无人机地面站电子飞行仪表系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空电子领域，特别是涉及一种无人机地面站电子飞行仪表系统。
【背景技术】
[0002]在无人机系统执行测绘、航拍等任务中，为保证飞行员方便、安全的操控无人机，就需要实时掌握无人机运动状态的各种飞行参数、发动机工作状态信息和机载传感器工作状态信息并在危及安全飞行时给予提示。随着计算机软硬件技术、电子技术等的快速发展，接线布线复杂、占用空间大的传统飞行仪表渐渐被淘汰，虚拟仪表正以传统机械仪表无法比拟的速度迅猛发展。
[0003]虚拟仪表是将计算机图形图像技术与数据通信处理技术相结合，在计算机上生成的数字式仪表，用来代替真实的仪表。它将计算机资源、模块化功能硬件与用于数据分析、过程通信及图形用户界面的应用软件的有机结合起来，虚拟仪表技术综合应用了计算机技术和仪器仪表技术，其基本思想是用计算机面向对象技术模拟生成各种仪表面板，完成数据采集、分析、显示和存储等功能，最终达到取代传统真实仪表仪器的目的，虚拟仪表因具有显示直观、成本低廉、更新升级方便等特点，在仪表领域得到了极其广泛的应用。
[0004]目前无人机地面站飞行仪表系统功能比较简单，满足不了飞行员方便、安全飞行的需求；现有的电子飞行虚拟仪表虽然功能和界面比较丰富，但又存在着可靠性差、开发成本尚、可移植性差等缺点。
【发明内容】
[0005]针对上述存在的技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高可靠性，可移植性强，性价比高，能对飞行参数、发动机工作状态和机载传感器工作状态数据进行智能化信息融合，能实时综合显示无人机飞行参数、发动机工作状态、机载传感器故障信息，出现危及安全飞行的情况向飞行员图标、语音提醒的新型无人机地面站电子飞行仪表系统。
[0006]本发明包括数据采集存储模块、数据处理模块，综合显示模块、控制模块和语音安全飞行提醒模块。数据采集存储模块完成数据采集存储，将数据以串口发送到数据处理模块，数据处理模块完成信息融合处理，将数据传输到综合显示模块和语音安全飞行提醒模块。控制模块完成对系统的控制。综合显示模块、控制模块和语音安全飞行提醒模块完成人机交互功能。
[0007]数据采集存储模块:在无人机系统中通过无线数传电台将飞行参数数据、发动机工作状态数据和机载传感器工作状态数据传送到地面站，数据采集存储模块通过串口与无线数传电台接收端通讯，采集数字化数据并存储。
[0008]数据处理模块:将数据采集存储模块通过串口传输来的数据由嵌入式处计算机进行处理，通过虚拟仪表显示、语音安全飞行提醒和历史数据查询应用程序智能化的信息融合以便于综合显示、安全飞行提醒。
[0009]综合显示模块:将数据处理模块处理完成的数据，通过液晶显示器接口和I/O接口显不在并列放置的两块液晶显不屏上，两块液晶显不屏分别为主显不器和多功能显不器。主显示器显示高度、速度、飞行指引、模式选择等飞机的纵向飞行信息和航向、地面轨迹角、测距仪参数等水平飞行信息。多功能显示器显示发动机工作状态信息、机载传感器故障信息和安全飞行提醒信息。
[0010]控制模块:采用触摸屏和键盘式控制器形式完成软件启动、显示方式切换、数据初始化和历史数据查询，通过触摸屏接口和键盘接口与数据处理模块通讯。
[0011]语音安全驾驶提醒模块:数据处理模块处理数据时，如判断参数异常或可能出现高度过低、速度过快、燃油不足等危及安全飞行的情况，则由语音芯片组成的语音安全飞行提醒模块语音进行安全飞行提醒。
[0012]本发明飞行参数采集存储模块存储器采用FIFO存储器，满足无人机地面站大容量数据高速采集、高速处理、高速传输的需要，串口通信采用多线程技术保证信息采集的实时性。
[0013]本发明数据处理模块硬件采用高速嵌入式计算机，包括高主频处理器、大容量内存接口、3D图形硬件加速器、I/O接口、触摸屏接口、IXD控制器、键盘接口等，满足大容量数据高速处理、存储和真彩图形化综合显示的需要。
