無人機地面站電子飛行儀表系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發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。
【背景技術】
[0002]在無人機系統執行測繪、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的各種飛行參數、發動機工作狀態信息和機載傳感器工作狀態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展，接線布線復雜、占用空間大的傳統飛行儀表漸漸被淘汰，虛擬儀表正以傳統機械儀表無法比擬的速度迅猛發展。
[0003]虛擬儀表是將計算機圖形圖像技術與數據通信處理技術相結合，在計算機上生成的數字式儀表，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據分析、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對象技術模擬生成各種儀表面板，完成數據采集、分析、顯示和存儲等功能，最終達到取代傳統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功能比較簡單，滿足不了飛行員方便、安全飛行的需求；現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、開發成本尚、可移植性差等缺點。
【發明內容】
[0005]針對上述存在的技術不足，本發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、發動機工作狀態和機載傳感器工作狀態數據進行智能化信息融合，能實時綜合顯示無人機飛行參數、發動機工作狀態、機載傳感器故障信息，出現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。
[0006]本發明包括數據采集存儲模塊、數據處理模塊，綜合顯示模塊、控制模塊和語音安全飛行提醒模塊。數據采集存儲模塊完成數據采集存儲，將數據以串口發送到數據處理模塊，數據處理模塊完成信息融合處理，將數據傳輸到綜合顯示模塊和語音安全飛行提醒模塊。控制模塊完成對系統的控制。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]數據采集存儲模塊:在無人機系統中通過無線數傳電臺將飛行參數數據、發動機工作狀態數據和機載傳感器工作狀態數據傳送到地面站，數據采集存儲模塊通過串口與無線數傳電臺接收端通訊，采集數字化數據并存儲。
[0008]數據處理模塊:將數據采集存儲模塊通過串口傳輸來的數據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據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:將數據處理模塊處理完成的數據，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、測距儀參數等水平飛行信息。多功能顯示器顯示發動機工作狀態信息、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、數據初始化和歷史數據查詢，通過觸摸屏接口和鍵盤接口與數據處理模塊通訊。
[0011]語音安全駕駛提醒模塊:數據處理模塊處理數據時，如判斷參數異常或可能出現高度過低、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]本發明飛行參數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據高速采集、高速處理、高速傳輸的需要，串口通信采用多線程技術保證信息采集的實時性。
[0013]本發明數據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，滿足大容量數據高速處理、存儲和真彩圖形化綜合顯示的需要。
[0014]本發明綜合顯示模塊，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控，多功能顯示器要自帶LCD控制器。
[0015]本發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的可靠性。
[0016]本發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危及安全飛行的異常情況。
[0017]本發明軟件操作系統采用嵌入式Linux實時操作系統，在嵌入式Linux操作系統上運行硬件驅動程序、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]本發明應用程序在Linux開源操作系統下編寫，開發工具采用開源可跨平臺圖形化設計軟件，降低開發成本，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據實時逼真顯示的需要。
[0019]本發明的優點體現在:具有高速大容量飛行參數采集存儲能力，數據采集實時性高；數據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，內嵌3D圖形硬件加速器畫面顯示逼真度高、實時性好；對數據智能化信息融合，能判斷參數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，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；軟件開發環境和軟件運行環境均采用開源軟件，降低了開發成本，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是本發明實施例的無人機地面站飛行儀表系統系統結構框圖； 圖2是本發明實施例的的硬件結構框圖；
圖3是本發明實施例的軟件系統結構框圖；
圖4是本發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明。
[0022]本發明實施例提供的無人機地面站飛行儀表系統系統結構，如圖1所示，包含包括數據采集存儲模塊、數據處理模塊，綜合顯示模塊、控制模塊和語音安全飛行提醒模塊。數據采集存儲模塊完成信息采集，將信息以串口發送到數據處理模塊，數據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到綜合顯示模塊、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]本發明實施例提供的無人機地面站飛行儀表系統硬件結構，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，與數傳電臺通過串口通訊。TFT液晶顯示屏采用2塊8英寸工業級TFT液晶顯示屏，S3C6410芯片內部集成了 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]本發明實施例提供的無人機地面站飛行儀表系統軟件結構，如圖3所示，主要由嵌入式Linux實時操作系統、硬件驅動程序、支持應用軟件運行的類庫Qt/Em