基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種無(wú)人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人駕駛飛機(jī)簡(jiǎn)稱“無(wú)人機(jī)”，英文縮寫為“UAV”，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。從技術(shù)角度定義可以分為:無(wú)人直升機(jī)、無(wú)人固定翼機(jī)、無(wú)人多旋翼飛行器、無(wú)人飛艇、無(wú)人傘翼機(jī)等。無(wú)人機(jī)目前在航拍、農(nóng)業(yè)植保、測(cè)繪等領(lǐng)域已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。
[0003]許多模型遙控飛機(jī)也被稱為無(wú)人機(jī)，而復(fù)雜的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)一般由飛機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈和地面控制系統(tǒng)組成。新一代的無(wú)人機(jī)能從多種平臺(tái)上發(fā)射和回收，例如從地面車輛、艦船、航空器、亞軌道飛行器和衛(wèi)星進(jìn)行發(fā)射和回收。地面操縱員可以通過計(jì)算機(jī)檢驗(yàn)它的程序并根據(jù)需要改變無(wú)人機(jī)的航向，在區(qū)域空照、導(dǎo)航、混合三種模式下進(jìn)行飛行任務(wù)的規(guī)劃，并實(shí)現(xiàn)航飛監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握飛機(jī)的姿態(tài)、方位、空速、位置、電池電壓、耗油量、任務(wù)狀態(tài)等重要狀態(tài)，便于操作人員實(shí)時(shí)判斷任務(wù)的可執(zhí)行性，進(jìn)一步保證任務(wù)的安全。
[0004]另一方面，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基站覆蓋范圍廣、技術(shù)成熟，是監(jiān)控?zé)o人機(jī)的一種有效的現(xiàn)有數(shù)據(jù)鏈資源，因此有必要提供一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，能夠在低空范圍內(nèi)對(duì)多無(wú)人機(jī)的各種狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，覆蓋范圍廣，安全可靠性高，且易于構(gòu)建冗余通道。
[0006]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，包括地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)和位于無(wú)人機(jī)上的機(jī)載控制系統(tǒng)，其中，所述地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)和機(jī)載控制系統(tǒng)通過移動(dòng)通信終端相連。
[0007]上述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述機(jī)載控制系統(tǒng)包括交聯(lián)通信的機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)和機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)，所述機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)總線連接衛(wèi)星定位設(shè)備、三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、磁羅盤、氣壓高度計(jì)、空速計(jì)、超聲波傳感器、電壓傳感器和油位傳感器接收傳感輸入信號(hào)，所述機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)輸出控制信號(hào)給螺旋槳調(diào)速系統(tǒng)和舵機(jī)，所述機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)和機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)的第一通信端連接4G移動(dòng)通信終端，所述機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)連接任務(wù)載荷系統(tǒng);所述地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)的輸入端和遙感操控裝置相連，所述地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)的第一通信端連接4G移動(dòng)通信終端;所述載飛控計(jì)算機(jī)與地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間通過4G移動(dòng)通信終端傳送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，所述機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)與地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間通過4G移動(dòng)通信終端傳送視頻數(shù)據(jù)。
[0008]上述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)的第二通信端連接機(jī)載數(shù)傳終端，所述地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)的第二通信端連接地面數(shù)傳終端，所述機(jī)載數(shù)傳終端與地面數(shù)傳終端之間形成用于傳送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的冗余通道;所述機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)的第三通信端連接機(jī)載圖傳終端，所述地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)的第三通信端連接地面圖傳終端，所述機(jī)載圖傳終端與地面圖傳終端之間形成用于傳送視頻數(shù)據(jù)的冗余通道。