[0014]本发明综合显示模块，采用TFT液晶显示屏，两个显示器互为备份，当某个故障，另一个综合显示所有信息，提高飞行仪表可靠性。两个显示器分别为主显示器和多功能显示器，将信息分类综合显示便于飞行员查看和监控，多功能显示器要自带LCD控制器。
[0015]本发明控制模块采用触摸屏和键盘式控制器方式便于飞行员操作和控制，两种方式冗余备份提高了系统的可靠性。
[0016]本发明语音安全飞行提醒模块采用语音提醒，便于飞行员掌握异常信息和处理可能出现危及安全飞行的异常情况。
[0017]本发明软件操作系统采用嵌入式Linux实时操作系统，在嵌入式Linux操作系统上运行硬件驱动程序、支持应用软件运行的类库、虚拟仪表显示和语音安全飞行提醒等应用程序。
[0018]本发明应用程序在Linux开源操作系统下编写，开发工具采用开源可跨平台图形化设计软件，降低开发成本，便于移植。采用双缓存、多线程技术和反走样算法提高大容量数据实时逼真显示的需要。
[0019]本发明的优点体现在:具有高速大容量飞行参数采集存储能力，数据采集实时性高；数据处理采用高速微处理器嵌入式计算机硬件，处理能力强、接口丰富，内嵌3D图形硬件加速器画面显示逼真度高、实时性好；对数据智能化信息融合，能判断参数异常和安全飞行提醒；显示器采用两块TFT液晶显示屏画面逼真，可读性好，冗余备份设计，可靠性高；安全飞行提示信息以图标和语音两种方式表现，可靠性高；人机交互方式便捷，触摸屏和键盘式控制器互相备份，可靠性高；软件开发环境和软件运行环境均采用开源软件，降低了开发成本，提高了性价比；应用程序可跨平台使用，提高了移植性，应用的普遍性。软件开发采用双缓存、多线程技术和反走样算法显示真实感强、实时性好。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例的无人机地面站飞行仪表系统系统结构框图； 图2是本发明实施例的的硬件结构框图；
图3是本发明实施例的软件系统结构框图；
图4是本发明实施例的应用软件的结构框图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合【附图说明】对本发明实施例作具体描述实施方式，但本实施例并不用于限制本发明。
[0022]本发明实施例提供的无人机地面站飞行仪表系统系统结构，如图1所示，包含包括数据采集存储模块、数据处理模块，综合显示模块、控制模块和语音安全飞行提醒模块。数据采集存储模块完成信息采集，将信息以串口发送到数据处理模块，数据处理模块完成信息融合处理，通过液晶显示器接口、I/o接口、触摸屏接口、键盘接口和音频接口将信息传输到综合显示模块、控制模块和语音安全飞行提醒模块，综合显示模块、控制模块和语音安全飞行提醒模块完成人机交互功能。
[0023]本发明实施例提供的无人机地面站飞行仪表系统硬件结构，如图2所示，包含嵌入式计算机、FIFO存储器、TFT液晶显示屏、触摸屏、键盘式控制器，语音芯片、外接内存和电源。
[0024]嵌入式计算机采用ARM1176JZF-S核的S3C6410芯片，其主频最高可达到667MHz，内部具有强大的多媒体处理单元，带有3D图形硬件加速器，支持2D图形图像的平滑缩放等操作，通过串口与FIFO存储器通讯。FIFO存储器选用AverLogie公司的AIAV8M440，与数传电台通过串口通讯。TFT液晶显示屏采用2块8英寸工业级TFT液晶显示屏，S3C6410芯片内部集成了 IXD控制器，通过其并行接口可连接至用于主显示器的TFT液晶显示屏，通过I/O接口连接用于多功能显示器的另一块TFT液晶显示屏。通过S3C6410芯片模拟输入通道连接2块4线8英寸电阻触摸屏。通过S3C6410芯片IIS接口连接语音芯片，通过K/L接口连接4*4矩阵键盘控制器。外接256 MB SDRAM和IGB NANDFLASH。
[0025]本发明实施例提供的无人机地面站飞行仪表系统软件结构，如图3所示，主要由嵌入式Linux实时操作系统、硬件驱动程序、支持应用软件运行的类库Qt/Em