CN109283870B - 一种无人机飞行操作训练场地自动切换系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人机飞行操作训练场地自动切换系统及方法，该系统包括：一智能控制系统，用于控制无人机场地一悬停模式和一8字模式的开闭及相互切换；一智能网关，与所述智能控制系统连接，用于接收所述智能控制系统的模式开闭及切换指令，并转化为对应的防护网升降指令及智能插座开关指令；一智能窗帘控制器，与所述智能网关无线通信连接，根据所述防护网升降指令控制一升降式电机，以控制所述无人机场地的外围防护网和十字防护网的升降；一智能插座，与所述智能网关无线通信连接，并与H字投影灯和圆环投影灯电性连接，根据所述智能开关指令控制所述H字投影灯和圆环投影灯的开闭。

Description

一种无人机飞行操作训练场地自动切换系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机操控人员训练教学评测领域，具体涉及一种无人机飞行操作训练场地自动切换系统及方法。

背景技术

随着无人机在民用领域的迅猛发展，相关的人才输出成为了各大院校必然要涉及的领域。近年来，世界各地的院校也纷纷开展了无人机专业的研发与教学计划。无人机场地及其训练有助于培养掌握无人机原理及装配、无人机驾驶操控、航空摄影、国土测绘以及其他扩展应用等方面的相关知识和实践技能，用于培养能适应岗位需求、使用各种航空设备、地面站系统等从事航拍、航测、巡检、监测等工作的无人机飞行与控制的高素质技术、技能型人才。

目前，在无人机训练场地中，还是每个场地发挥单独作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机飞行操作训练场地自动切换系统及方法，可以满足无人机悬停操控训练的同时，还可以依照不同的训练内容，将原有场地切换为无人机8字操控训练场地模式。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无人机飞行操作训练场地自动切换系统，包括：

一智能控制系统，用于控制无人机场地一悬停模式和一8字模式的开闭及相互切换；

一智能网关，与所述智能控制系统连接，用于接收所述智能控制系统的模式开闭及切换指令，并转化为对应的防护网升降指令及智能插座开关指令；

一智能窗帘控制器，与所述智能网关无线通信连接，根据所述防护网升降指令控制一升降式电机，以控制所述无人机场地的外围防护网和十字防护网的升降；

一智能插座，与所述智能网关无线通信连接，并与H字投影灯和圆环投影灯电性连接，根据所述智能开关指令控制所述H字投影灯和圆环投影灯的开闭。

进一步地，所述无线通信采用ZigBee自组网。

进一步地，所述ZigBee自组网采用的通信协议主要由物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层构成，其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准。

进一步地，所述智能插座还电性连接一普通照明灯。

进一步地，所述智能控制系统可运行于计算机和移动操作平台，采用socket通信技术。

进一步地，所述智能网关包括一主板，在该主板上集成有CPU、无线通信模块、LAN模块、电源模块。

进一步地，所述智能窗帘控制器由主控模块、功能按键模块、无线接收模块、电机控制模块、电源模块组成。

进一步地，所述升降式电机为一种控制用电机，为步进电机或伺服电机。

进一步地，所述智能插座的前面板上设有多个插孔，内置有微处理器、无线接收模块、切换控制电路、状态存储电路，该状态存储电路用于存储有关灯切换策略及设置信息。

一种无人机飞行操作训练场地自动切换方法，其步骤包括：

通过一智能控制系统生成针对无人机场地的一悬停模式或一8字模式的开启指令，或者两种模式的切换指令；

通过一智能网关接收所述智能控制系统的指令，并转化为对应的防护网升降指令；

通过一智能窗帘控制器根据所述防护网升降指令控制一升降式电机运转，以控制所述无人机场地的外围防护网和十字防护网的升降；

通过一智能插座根据所述智能开关指令所述H字投影灯和圆环投影灯的开闭。

本发明提供的系统及方法，通过智能控制系统、智能网关、智能插座、智能窗帘控制器、升降式电机、外围防护网、十字防护网、H字投影灯、圆环投影灯、普通照明灯之间的智能化协作，实现悬停模式与8字模式之间的开启、关闭及转换，可以满足无人机悬停操控训练的同时，还可以依照不同的训练内容，自动地将原有场地切换为无人机8字操控训练场地模式。