[0009]上述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)包括上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)，所述上行數(shù)據(jù)包括飛控指令和任務(wù)控制指令，所述下行數(shù)據(jù)包括定位數(shù)據(jù)、高度、速度、航向、姿態(tài)、電壓、油耗、數(shù)據(jù)鏈狀態(tài)以及任務(wù)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0010]上述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)總線連接無(wú)人機(jī)唯一識(shí)別模塊，所述無(wú)人機(jī)唯一識(shí)別模塊中設(shè)有固化存儲(chǔ)區(qū)和定制存儲(chǔ)區(qū)，所述固化存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)無(wú)人機(jī)的標(biāo)識(shí)信息，所述定制存儲(chǔ)區(qū)中記錄其它自定義信息。
[0011]上述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述衛(wèi)星定位設(shè)備包括北斗RNSS模塊、GPS模塊和GLONASS模塊。
[0012]上述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述任務(wù)載荷系統(tǒng)為光電載荷、雷達(dá)、云臺(tái)設(shè)備或其組合，所述光電載荷可設(shè)于云臺(tái)上。
[0013]上述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述光電載荷包括可拆裝的可見光相機(jī)和不可見光相機(jī)，所述云臺(tái)內(nèi)裝有負(fù)責(zé)方位角轉(zhuǎn)動(dòng)的第一電動(dòng)機(jī)，負(fù)責(zé)俯仰角轉(zhuǎn)動(dòng)的第二電動(dòng)機(jī)，以及負(fù)責(zé)滾轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)的第三電機(jī)，所述方位角可連續(xù)旋轉(zhuǎn)360度，所述第二電動(dòng)機(jī)和第三電機(jī)上設(shè)有限位開關(guān)，所述俯仰角限位+/-90度，滾轉(zhuǎn)角限位+/_45度。
[0014]上述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述遙感操控裝置包括鍵盤、鼠標(biāo)、飛行搖桿、飛行油門、多段開關(guān)和按鈕。
[0015]上述的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述機(jī)載控制系統(tǒng)檢測(cè)到4G移動(dòng)通信終端的信號(hào)強(qiáng)度減弱為-SOdBm以下時(shí)，自動(dòng)切換到機(jī)載數(shù)傳終端和機(jī)載圖傳終端;上行任務(wù)控制指令和下行任務(wù)狀態(tài)數(shù)據(jù)由與機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算連接的機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，其雙向傳輸通道為:地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)-地面數(shù)傳終端-機(jī)載數(shù)傳終端-機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)-機(jī)載任務(wù)計(jì)算機(jī)-任務(wù)載荷系統(tǒng);所述機(jī)載數(shù)傳終端和地面數(shù)傳終端的工作頻段為413MHz或915MHz，所述機(jī)載圖傳終端和地面圖傳終端的工作頻段為2.4GHz或5.8GHz。
[0016]本實(shí)用新型對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本實(shí)用新型提供的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，通過移動(dòng)通信終端連接地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)和機(jī)載控制系統(tǒng)，從而能夠在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的低空范圍內(nèi)對(duì)多無(wú)人機(jī)的各種狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，覆蓋范圍廣，安全可靠性高，且易于構(gòu)建冗余通道。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0020]圖1為本實(shí)用新型基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖；圖2為本實(shí)用新型基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。
[0021]請(qǐng)參見圖1，本實(shí)用新型提供的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，包括地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)和位于無(wú)人機(jī)上的機(jī)載控制系統(tǒng)，其中，所述地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)和機(jī)載控制系統(tǒng)通過移動(dòng)通信終端相連。
[0022]請(qǐng)繼續(xù)參見圖2，本實(shí)用新型的機(jī)載控制系統(tǒng)包括機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)和機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)，兩者通過數(shù)據(jù)總線連接，所述機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)總線連接衛(wèi)星定位設(shè)備、三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、磁羅盤、氣壓高度計(jì)、空速計(jì)、超聲波傳感器、電壓傳感器和油位傳感器接收傳感輸入信號(hào)，所述機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)輸出控制信號(hào)給螺旋槳調(diào)速系統(tǒng)和舵機(jī)，所述機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)和機