本發(fā)明屬于無人機(jī)控制技術(shù)，具體涉及一種可視化無人機(jī)地面站。

背景技術(shù)：

目前無人機(jī)地面站一般都是通過機(jī)載數(shù)據(jù)鏈將飛行參數(shù)接收下來，并將飛行參數(shù)通過數(shù)字或者儀表的形式顯示出來。在無人機(jī)飛行過程中，對飛行狀態(tài)的感知需要監(jiān)控者將數(shù)字式的飛行參數(shù)在頭腦中進(jìn)行轉(zhuǎn)化，在無人機(jī)飛行中，這種轉(zhuǎn)化往往顯得不夠直觀，增加了無人機(jī)監(jiān)控者的負(fù)擔(dān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于針對上述問題，設(shè)計(jì)一種新型的可視化無人機(jī)地面站，增強(qiáng)了監(jiān)控者對無人機(jī)飛行狀態(tài)的感知能力。

本發(fā)明的可視化無人機(jī)地面站，用于對無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控并生成模擬畫面，包括以下功能模塊：

地形和地物顯示模塊，通過數(shù)據(jù)采集獲取地形高程數(shù)據(jù)和地表圖像信息，通過可視化技術(shù)構(gòu)建出地形和地物的三維模型；

無人機(jī)顯示模塊，根據(jù)無人機(jī)的外形參數(shù)，通過可視化技術(shù)構(gòu)建無人機(jī)三維模型，并生成無人機(jī)飛行場景，將無人機(jī)預(yù)測飛行管道、安全飛行區(qū)域和危險(xiǎn)威脅飛行區(qū)域?qū)崟r顯示，所述預(yù)測飛行管道是將飛行軌跡擴(kuò)展為管道形狀而獲得；

無人機(jī)平視顯示器模塊HUD，疊加在所述飛行場景中，通過數(shù)據(jù)鏈將無人機(jī)的位置和姿態(tài)的飛行參數(shù)傳送給該可視化無人機(jī)地面站，并在HUD中顯示；

語音播報(bào)模塊，通過文語轉(zhuǎn)換技術(shù)TTS將飛行參數(shù)以語音播報(bào)的方式提供給無人機(jī)監(jiān)控者；

告警模塊，當(dāng)無人機(jī)超出預(yù)定飛行狀態(tài)后，通過TTS技術(shù)給出語音告警，并在飛行場景界面上給出文字告警。

本發(fā)明的有益效果是：通過視覺、聽覺等方式，顯著地提高無人機(jī)監(jiān)控者對于無人機(jī)飛行狀態(tài)的掌控能力。除了向無人機(jī)監(jiān)控者提供經(jīng)典的飛行信息外，還通過可視化的方法將無人機(jī)周邊的地形地貌顯示出來，將飛行過程中的飛行安全區(qū)域和危險(xiǎn)威脅信息直觀地顯示出來。通過微軟TTS技術(shù)，將無人機(jī)飛行參數(shù)以語音播報(bào)的形式提供給無人機(jī)監(jiān)控者。并在無人機(jī)出現(xiàn)特殊情況時給予告警。

附圖說明

圖1為本發(fā)明可視化無人機(jī)地面站的示意圖。

具體實(shí)施方式

構(gòu)建本發(fā)明的可視化無人機(jī)地面站，

1、三維建模

三維建模工作是可視化無人機(jī)地面站的基礎(chǔ)工作。通過三維建模，將無人機(jī)及其周圍地景通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)在屏幕上，給監(jiān)控者提供更加清晰的無人機(jī)周邊地形環(huán)境感知。

1.1地形和地物建模

地形和地物模型可以將無人機(jī)飛行區(qū)域周圍的地形起伏狀況直觀地顯示出來。地物模型主要包括機(jī)場及飛行區(qū)域內(nèi)的建筑物。三維地形和地物建模的方法為:利用地形和地物數(shù)據(jù)建立三維數(shù)字地形和地物模型，貼上紋理數(shù)據(jù)，并將文化特征數(shù)據(jù)投影到生成的三維地形上。本發(fā)明利用地形高程數(shù)據(jù)和地表衛(wèi)星圖片作為地形建模的原材料。生成三維地形模型。