附图说明

图1是实施例中一种无人机飞行操作训练场地自动切换系统框图。

图2是悬停模式场地示意图。

图3是悬停模式效果图。

图4是8字模式场地示意图。

图5是8字模式效果图。

具体实施方式

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。

本实施例提供一种无人机飞行操作训练场地自动切换系统，包括智能控制系统、智能网关、智能插座、智能窗帘控制器、升降式电机、外围防护网和十字防护网组成的无人机防护网、H字投影灯、圆环投影灯、普通照明灯，连接关系如图1所示。

具体地，该智能控制系统用于控制悬停模式和8字模式的开启和关闭，以及两种模式之间的切换。该智能控制系统运行于计算机及移动操作平台，采用socket通信技术，与智能网关处于同一局域网内，可以接收用户操作指令，通过socket发送命令至智能网关。

智能网关上游连接于智能控制系统，下游以无线通信的方式连接于智能窗帘控制器和智能插座。该智能网关包括一主板，在该主板上集成有CPU、无线通信模块、LAN模块、电源模块等，该LAN模块用于接收智能控制系统的模式开闭或切换指令，经CPU处理后转换为防护网升降指令，通过该无线通信模块发送给智能窗帘控制器和智能插座。该无线通信模块用于实现无线通信连接，本发明优选地采用ZigBee自组网的连接方式，这是因为ZigBee是低功耗的近距离无线组网通信协议，该协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等，其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定，其具有低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、高容量、高安全等优点，最为适合本发明的无人机飞行操作训练场地自动切换系统。该电源模块用于为该智能网关供电，可为装设的电池或连接外部供电电路的接口。

该智能窗帘控制器通过ZigBee自组网与所述智能网关相连，接收智能网关的防护网升降指令，来控制升降式电机工作。该智能窗帘控制器由主控模块、功能按键模块、无线接收模块、电机控制模块、电源模块组成。其中，该无线接收模块通过ZigBee自组网接收所述智能网关的防护网升降指令，由主控模块处理该指令信息，并通过电机控制模块来控制所述升降式电机。该功能按键模块可用于人为干涉操作，便于对防护网的升降进行直接干预，可以在上游线路出现故障的情况下进行维修或可继续进行无人机的训练。该电源模块用于为该智能窗帘控制器供电，可为装设的电池或连接外部供电电路的接口。

该升降式电机为一种控制用电机，如步进电机、伺服电机，受所述智能窗帘控制器的控制实现顺时针和逆时针的转动，以及转速的调节，实现防护网的拉升和下降。该升降式电机为若干个，分别控制外围防护网和十字防护网。

该智能插座的前面板上设有多个插孔，内置微处理器、无线接收模块、切换控制电路、状态存储电路，该无线接收模块通过ZigBee自组网接收所述智能网关的防护网升降指令，由该微处理器处理该指令，并对应控制切换控制电路。该切换控制电路能够控制电性连接于该智能插座的H字投影灯、圆环投影灯、普通照明灯的亮起和关闭。该状态存储电路用于存储有关灯切换策略及相关设置的状态信息。

本系统实现无人机场地的悬停模式和8字模式的开启以及这两种模式的自由切换，具体说明如下。

1)悬停模式开启

通过智能控制系统发送开启悬停模式指令，智能网关发送下降指令给智能窗帘控制器，该智能窗帘控制器控制升降式电机运转，该升降式电机控制外围防护网A1下降、十字防护网B1、B2、B3下降，该智能网关开启智能插座，该智能插座控制H字投影灯开启，具体效果可如图2、图3所示。