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)的第一通信端連接4G移動(dòng)通信終端，所述機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)連接任務(wù)載荷系統(tǒng);所述地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)的輸入端和遙感操控裝置相連，所述地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)的第一通信端連接4G移動(dòng)通信終端;所述載飛控計(jì)算機(jī)與地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間通過4G移動(dòng)通信終端傳送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，所述機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)與地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間通過4G移動(dòng)通信終端傳送視頻數(shù)據(jù)。
[0023]本實(shí)用新型的任務(wù)載荷系統(tǒng)為光電載荷或雷達(dá)或云臺(tái)等設(shè)備或其組合，所述光電載荷可設(shè)于云臺(tái)上。如采用可見光運(yùn)動(dòng)相機(jī)作為光電載荷，其可安裝在云臺(tái)上，所述云臺(tái)內(nèi)裝有負(fù)責(zé)方位角轉(zhuǎn)動(dòng)的第一電動(dòng)機(jī)，負(fù)責(zé)俯仰角轉(zhuǎn)動(dòng)的第二電動(dòng)機(jī)，負(fù)責(zé)滾轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)的第三電機(jī)，方位角可連續(xù)旋轉(zhuǎn)360度，所述第二電動(dòng)機(jī)和第三電機(jī)上設(shè)有限位開關(guān)，俯仰角限位+/_90度，滾轉(zhuǎn)角限位+/-45度。
[0024]本實(shí)用新型提供的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，很容易構(gòu)建冗余通道，所述機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)的第二通信端連接機(jī)載數(shù)傳終端，所述地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)的第二通信端連接地面數(shù)傳終端，所述機(jī)載數(shù)傳終端與地面數(shù)傳終端之間形成用于傳送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的冗余通道;所述機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)的第三通信端連接機(jī)載圖傳終端，所述地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)的第三通信端連接地面圖傳終端，所述機(jī)載圖傳終端與地面圖傳終端之間形成用于傳送視頻數(shù)據(jù)的冗余通道。
[0025]本實(shí)用新型提供的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的多無(wú)人機(jī)低空監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)υ?G移動(dòng)通信無(wú)線信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的所有合作無(wú)人機(jī)進(jìn)行監(jiān)視和控制，提供一種在有人區(qū)域的低空范圍內(nèi)運(yùn)行的無(wú)人機(jī)進(jìn)行交通監(jiān)管的技術(shù)途徑，具有如下特點(diǎn):
[0026]1、一站對(duì)多機(jī)功能，即一個(gè)地面系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)控多架合作無(wú)人機(jī)。
[0027]無(wú)人機(jī)機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)與無(wú)人機(jī)識(shí)別模塊連接，通過該模塊唯一標(biāo)識(shí)一架無(wú)人機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)一站多機(jī)功能。識(shí)別模塊分為兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，固化存儲(chǔ)區(qū)和定制存儲(chǔ)區(qū)，無(wú)人機(jī)標(biāo)識(shí)信息存儲(chǔ)在固化存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，固化存儲(chǔ)區(qū)信息在出廠時(shí)設(shè)定，用戶不能修改，定制存儲(chǔ)區(qū)可以記錄其它自定義信息。地面系統(tǒng)獲取高級(jí)權(quán)限后，通過有線或移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接到無(wú)人機(jī)機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)，對(duì)無(wú)人機(jī)識(shí)別系統(tǒng)內(nèi)的定制存儲(chǔ)區(qū)的自定義信息進(jìn)行修改。無(wú)人機(jī)識(shí)別模塊輸出的信息在飛行監(jiān)控軟件上顯示。
[0028]2、低空監(jiān)控功能。
[0029]無(wú)人機(jī)機(jī)載任務(wù)控制計(jì)算機(jī)與4G移動(dòng)通信模塊連接，4G模塊內(nèi)安裝有S頂卡，可以接入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。地面系統(tǒng)通過有線或4G移動(dòng)通信模塊接入互聯(lián)網(wǎng)。
[0030]由于4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋低空區(qū)域，從而合作無(wú)人機(jī)與地面系統(tǒng)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，達(dá)到低空無(wú)人機(jī)監(jiān)視與控制的目的。
[0031]3、數(shù)據(jù)鏈智能管理
[0032]合作無(wú)人機(jī)保留數(shù)傳、圖傳通信設(shè)備，作為備份數(shù)據(jù)鏈，當(dāng)4G信號(hào)減弱為-