1.2無人機(jī)建模

無人機(jī)建?？蓪o人機(jī)直觀展示出來，以便無人機(jī)監(jiān)控者直觀感受飛行場景。

2、HUD與飛行場景構(gòu)建

2.1HUD是有人機(jī)抬頭顯示器(Head Up Display)的簡稱，主要顯示無人機(jī)主要飛行參數(shù)。HUD主要顯示飛行器的信息有：速度、高度、姿態(tài)。本發(fā)明的界面左側(cè)為速度梯，當(dāng)飛行速度變化時，速度梯就會做出相應(yīng)移動。速度梯中部、上部各有一個速度的數(shù)字讀出。界面右側(cè)為高度梯，其顯示格式與速度梯類似。界面上方為滾轉(zhuǎn)角指示器，指示器由刻度盤和指針組成，無人機(jī)監(jiān)控者可以清晰地讀出當(dāng)前滾轉(zhuǎn)角。中部的刻度是俯仰梯，實(shí)時顯示飛機(jī)的俯仰角。界面下方則是航向指示器，刻度盤上刻有方向和角度。左下角為地速數(shù)字讀出，右下角DME為測距儀的數(shù)字讀出顯示。

本發(fā)明的飛行場景通過虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)建。將地形、地物和無人機(jī)模型加入飛行場景，將觀察者視角設(shè)置為飛行員視角，通過外部數(shù)據(jù)將飛行位置和姿態(tài)發(fā)送給飛機(jī)，進(jìn)而在飛機(jī)飛行過程中，飛行場景可模擬出飛行員在飛機(jī)中觀察到的景象。

為了獲得不同角度獲得飛行場景的信息，本發(fā)明設(shè)計(jì)了兩個不同角度的飛行場景，除了上述飛行員視角的飛行場景，還有一個高空俯視場景。

3、安全區(qū)域、威脅區(qū)域及預(yù)測飛行管道繪制

安全區(qū)域、威脅區(qū)域及預(yù)測飛行管道基于三角帶繪制技術(shù)繪制得出。安全區(qū)域、威脅區(qū)域的顯示通過在場景中繪制一條帶狀的幾何體來實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)建物體的3D模型，繪制安全區(qū)域和威脅區(qū)域。

預(yù)測飛行管道是將預(yù)測飛行軌跡按照一定的安全保護(hù)范圍繪制出來。將飛行軌跡擴(kuò)展為圖示管道形狀，即可得到預(yù)測飛行管道。加入安全區(qū)域、威脅區(qū)域以及預(yù)測飛行管道，從不同視角展示飛行場景。

4、基于TTS技術(shù)的飛行參數(shù)語音播報(bào)

文語轉(zhuǎn)換技術(shù)(Text To Speech，TTS)，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)語音通信，建立有聽、講能力的口語系統(tǒng)所必需的關(guān)鍵技術(shù)，其轉(zhuǎn)換的過程是先將文字序列轉(zhuǎn)換成音韻序列，再根據(jù)音韻序列生成語音波形。TTS技術(shù)涉及聲學(xué)、語言學(xué)、數(shù)字信號處理技術(shù)、多媒體技術(shù)等多個學(xué)科技術(shù)，是信息處理領(lǐng)域的一項(xiàng)前沿技術(shù)。

通過引入TTS技術(shù)，可以將飛行參數(shù)以語音的形式展現(xiàn)給無人機(jī)監(jiān)控者。本發(fā)明主要向無人機(jī)監(jiān)控者實(shí)時播報(bào)速度和高度信息。

5、可視化地面站數(shù)據(jù)驅(qū)動

飛行器實(shí)時飛行數(shù)據(jù)由機(jī)載程序測量或者計(jì)算產(chǎn)生之后，通過數(shù)據(jù)鏈將其發(fā)送至可視化地面站，地面站收到的數(shù)據(jù)一方面驅(qū)動無人機(jī)飛行視景及其相關(guān)參數(shù)顯示，另一方面驅(qū)動HUD。

6、告警功能

當(dāng)無人機(jī)超出預(yù)定飛行狀態(tài)后，通過TTS技術(shù)給出語音告警，并在飛行場景界面上給出文字告警。主要的告警狀態(tài)有：

1)俯仰角超限

2)迎角超限

3)失速預(yù)警

4)飛行范圍超限

5)GPS信號丟失。