[发明专利]一种无人飞行器操控系统

权利要求书

1.一种无人飞行器操控系统，其特征在于，包括：有人控制系统、信息耦合设备、地面控制系统、无人控制系统、虚像显示系统和震动音响系统；

所述信息耦合设备的信号输出端与所述虚像显示系统的信号输入端以及所述震动音响系统的信号输入端连接；所述信息耦合设备与所述地面控制系统传动连接，且所述信息耦合设备的信号输入端与所述地面控制系统的信号输出端连接；所述地面控制系统与所述无人控制系统通过无线双向通讯连接；

所述有人控制系统、所述虚像显示系统和所述震动音响系统均安装在地面操控室内；所述有人控制系统用于为用户提供操作设备；所述虚像显示系统用于根据所述信息耦合设备传输的视频信号显示无人飞行器周围的环境画面；所述震动音响系统用于在所述信息耦合设备的驱动下模拟无人飞行器飞行时产生的震动和声音；所述信息耦合设备用于检测所述操作设备的操作动作，并将所述操作动作转换成与所述地面控制系统相适应的机械动作，并将所述机械动作传动给所述地面控制系统；所述信息耦合设备还用于将所述地面控制系统传输的视频信号传输给所述虚像显示系统，根据所述地面控制系统传输的飞行数据驱动所述震动音响系统产生震动和声音；所述地面控制系统用于检测所述机械动作，并将所述机械动作转换成控制指令，并将所述控制指令传输给所述无人控制系统；所述地面控制系统还用于将所述无人控制系统传输的视频信号和飞行数据传输给所述信息耦合设备；所述无人控制系统安装在所述无人飞行器上；所述无人控制系统用于根据所述控制指令控制所述无人飞行器飞行，还用于检测所述无人飞行器的飞行数据和拍摄所述无人飞行器周围的环境形成视频信号，并将所述飞行数据和所述视频信号传输给所述地面控制系统；

所述有人控制系统包括：座椅和操作设备；所述操作设备用于传递用户的操作意图；

所述信息耦合设备包括操作传感器、跟随舵机控制板、跟随舵机、电磁离合器、摇臂连杆和通断按钮；所述操作传感器安装在所述操作设备上，所述操作传感器信号输出端与所述跟随舵机控制板的信号输入端连接；所述跟随舵机控制板的控制输出端与所述跟随舵机的控制输入端连接；所述跟随舵机通过所述电磁离合器与所述摇臂连杆传动连接；所述摇臂连杆与所述地面控制系统传动连接；所述通断按钮与所述电磁离合器连接；

所述操作传感器用于采集所述操作设备的运动信息，并将所述运动信息转换成电信号传递给所述跟随舵机控制板；所述跟随舵机控制板用于根据所述操作传感器输出的电信号向所述跟随舵机发送动作指令；所述跟随舵机用于根据所述动作指令产生动作；所述电磁离合器用于在通电时将所述动作传递给所述摇臂连杆，所述摇臂连杆用于将所述动作传递给所述地面控制系统；所述通断按钮用于通断所述电磁离合器的电源；

所述地面控制系统包括地面控制器和拨杆；所述拨杆与所述摇臂连杆传动连接；所述地面控制器与所述拨杆连接，且与所述无人控制系统双向通讯连接；所述拨杆在所述摇臂连杆的带动下产生运动；所述地面控制器用于检测所述拨杆的运动参数，并将所述运动参数转换成所述控制指令，并将所述控制指令发送至所述无人控制系统，具体包括：所述地面控制器将所述拨杆的位移转换为电压信号，将所述电压信号转换为表示位移大小的数据，并对所述表示位移大小的数据进行增益变换，得到表示指令大小的控制输入量u_k；所述地面控制器将所述表示指令大小的控制输入量u_k的绝对值幅度与预先设定的空行程阈值u₀进行比较，若所述绝对值幅度小于所述空行程阈值u₀，则将所述无人控制系统的基准值X_u设为0，以使所述无人飞行器处于自稳定状态；若所述绝对值幅度大于所述空行程阈值u₀，则令所述基准值X_u＝u_k-u₀·sign(u_k)，其中，sign为符号函数；所述无人控制系统按照PID算法，控制所述无人飞行器的飞行姿态和飞行速度符合基准输入。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器操控系统，其特征在于，所述虚像显示系统包括显示器和球面反射镜；所述显示器的信号输入端与所述信息耦合设备的信号输出端连接，用于接收所述信息耦合设备输出的视频信号并显示所述环境画面；所述球面反射镜位于操作位的正前方，用于将所述环境画面反射到用户眼中。