CN105933053A - 无人机通信装置及无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无人机通信装置及无人机，该装置包括：定位单元，用于确定无人机的飞行距离并将飞行距离传递给判断单元；判断单元，用于判断飞行距离与预设阈值的关系；切换单元，在判断单元判断飞行距离大于预设阈值的情况下，使第一通信路径连通；收发单元，对通信信号进行接收和/或发送；放大单元，与收发单元连接，用于在第一通信路径连通的情况下，对需经由收发单元发送的通信信号和/或由收发单元接收到的通信信号进行放大。通过利用切换单元，使无人机只有在飞行距离大于预设阈值的情况下，才启用放大单元来实现通信信号的放大传输，在保证通信效果的前提下，尽可能节省系统的能耗，从而增加续航时间。

Description

无人机通信装置及无人机
技术领域
本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机通信装置及无人机。
背景技术
近年来，民用消费级无人机(或称为无人驾驶飞行器)在众多领域获得了广泛的应用。伴随着无人机市场的空前火热，各无人机厂家开始在更远距离的飞行和通信方面相互角逐，但与此同时，远距离飞行和通信通常意味着更大的能耗，这给无人机的续航时间带来了巨大的挑战。目前的无人机的续航时间通常只能维持15到20分钟，无法满足远距离飞行和通信的要求。
发明内容
技术问题
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，在实现无人机远距离飞行和通信的情况下，如何改善无人机的续航时间的问题。
解决方案
一方面，提出了一种无人机通信装置，其特征在于，所述装置包括：定位单元，用于确定无人机的飞行距离，并将所述飞行距离传递给判断单元；判断单元，用于判断所述飞行距离与预设阈值的关系；切换单元，在所述判断单元判断所述飞行距离大于所述预设阈值的情况下，使第一通信路径连通；收发单元，对通信信号进行接收和/或发送；放大单元，与所述收发单元连接，用于在所述第一通信路径连通的情况下，对需经由所述收发单元发送的通信信号和/或由所述收发单元接收到的通信信号进行放大。
在一种可能的实现方式中，所述切换单元在所述判断单元判断所述飞行距离小于或等于所述预设阈值的情况下，使第二通信路径连通；所述放大单元在所述第二通信路径连通的情况下，不对需经由所述收发单元发送的通信信号和/或由所述收发单元接收到的通信信号进行放大。
在一种可能的实现方式中，所述第一通信路径包括由切换单元、放大单元和收发单元构成的通信路径。
在一种可能的实现方式中，所述第二通信路径包括由切换单元和收发单元构成的通信路径。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：处理单元，用于对通信信号进行处理。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：采集单元，与所述处理单元连接，所述采集单元采集数据信号作为通信信号以提供给所述处理单元进行处理。
在一种可能的实现方式中，所述数据信号包括多媒体信号。
在一种可能的实现方式中，所述定位单元包括全球定位系统GPS模块。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：云台，所述采集单元安装在所述云台上。
在一种可能的实现方式中，所述收发单元包括第五代无线保真5G WIFI通信模块。
在一种可能的实现方式中，所述预设阈值在80至110米之间。
另一方面，提出了一种无人机，其特征在于，所述无人机承载有前面所述的无人机通信装置。
有益效果
通过利用切换单元，使无人机只有在其飞行距离大于预设阈值的情况下，才启用放大单元来实现通信信号的放大传输，在保证了通信效果的前提下，尽可能节省系统的能耗，从而增加续航时间。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。
图1示出根据本发明一实施例的无人机通信装置的结构图。
图2示出根据本发明一实施例的一个示例的放大单元的结构图。
图3示出根据本发明一实施例的一个示例的无人机通信装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
实施例1
图1示出根据本发明一实施例的无人机通信装置的结构图。如图1所示，该装置主要包括：定位单元1，用于确定无人机的飞行距离，并将所述飞行距离传递给判断单元2；判断单元2，用于判断所述飞行距离与预设阈值的关系；切换单元3，与所述判断单元2连接，在所述判断单元2判断所述飞行距离大于所述预设阈值的情况下，使第一通信路径连通；收发单元4，对通信信号进行接收和/或发送；放大单元5，与收发单元4连接，用于在第一通信路径连通的情况下，对需经由收发单元4发送的通信信号和/或由收发单元4接收到的通信信号进行放大。
本实施例通过利用切换单元3，使无人机只有在其飞行距离大于预设阈值的情况下，才启用放大单元5来实现通信信号的放大传输，在保证了通信效果的前提下，尽可能节省系统的能耗，从而增加续航时间。
