检测到无人机的具体位置，不利于无人机的巡航使用，同时传递回来的数据不能精确的得知位置坐标，有时容易出现错误地点控制，导致无人机的监控系统不能很好的使用。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种基于LabView的小型无人机地面站系统，设置有地面站控制设备，作为无人机系统的人机接口，在地面站上，操控员通过通信系统的上行链路向无人机发布“命令”，控制飞行航路或更新预规划的飞行过程，并对无人机携带的各种任务载荷获得的数据、无人机上各子系统的状态、飞行高度、空速和相对位置等，无人机的发射和接收可由主控站或通过附属卫星控制站进行控制，卫星地面站通过无线电或电缆与控制站进行数据通信，与有人机之间有直接的无线电链路通信，控制站通常装有通信系统，还与其它外部系统进行通信，这包括获取大气数据，与网络中其他系统之间交互信息；从上级接受任务；向上级或别的机关报告信息，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于LabView的小型无人机地面站系统，包括无人机控制站和卫星控制站，所述无人机控制站和卫星控制站的通信链路之间连接有远端接收机，所述无人机控制站包括通讯控制模块，所述通讯控制模块的输入端连接有遥测数据单元，通讯控制模块的输出端连接有数据实时显示单元；所述卫星控制站包括无线通讯数据链，无线通讯数据链内置有交互式数据库，所述无线通讯数据链的输入端连接有空中交通预警单元，无线通讯数据链还连接有地面站控制设备；所述远端接收机包括飞行监控模块，所述飞行监控模块上安装有下行数据通道和上行控制通道，所述下行数据通道通过SPI总线接口与无人机控制站进行数据交换，上行控制通道与卫星控制站进行数据交换。

作为本发明一种优选的技术方案，所述通讯控制模块包括嵌入式控制中心，所述嵌入式控制中心采用64位ARM11的系列芯片，且嵌入式控制中心的输出端分别与通讯参数配置模块和启停控制器相连接，所述嵌入式控制中心的数据端连接有数据收发器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述遥测数据单元包括虚拟航空仪表设备所述虚拟航空仪表设备的输出端连接有驱动器，所述驱动器的输出端连接有数据校对模块，所述数据校对模块连接到数据存储器的输入端，所述数据存储器的输出端与虚拟航空仪表设备的数据端相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述数据实时显示单元包括串口配置模块和数据库初始化模块，所述串口配置模块的输出端与数据处理模块相连接，所述数据库初始化模块的数据端与数据处理模块相连接，数据库初始化模块的输出端与数据采集卡相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述空中交通预警单元包括阈值设定模块和网络配置器，所述网络配置器的输出端连接有无线信号收发器，所述无线信号收发器的数据端与阈值设定模块相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述地面站控制设备包括数据传输电台和接收天线，所述数据传输电台的输出端与液晶显示器相连接，所述数据传输电台的输入端与控制键盘相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述下行数据通道包括RS232串口通信设备，所述RS232串口通信设备的输出端连接有信号放大器；所述上行控制通道包括卫星定位器，所述卫星定位器的输出端连接有调制解调器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述嵌入式控制中心还连接有数据链状态显示器和数据统计模块，所述数据链状态显示器的输出端连接有数据缓存模块，所述数据统计模块的输入端与数据缓存模块相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于LabView的小型无人机地面站系统，设置有地面站控制设备，作为无人机系统的人机接口，在地面站上，操控员通过通信系统的上行链路向无人机发布“命令”，控制飞行航路或更新预规划的飞行过程，并对无人机携带的各种任务载荷获得的数据、无人机上各子系统的状态、飞行高度、空速和相对位置等，无人机的发射和接收可由主控站或通过附属卫星控制站进行控制，卫星地面站通过无线电或电缆与控制站进行数据通信，与有人机之间有直接的无线电链路通信，控制站通常装有通信系统，还与其它外部系统进行通信，这包括获取大气数据，与网络中其他系统之间交互信息；从上级接受任务；向上级或别的机关报告信息，整个无人机装置具有体积小、重量轻、成本低、机动性好、飞行时间长、便于隐蔽、无需机场跑道等优点。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明电路结构示意图。

