[发明专利]现场虚实耦合无人机系统

权利要求书

1.一种现场虚实耦合无人机系统，其包括：环境探测模块、虚拟飞行模拟模块、无人机遥控模块、无人机地面站模块和无人机飞行模块；

环境探测模块用于探测现场实际飞行环境的多种环境参数；

虚拟飞行模拟模块用于生成虚拟训练环境以及虚拟无人飞行器；

无人机遥控模块用于生成与发送对无人飞行单元的遥控指令，其中所述遥控指令能够被无人机飞行模块和/或虚拟飞行模拟模块接收；

无人机飞行模块为实装无人飞行器；

无人机地面站为放置在地面供使用人员对实装无人飞行器和/或虚拟无人机飞行器进行初始化以及实时信息处理的设备，实现对实装无人飞行器和/或虚拟无人机飞行器的初始路径规划，且接收实装无人飞行器和/或虚拟无人机飞行器的位置、姿态参数以及获取的视频信号；

虚拟训练时，环境探测模块从现实环境获取环境参数，送入虚拟飞行模拟模块，构建与真实训练环境相一致的虚拟训练场；操作人员利用无人机地面站模块对虚拟无人飞行器进行初始化，而后利用无人机遥控模块对虚拟无人飞行器进行操作训练；虚拟无人飞行器将其飞行过程中的参数及其所获取的视频和图像信息发送到无人机地面站模块；

实装操作时，通过无人机地面站对实装无人飞行器进行初始化；利用无人机遥控模块，参考虚拟训练操作结果，对实装无人飞行器进行飞行控制；实装无人飞行器将自身参数和所获取的现实环境图片和视频发送出去；虚拟飞行模拟模块接收实装无人飞行器的位置和姿态参数，实现虚拟环境下对实装无人飞行器的监视；无人机地面站接收实装无人飞行器所发送的全部参数、图片和视频，完成对无人飞行器的数据监视和信息处理。

2.如权利要求1所述的现场虚实耦合无人机系统，其特征在于所述环境探测模块包括5个环境参数探测子模块，所述5个环境参数探测子模块分别为：

气压传感器，用于探测气压；

湿度传感器，用于探测湿度；

温度传感器，用于探测温度；

风速/风向传感器，用于探测风速和风向；

能见度传感器，用于探测能见度；

所述环境探测模块还包括信号采集与编码子模块、信号发送子模块。

3.如权利要求1所述的现场虚实耦合无人机系统，其特征在于：虚拟飞行模拟模块包括环境场数值计算子模块、虚拟环境构建与渲染子模块、虚拟无人机飞行模拟子模块、虚拟环境合成子模块、视频生成子模块、信号接收子模块和信号发送子模块；

其中，

环境场数值计算子模块利用环境探测模块探测的探测结果，实现对全部工作环境体内各个点的环境因子的计算；

虚拟环境构建与渲染子模块完成对无人机系统实际工作的野外场地的虚拟重建；

虚拟无人机飞行模拟子模块完成在虚拟环境下对无人飞行器的姿态的运动动力学计算与模拟；

虚拟环境合成子模块完成虚拟场景和虚拟无人飞行器的整合；

视频生成子模块实现虚拟环境下的无人飞行器携带摄像设备的视频模拟生成；

信号接收子模块接收来自于环境探测模块的环境参数、无人机遥控模块发出的遥控指令以及无人机地面站模块发出的初始命令；

信号发送子模块将生成的视频发送到无人机地面站模块。

4.如权利要求1所描述的系统，其特征在于：无人机飞行模块包括定位子模块、姿态感应子模块、照相/摄像子模块、机体子模块、动力子模块、控制子模块、遥控接收子模块和信号发送/接收子模块；

定位子模块实现无人飞行器的空间经纬度位置确定；

姿态感应子模块实现对无人飞行器的俯仰、侧倾、航向的测定；

照相/摄像子模块实现对其飞经区域进行拍照或摄像；

机体子模块实现对各种设备的搭载；

动力子模块实现对无人飞行器的上升、下降、前进、转向等动力学驱动；

遥控接收子模块实现对无人机遥控设备和无人机地面站信号的处理；

信号发送/接收子模块完成对信号的接收和发送。

5.如权利要求1所描述的模块，其特征在于：无人机遥控模块包括产生控制油门、方向舵机的信号发生器，以及能够将信号发送出去的发送单元。

6.如权利要求1所描述的模块，其特征在于：地面站模块包括姿态显示子模块、位置显示子模块、视频显示子模块、路线规划子模块、信息处理子模块、信号发送/接收子模块；

其中，

姿态显示子模块则显示实装或虚拟无人飞行器的俯仰、侧倾和航向信息；

位置显示子模块显示实装或虚拟无人飞行器的经纬度和高度信息；

视频显示子模块显示实装或虚拟无人飞行器实时拍摄的视频；

路线规划子模块通过电子地图模式规划无人飞行器的飞行路线并据此实现对无人飞行器的初始化；

信息处理子模块针对无人飞行器获取的图片和视频信息进行数字化处理；

信号发送/接收子模块完成对信息的发送和接收。