一种用于科普教育无人机的模拟操控系统

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种用于科普教育无人机的模拟操控系统。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用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，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

由于无人机与认为驾驶飞机性质的不同，普通群众对无人机技术了解甚微，为利于无人机业务应用的积极扩展，在无人机推广过程中需要频繁地进行无人机科普教育，而传统的无人机科普教育方式是通过操控无人机进行现场演示的方式进行科普推广，这种方式对推广场地具有较高要求，不适用小型场地使用，且在演示过程中不能直观、快速的了解无人机操控，缺乏无人机运动参数的实时监测，不利于验证无人机产品的各项性能指标。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于科普教育无人机的模拟操控系统，解决了传统的无人机科普教育方式是通过操控无人机进行现场演示的方式进行科普推广，这种方式对推广场地具有较高要求，不适用小型场地使用，且在演示过程中不能直观、快速的了解无人机操控，缺乏无人机运动参数的实时监测，不利于验证无人机产品的各项性能指标的问题。

(二)技术方案

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种用于科普教育无人机的模拟操控系统，包括：

图像采集单元，用于真实连续图像数据采集；

图像处理单元，与图像采集单元电性连接，用于对经图像采集单元采集到的连续图像数据转换为计算机处理的数字图像，对数字图像信息进行数字运算与加工处理；

模拟控制器，与图像处理单元电性连接，接收经图像处理单元处理后的图像数据，用于飞行环境模拟控制和虚拟无人机仿真运动控制，获取飞行仿真运动参数；

操作面板，与模拟控制器电性连接，用于操控虚拟无人机进行仿真模拟飞行；

显示模块，与模拟控制器电性连接，用于仿真飞行环境及处于仿真飞行环境内的虚拟无人机显示，还用于异常仿真飞行数据预警显示，通过操作面板发送操控指令给模拟控制器，通过模拟控制器控制虚拟无人机在显示模块内的仿真飞行环境中运动；

运动参数异常检测模块，分别与模拟控制器和显示模块电性连接，所述运动参数异常检测模块接收模拟控制器采集到的飞行仿真数据，并对飞行仿真运动参数进行异常检测。

进一步地，所述用于科普教育无人机的模拟操控系统还包括供电单元，所述供电单元用于向图像采集单元、图像处理单元、模拟控制器、操作面板、显示模块和运动参数异常检测模块提供工作电源。

进一步地，所述图像采集单元采用CCD相机。

进一步地，所述显示模块包括第一显示屏和第二显示屏，所述第一显示屏用于显示仿真飞行环境及处于仿真飞行环境内的虚拟无人机，所述第二显示屏用于显示异常仿真飞行数据预警信息。

进一步地，所述运动参数异常检测模块采用Isolation forest算法对无人机飞行仿真运动参数进行离群点挖掘检测，检测到的异常数据共享至显示模块进行预警显示。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种用于科普教育无人机的模拟操控系统，具备以下有益效果：

本发明，采用无人机仿真模拟操控方式进行科普教育，不受场地限制，更利于无人机技术的科普推广，用户通过操作面板即可进行无人机仿真运动操控，操作虚拟无人机在显示模块中进行仿真运动，通过显示模块中的显示屏对仿真飞行环境及处于仿真飞行环境内的虚拟无人机显示，并通过运动参数异常检测模块对仿真运动参数进行异常检测，将检测到的异常参数通过显示模块的另一显示屏进行预警显示，实现科普教育无人机的模拟操控实时安全监管，便于验证无人机产品的各项性能指标，保证无人机实际操控的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明系统原理框图；

图2为本发明中显示模块的结构示意图。

图中：1、图像采集单元；2、图像处理单元；3、模拟控制器；4、操作面板；5、显示模块；501、第一显示屏；502、第二显示屏；6、运动参数异常检测模块；7、供电单元。

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

如图1-2所示，本发明一个实施例提出的一种用于科普教育无人机的模拟操控系统，包括：

图像采集单元1，用于真实连续图像数据采集，采用真实连续图像构建仿真视镜；

图像处理单元2，与图像采集单元1电性连接，用于对经图像采集单元1采集到的连续图像数据转换为计算机处理的数字图像，对数字图像信息进行数字运算与加工处理，图像处理单元2对连续图像进行处理的最终目的是为了提高三维几何物体表面的真实效果，可在不增加多边形数量的前提下，使模型对象获得照片级的真实视觉效果；

模拟控制器3，与图像处理单元2电性连接，接收经图像处理单元2处理后的图像数据，用于飞行环境模拟控制和虚拟无人机仿真运动控制，获取飞行仿真运动参数；

操作面板4，与模拟控制器3电性连接，用于操控虚拟无人机进行仿真模拟飞行；

显示模块5，与模拟控制器3电性连接，用于仿真飞行环境及处于仿真飞行环境内的虚拟无人机显示，还用于异常仿真飞行数据预警显示，通过操作面板4发送操控指令给模拟控制器3，通过模拟控制器3控制虚拟无人机在显示模块5内的仿真飞行环境中运动；

运动参数异常检测模块6，为实现对无人机仿真模拟运动的安全监管，设置分别与模拟控制器3和显示模块5电性连接的运动参数异常检测模块6，通过运动参数异常检测模块6接收模拟控制器3采集到的飞行仿真数据，并对飞行仿真运动参数进行异常检测，能够对无人机的模拟操控系统进行实时安全监管，在出现参数异常时及时进行预警。

本实施方案中，通过图像采集单元1采集真实连续图像数据，并将采集到的真实连续图像数据通过图像处理单元2进行数字图像处理，用户通过操作面板4进行无人机仿真运动操控，操作虚拟无人机在显示模块5中进行仿真运动，通过显示模块5中的一显示屏对仿真飞行环境及处于仿真飞行环境内的虚拟无人机显示，在无人机模拟操控过程中，通过模拟控制器3采集无人机飞行仿真运动参数，并通过运动参数异常检测模块6对仿真运动参数进行异常检测，将检测到的异常参数通过显示模块5的另一显示屏进行预警显示，实现科普教育无人机的模拟操控实时安全监管，便于验证无人机产品的各项性能指标，保证无人机实际操控的安全性和可靠性。

如图1所示，在一些实施例中，用于科普教育无人机的模拟操控系统还包括供电单元7，供电单元7用于向图像采集单元1、图像处理单元2、模拟控制器3、操作面板4、显示模块5和运动参数异常检测模块6提供工作电源。

在一些实施例中，图像采集单元1采用CCD相机，CCD相机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击等特性，在无人机模拟操控安全防范过程中，采用CCD相机作为图像采集单元1进行真实连续图像数据采集，能够把光学影像转化为数字信号，是应用广泛的图像采集器件。

如图2所示，在一些实施例中，显示模块5包括第一显示屏501和第二显示屏502，第一显示屏501用于显示仿真飞行环境及处于仿真飞行环境内的虚拟无人机，第二显示屏502用于显示异常仿真飞行数据预警信息。

在一些实施例中，运动参数异常检测模块6采用Isolation forest算法对无人机飞行仿真运动参数进行离群点挖掘检测，检测到的异常数据共享至显示模块5进行预警显示。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。