2)8字模式开启

通过智能控制系统发送开启8字模式指令，智能网关发送下降指令给智能窗帘控制器，该智能窗帘控制器控制升降式电机运转，该升降式电机控制外围防护网A1下降，该智能网关开启智能插座，该智能插座控制圆环投影灯开启，具体效果如图4、图5所示。

3)悬停模式切换至8字模式

通过智能控制系统发送指令至智能网关，该智能网关发送上升指令给控制智能窗帘控制器，该智能窗帘控制器控制升降式电机运转，升降式电机控制十字防护网B1、B2、B3上升。

通过智能控制系统发送指令至智能网关，该智能网关控制该智能插座关闭，该智能插座断电关闭H字投影灯。

通过智能控制系统发送指令至智能网关，该智能网关控制该智能智能插座开启，该智能插座断电打开圆环投影灯。

4)8字模式切换至悬停字模式

通过智能控制系统发送指令至智能网关，该智能网关发送下降指令给控制智能窗帘控制器，该智能窗帘控制器控制升降式电机运转，升降式电机控制十字防护网B1、B2、B3下降。

通过智能控制系统发送指令至智能网关，该智能网关控制该智能插座关闭，该智能插座断电关闭圆环投影灯。

通过智能控制系统发送指令至智能网关，该智能网关控制智能智能插座开启，该智能插座断电开启H字投影灯。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (10)

1.一种无人机飞行操作训练场地自动切换系统，包括：

一智能控制系统，用于控制无人机场地一悬停模式和一8字模式的开闭及相互切换；

一智能网关，与所述智能控制系统连接，用于接收所述智能控制系统的模式开闭及切换指令，并转化为对应的防护网升降指令及智能插座开关指令；

一智能窗帘控制器，与所述智能网关无线通信连接，根据所述防护网升降指令控制一升降式电机，以控制所述无人机场地的外围防护网和十字防护网的升降；

一智能插座，与所述智能网关无线通信连接，并与H字投影灯和圆环投影灯电性连接，根据所述智能插座开关指令控制所述H字投影灯和圆环投影灯的开闭；

其中，所述智能控制系统控制所述悬停模式开启的方式为：所述智能控制系统发送开启悬停模式指令，所述智能网关发送下降指令给所述智能窗帘控制器，所述智能窗帘控制器控制所述升降式电机运转，所述升降式电机控制所述外围防护网下降和所述十字防护网下降，所述智能网关开启所述智能插座，所述智能插座控制所述H字投影灯开启；

所述智能控制系统控制所述8字模式开启的方式为：所述智能控制系统发送开启8字模式指令，所述智能网关发送下降指令给所述智能窗帘控制器，所述智能窗帘控制器控制所述升降式电机运转，所述升降式电机控制所述外围防护网下降，所述智能网关开启所述智能插座，所述智能插座控制所述圆环投影灯开启；

所述智能控制系统控制所述悬停模式切换至所述8字模式的方式为：所述智能控制系统发送指令至所述智能网关，所述智能网关发送上升指令给所述智能窗帘控制器，所述智能窗帘控制器控制升降式电机运转，所述升降式电机控制所述十字防护网上升；所述智能控制系统发送指令至所述智能网关，所述智能网关控制所述智能插座关闭，所述智能插座断电关闭所述H字投影灯；所述智能控制系统发送指令至所述智能网关，所述智能网关控制所述智能插座开启，所述智能插座断电打开所述圆环投影灯；

所述智能控制系统控制所述8字模式切换至所述悬停模式的方式为：所述智能控制系统发送指令至所述智能网关，所述智能网关发送下降指令给所述智能窗帘控制器，所述智能窗帘控制器控制所述升降式电机运转，所述升降式电机控制所述十字防护网下降；所述智能控制系统发送指令至所述智能网关，所述智能网关控制所述智能插座关闭，所述智能插座断电关闭所述圆环投影灯；所述智能控制系统发送指令至所述智能网关，所述智能网关控制所述智能插座开启，所述智能插座断电开启所述H字投影灯。