定位单元1
本实施例中，在无人机飞行的过程中，定位单元1可以对无人机所处的位置进行确定，并得到无人机的飞行距离，定位单元1可以将无人机的飞行距离传递给判断单元2。其中飞行距离可以是无人机与地面参照物之间的距离，而地面参照物可以是地面接收无人机通信信号的装置或者设备，例如无人机操作者手中的遥控装置。飞行距离也可以是本领技术人员根据应用场景定义的其他距离。
定位单元1可以是本领域技术人员已知的任何可以进行定位的部件。例如，定位单元1可以包括全球定位系统GPS模块。
判断单元2
本实施例中，判断单元2可以接收来自定位单元1的飞行距离，并将该飞行距离与预设阈值进行比较，判断二者之间的关系，该判断结果可用于控制切换单元3。其中预设阈值可以是无人机在出厂前由厂商根据无人机的性能在判断单元2中预先设定的一个值，也可以是由无人机操作者根据自己的实际需要或喜好自行设定的一个值，该预设阈值可以在80m-110m之间，例如为100m。
切换单元3
本实施例中，切换单元3在所述判断单元2判断所述飞行距离大于所述预设阈值的情况下，使第一通信路径连通。关于第一通信路径的具体示例详见后文。
切换单元3可以是本领域技术人员已知的任何可以实现切换功能的部件，例如切换开关。
收发单元4
本实施例中，收发单元4可对通信信号进行接收和/或发送，以实现该通信装置与其他平台间的信息传输。
收发单元4可以是本领域技术人员已知的任何可以对通信信号进行接收和/或发送的部件。例如，收发单元4可以包括第五代无线保真5G WIFI通信模块。
放大单元5
本实施例中，放大单元5可与收发单元4连接，用于在第一通信路径连通的情况下，对需经由收发单元4发送的通信信号和/或由收发单元4接收到的通信信号进行放大。
相应地，切换单元3可在所述判断单元2判断所述飞行距离小于或等于所述预设阈值的情况下，使第二通信路径连通；所述放大单元5在第二通信路径连通的情况下，不对需经由收发单元4发送的通信信号和/或由收发单元4接收到的通信信号进行放大，以在短距离飞行的情况下不采用放大，降低能耗。关于第二通信路径的具体示例详见后文。
放大单元5可以是本领域技术人员已知的任何可以对通信信号实现放大功能的部件，可以是现有市场提供的具有放大功能且能够满足本实施例中实现无人机远距离通信的放大器件，也可以由本领域技术人员根据实际需要采用多个实现不同功能的模块组合而成。本实施例对此不作限制。
在本实施例的一个示例中，如图2所示，放大单元5可以包括无线收发器51、带通滤波器52、功率放大器53、低通滤波器54、低噪声放大器55。
对需经由收发单元4发送的通信信号进行放大的过程中，通信信号可以依次经过无线收发器51、带通滤波器52、功率放大器53、低通滤波器54后到达收发单元4。其中，无线收发器51可以接收需发送的通信信号，并传递给带通滤波器52；带通滤波器52可以对接收到的通信信号进行第一次滤波处理，以滤除某些与通信信号无关的干扰信号，再将经第一次滤波处理后的通信信号传递给功率放大器53；功率放大器53可以对通信信号的传导功率进行放大，通信信号经放大后再传递给低通滤波器54进行第二次滤波处理，进而再将经第二次滤波处理后的通信信号传递给收发单元4进行发送。
在对收发单元4接收到的通信信号进行放大的过程中，通信信号可以依次经过低噪声放大器55和无线收发器51。其中，低噪声放大器55可以对来自收发单元4的通信信号进行放大，采用低噪声放大器可以获得较高的信噪比，进而使通信信号的精度更高。
以下结合图3给出一个具体示例，来进一步举例说明上述第一通信路径和第二通信路径的切换方式。
图3示出了根据本发明一实施例的一个示例的无人机通信装置的结构示意图，在图3所示的示例中，该装置还可以包括处理单元6，处理单元6类似于中央控制器，可分别与不同单元连接，并对相应的通信信号进行相应的处理。以下示例会针对处理单元6与不同单元的连接及相应的处理，分别做出解释。
处理单元6可与判断单元2和切换单元3连接，处理单元6可以接收来自判断单元2的关于飞行距离与预设阈值二者之间关系的判断结果，并根据不同的判断结果生成相应的逻辑指令，再将逻辑指令传递给切换单元3，以使切换单元3完成相应的动作。判断单元也可整合于处理单元中，以执行上述操作。
例如，在判断结果为飞行距离大于预设阈值的情况下，处理单元6可以生成某一逻辑指令(例如01指令码)，并将该逻辑指令传递给切换单元3，以使处理单元6经由切换单元3与放大单元5连接，此时，切换单元、放大单元、收发单元构成了第一通信路径。
在判断结果为飞行距离小于或等于预设阈值的情况下，处理单元6可以生成某一逻辑指令(例如00指令码)，并将该逻辑指令传递给切换单元3，以使处理单元6经由切换单元3与收发单元4连接，此时，切换单元、收发单元构成第二通信路径。
具体来说，在判断结果为飞行距离大于预设阈值的情况下，切换单元3使处理单元6与放大单元5连接，一方面，放大单元5对来自处理单元6的通信信号进行放大处理，并将放大处理后的通信信号提供给收发单元4进行发送，其中，该处的放大处理可以包括对通信信号的滤波和功率放大；另一方面，放大单元5对来自收发单元4的通信信号进行放大处理，并将放大处理后的通信信号经由切换单元3提供给处理单元6进行处理，其中，处理单元6可对接收到的通信信号进行处理，例如包括解码、生成指令等。