图中：1-无人机控制站；2-卫星控制站；3-远端接收机；4-通讯控制模块；5-遥测数据单元；6-数据实时显示单元；7-无线通讯数据链；8-空中交通预警单元；9-地面站控制设备；10-飞行监控模块；11-下行数据通道；12-上行控制通道；13-嵌入式控制中心；14-数据收发器；15-通讯参数配置模块；16-虚拟航空仪表设备；17-数据存储器；18-驱动器；19-数据校对模块；20-串口配置模块；21-数据库初始化模块；22-数据处理模块；23-数据采集卡；24-交互式数据库；25-阈值设定模块；26-网络配置器；27-无线信号收发器；28-SPI总线接口；29-数据传输电台；30-接收天线；31-液晶显示器；32-控制键盘；33-启停控制器；34-RS232串口通信设备；35-信号放大器；36-卫星定位器；37-调制解调器；38-数据链状态显示器；39-数据统计模块；40-数据缓存模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种基于LabView的小型无人机地面站系统，包括无人机控制站1和卫星控制站2，所述无人机控制站1和卫星控制站2的通信链路之间连接有远端接收机3，所述无人机控制站1包括通讯控制模块4，所述通讯控制模块4包括嵌入式控制中心13，所述嵌入式控制中心13还连接有数据链状态显示器38和数据统计模块39，所述数据链状态显示器38的输出端连接有数据缓存模块40，所述数据统计模块39的输入端与数据缓存模块40相连接，所述嵌入式控制中心13采用64位ARM11的系列芯片，且嵌入式控制中心13的输出端分别与通讯参数配置模块15和启停控制器33相连接，所述嵌入式控制中心13的数据端连接有数据收发器14，所述通讯控制模块4的输入端连接有遥测数据单元5，所述遥测数据单元5包括虚拟航空仪表设备16所述虚拟航空仪表设备16的输出端连接有驱动器18，所述驱动器18的输出端连接有数据校对模块19，所述数据校对模块19连接到数据存储器17的输入端，所述数据存储器17的输出端与虚拟航空仪表设备16的数据端相连接，通讯控制模块4的输出端连接有数据实时显示单元6，所述数据实时显示单元6包括串口配置模块20和数据库初始化模块21，所述串口配置模块20的输出端与数据处理模块22相连接，所述数据库初始化模块21的数据端与数据处理模块22相连接，数据库初始化模块21的输出端与数据采集卡23相连接；所述卫星控制站2包括无线通讯数据链7，无线通讯数据链7内置有交互式数据库24，所述无线通讯数据链7的输入端连接有空中交通预警单元8，所述空中交通预警单元8包括阈值设定模块25和网络配置器26，所述网络配置器26的输出端连接有无线信号收发器27，所述无线信号收发器27的数据端与阈值设定模块25相连接，无线通讯数据链7还连接有地面站控制设备9，所述地面站控制设备9包括数据传输电台29和接收天线30，所述数据传输电台29的输出端与液晶显示器31相连接，所述数据传输电台29的输入端与控制键盘32相连接；所述远端接收机3包括飞行监控模块10，所述飞行监控模块10上安装有下行数据通道11和上行控制通道12，下行数据通道11包括RS232串口通信设备34，所述RS232串口通信设备34的输出端连接有信号放大器35；所述上行控制通道12包括卫星定位器36，所述卫星定位器36的输出端连接有调制解调器37，所述下行数据通道11通过SPI总线接口28与无人机控制站1进行数据交换，上行控制通道12与卫星控制站2进行数据交换。

(1)所述无人机控制站1与无人机自动飞行控制系统相连接，实现人工实时遥控或选择并激活机载已存储的飞行程序，控制无人机沿给定半径，以一定的速度沿陆地网格参考点飞行，对感兴趣点进行侦查。在任务规划中插入网格的参考点，并考虑观察点周围地形以及相应时刻太阳相对于该点的位置，以便从有利的方向观测，获取最佳的图像效果。

(2)所述通讯参数配置模块15主要完成对机载任务设备类型的识别，对相应任务设备进行调整和控制，包括任务设备状态和数据(图像或其它类型数据)的显示和存储，所述通信链路的地面(编码器、发射机、接收机等)部分及相应的操作控制设备，如天线的升降、天线人工或自动控制、必要情况下频率切换等，还包括监视器部分，主要显示通信状态，通信链路实现控制站与无人机之间通信。

(3)所述数据实时显示单元6用于监控无人机的位置和飞行航迹，以及必要的数据计算；所述嵌入式控制中心13要完成任务规划和必要的任务计算，存储保留先前的任务飞行航迹，以便将来必要时重现，列出可选择的无人机飞行程序；所述虚拟航空仪表设备16可以获取天气转台数据，接受任务要求，发送从自家无人机获取的数据给其他用户。

(4)所述远端接收机3是通过对通信参数的选择的同时，实现对串口的开关控制，同时将无人机传到数传电台的遥测数据包进行缓存；所述数据处理模块22通过串口协议对无人机下传的遥测数据包进行解析，然后传给数据显示模块和数据存储模块；所述数据显示模块可以将数据处理模块解析后的数据进行实时显示和回放；所述数据存储模块17用于存储无人机下传的遥测数据包，包括无人机的航姿、高度、航向、速度等，同时还存储无人机子在飞行过程中的航点信息；所述数据链状态显示器38和数据统计模块39主要是对无人机下传的遥测数据包进行回放，用于对无人机的飞行轨迹、飞行姿态、状态等进行分析。

本发明的工作原理：该基于LabView的小型无人机地面站系统，设置有地面站控制设备，作为无人机系统的人机接口，在地面站上，操控员通过通信系统的上行链路向无人机发布“命令”，控制飞行航路或更新预规划的飞行过程，并对无人机携带的各种任务载荷获得的数据、无人机上各子系统的状态、飞行高度、空速和相对位置等，无人机的发射和接收可由主控站或通过附属卫星控制站进行控制，卫星地面站通过无线电或电缆与控制站进行数据通信，与有人机之间有直接的无线电链路通信，控制站通常装有通信系统，还与其它外部系统进行通信，这包括获取大气数据，与网络中其他系统之间交互信息；从上级接受任务；向上级或别的机关报告信息，整个无人机装置具有体积小、重量轻、成本低、机动性好、飞行时间长、便于隐蔽、无需机场跑道等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。