2.如权利要求1所述的无人机飞行操作训练场地自动切换系统，其特征在于，所述无线通信采用ZigBee自组网。

3.如权利要求2所述的无人机飞行操作训练场地自动切换系统，其特征在于，所述ZigBee自组网采用的通信协议主要由物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层构成，其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准。

4.如权利要求1所述的无人机飞行操作训练场地自动切换系统，其特征在于，所述智能插座还电性连接一普通照明灯。

5.如权利要求1所述的无人机飞行操作训练场地自动切换系统，其特征在于，所述智能控制系统可运行于计算机和移动操作平台，采用socket通信技术。

6.如权利要求1所述的无人机飞行操作训练场地自动切换系统，其特征在于，所述智能网关包括一主板，在该主板上集成有CPU、无线通信模块、LAN模块、电源模块。

7.如权利要求1所述的无人机飞行操作训练场地自动切换系统，其特征在于，所述智能窗帘控制器由主控模块、功能按键模块、无线接收模块、电机控制模块、电源模块组成。

8.如权利要求1所述的无人机飞行操作训练场地自动切换系统，其特征在于，所述升降式电机为一种控制用电机，为步进电机或伺服电机。

9.如权利要求1所述的无人机飞行操作训练场地自动切换系统，其特征在于，所述智能插座的前面板上设有多个插孔，内置有微处理器、无线接收模块、切换控制电路、状态存储电路，该状态存储电路用于存储有关灯切换策略及设置信息。

10.一种无人机飞行操作训练场地自动切换方法，其步骤包括：

通过一智能控制系统生成针对无人机场地的一悬停模式或一8字模式的开启指令，或者两种模式的切换指令；

通过一智能网关接收所述智能控制系统的指令，并转化为对应的防护网升降指令及智能插座开关指令；

通过一智能窗帘控制器根据所述防护网升降指令控制一升降式电机运转，以控制所述无人机场地的外围防护网和十字防护网的升降；

通过一智能插座根据所述智能插座开关指令H字投影灯和圆环投影灯的开闭；

其中，所述智能控制系统控制所述悬停模式开启的方式为：所述智能控制系统发送开启悬停模式指令，所述智能网关发送下降指令给所述智能窗帘控制器，所述智能窗帘控制器控制所述升降式电机运转，所述升降式电机控制所述外围防护网下降和所述十字防护网下降，所述智能网关开启所述智能插座，所述智能插座控制所述H字投影灯开启；

所述智能控制系统控制所述8字模式开启的方式为：所述智能控制系统发送开启8字模式指令，所述智能网关发送下降指令给所述智能窗帘控制器，所述智能窗帘控制器控制所述升降式电机运转，所述升降式电机控制所述外围防护网下降，所述智能网关开启所述智能插座，所述智能插座控制所述圆环投影灯开启；

所述智能控制系统控制所述悬停模式切换至所述8字模式的方式为：所述智能控制系统发送指令至所述智能网关，所述智能网关发送上升指令给所述智能窗帘控制器，所述智能窗帘控制器控制升降式电机运转，所述升降式电机控制所述十字防护网上升；所述智能控制系统发送指令至所述智能网关，所述智能网关控制所述智能插座关闭，所述智能插座断电关闭所述H字投影灯；所述智能控制系统发送指令至所述智能网关，所述智能网关控制所述智能插座开启，所述智能插座断电打开所述圆环投影灯；

所述智能控制系统控制所述8字模式切换至所述悬停模式的方式为：所述智能控制系统发送指令至所述智能网关，所述智能网关发送下降指令给所述智能窗帘控制器，所述智能窗帘控制器控制所述升降式电机运转，所述升降式电机控制所述十字防护网下降；所述智能控制系统发送指令至所述智能网关，所述智能网关控制所述智能插座关闭，所述智能插座断电关闭所述圆环投影灯；所述智能控制系统发送指令至所述智能网关，所述智能网关控制所述智能插座开启，所述智能插座断电开启所述H字投影灯。