在判断结果为飞行距离小于或等于预设阈值的情况下，经由切换单元3使得处理单元6和收发单元4直接连接，所述收发单元4直接经由切换单元3将接收到的通信信号提供给所述处理单元6进行处理，或者处理单元6通过切换单元3直接将通信信号提供给收发单元4进行发送。
飞行平台7
在一种可能的实现方式中，该装置还可以包括飞行平台7。飞行平台7是无人机的控制主体，其中，处理单元6和判断单元2可以内置于飞行平台7中，以使无人机集成化。飞行平台7可以是本领域技术人员已知的任何可以用于无人机的控制部件，可以根据需要进行选择，本发明对此不作限制。
采集单元8
在一种可能的实现方式中，该装置还可以包括采集单元8。采集单元8可以与处理单元6连接，采集单元8可以采集数据信号，并将该数据信号作为通信信号传递给处理单元6进行处理，进而实现与其他平台的信息传输，其他平台可以包括无人机操作者手中的遥控装置。其中，数据信号可以包括多媒体信号，例如声音、图像、数据等。处理单元6对通信信号的处理可包括压缩、存储、加密等。
采集单元8可以是本领域技术人员已知的任何可以对数据信号进行采集的部件。例如，采集单元8可以包括摄像机，用于获取航拍的视频数据；传感器，用于获取传感信息等。本发明对此不作限制。
实施例2
本发明的另一实施例还提出了一种无人机，该无人机承载有实施例1所述的无人机通信装置。
为了实现无人机的远距离飞行和通信，需要加入放大单元，以保证通信信号的传输效果，但是这也意味着增加了系统的能耗，由于近距离飞行和通信不需要加入放大单元来保证传输效果，所以本实施例在无人机近距离飞行时，不启用放大单元，以节省系统能耗，增加续航时间，在远距离飞行时，才启用放大单元，以保证传输效果。在本实施例的一个示例中，无人机的续航时间相比于现有技术中的无人机可提高3-5分钟。在本实施例的另一个示例中，无人机的传导功率经放大单元放大后可达到27dBm。
在一种可能的实现方式中，该无人机还可以包括云台，云台是对采集单元8进行支撑的部件。云台可以与处理单元6连接，一方面，云台的状态信息可以作为通信信号经由处理单元6直接或间接传递给收发单元4；另一方面，来自收发单元4的通信信号(例如对云台的状态的控制的信号)可经过或者不经过放大单元5传递给处理单元6，经处理单元6处理后传递给云台，以实现对云台的状态的控制。其中，云台的状态可以包括方位、角度等。
云台的类型可以根据实际需要，或者采集单元8进行选择，本发明对此不作限制。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无人机通信装置，其特征在于，所述装置包括：
定位单元，用于确定无人机的飞行距离，并将所述飞行距离传递给判断单元；
判断单元，用于判断所述飞行距离与预设阈值的关系；
切换单元，在所述判断单元判断所述飞行距离大于所述预设阈值的情况下，使第一通信路径连通；
收发单元，对通信信号进行接收和/或发送；
放大单元，与所述收发单元连接，用于在所述第一通信路径连通的情况下，对需经由所述收发单元发送的通信信号和/或由所述收发单元接收到的通信信号进行放大。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中，
所述切换单元在所述判断单元判断所述飞行距离小于或等于所述预设阈值的情况下，使第二通信路径连通；
所述放大单元在所述第二通信路径连通的情况下，不对需经由所述收发单元发送的通信信号和/或由所述收发单元接收到的通信信号进行放大。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一通信路径包括由切换单元、放大单元和收发单元构成的通信路径。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二通信路径包括由切换单元和收发单元构成的通信路径。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
处理单元，用于对通信信号进行处理。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
采集单元，与所述处理单元连接，所述采集单元采集数据信号作为通信信号以提供给所述处理单元进行处理。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中，
所述定位单元包括全球定位系统GPS模块。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中，
所述收发单元包括第五代无线保真5G WIFI通信模块。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中，
所述预设阈值在80至110米之间。
10.一种无人机，其特征在于，所述无人机承载有根据权利要求1至9中任意一项所述的无人机通信装置。
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