CN107046437A - 一种车载无人机系留通信侦察系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,其中,包括:电源变换模块用于将地面供电系统的高压直流电转换为旋翼飞行器、通信模块以及其他载荷所需的低压直流电;光电复合系缆,用于传输电力以及进行信息传输;系缆收放装置,用于根据飞行器高度实时调整光电复合系缆的展开长度;地面供电系统用于将地面电源转换为适合光电复合系缆传输的电源形式,为飞行器及任务载荷提供电能;控制系统,用于对旋翼无人飞行器的姿态进行监控;通信系统,用于为旋翼无人飞行器所搭载的任务载荷与地面设备之间提供通信接口;通信模块,用于与通信系统之间进行通信,以及作为地面设备的通信中继,进行无线信息的发送。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域,特别涉及一种车载无人机系留通信侦察系统。
背景技术
在城市、乡镇及其周边区域,当出现自然灾害、大型群体活动或暴恐事件时,依赖于基础通信设施的3G/4G移动通信网络很可能面临瘫痪。然而在上述事件发生时,相关人员往往需要将事发区域现场情况传递给后方人员,以便后方人员可以正确进行处理或决策,同时需要一种有效的视频数据采集平台,可以长时间对一定区域的情况进行采集、处理与回传。此时,如何长时间不间断获取视频数据并通过可靠的通信网络进行传输成为关键问题。
卫星通信设备具有不依赖公共基础设施、传输距离远的优点,但不足之处是使用成本较高并且传输带宽较低;微波通信设备具有高传输带宽,适应能力强的优点,但不足之处在于传输距离受限;3G/4G 移动通信网络充分利用当前基础设施,具有使用成本低,覆盖范围广的优点,但其依赖于现场基础设施,容易受到基站工作情况、工作扇区终端数量、信号干扰器等影响。
充电旋翼无人机可以较好的在空中进行视频数据的采集,但负载能力不大于5Kg,同时悬空时间最多只有2个小时,而且受环境影响较大,在大风条件下无法正常工作;固定翼无人机有充电及燃油两种形式,但固定翼无人机需要在一定区域不断运动,无法持续有效的获得一个关键点位的视频数据,且不能作为中继承载平台悬停在一处使用,同时其滞空时间与充电旋翼无人机一样非常有限。
对于城市及周边区域大型活动安保、反恐处突、应急通信等应用,需要有一种悬空时间长、悬空位置稳定、环境适应性强、且能够快速部署、且自组网通信的解决发明,从而满足复杂现场环境音视频数据的采集、建立临时通信网络,并确保信息传输的安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于插件架构的主机监控系统,用于解决上述现有技术的问题。
本发明一种旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,其中,包括:旋翼飞行器、电源变换模块、通信模块、光电复合系缆、系缆收放线装置、地面供电系统、控制系统以及通信系统;电源变换模块用于将地面供电系统的高压直流电转换为旋翼飞行器、通信模块以及其他载荷所需的低压直流电;光电复合系缆,用于传输电力以及进行信息传输;系缆收放装置,用于根据飞行器高度实时调整光电复合系缆的展开长度;地面供电系统用于将地面电源转换为适合光电复合系缆传输的电源形式,为飞行器及任务载荷提供电能;控制系统,用于对旋翼无人飞行器的姿态进行监控;通信系统,用于为旋翼无人飞行器所搭载的任务载荷与地面设备之间提供通信接口;通信模块,用于与通信系统之间进行通信,以及作为地面设备的通信中继,进行无线信息的发送。
根据本发明的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统的一实施例,其中,系缆收放装置是电机驱动也可是人工转动的伺服机构。
根据本发明的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统的一实施例,其中,地面供电系统包括:桥式整流电路、功率因子调整电路和升压电路,将220V交流电变换为800V的高压直流输入到光电复合系缆的导线中;电源变换模块包括:高压直流静降压/稳压电路以及两路滤波电路,两路滤波电路一路提供飞行器所需的25V直流电源,另一路提供给任务载荷。
根据本发明的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统的一实施例,其中,还包括:备用电源,用于提供备用电力,以及在飞行器起降、姿态大幅调整过程中提供瞬间输出功率。
根据本发明的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统的一实施例,其中,光电复合系缆包括:电线导体、电线绝缘部分、光纤、与光纤绞合的芳纶以及系缆芯外松包聚乙烯护套。
根据本发明的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统的一实施例,其中,电线导体截面0.2mm2,导体直流电阻不大于0.094Ω/m。
根据本发明的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统的一实施例,其中,通信系统包括第一光电转换模块;通信模块包括第二广电转换模块;第一光电转换模块、第二广电转换模块以及光电复合系缆组成以太网数据传输通道。
根据本发明的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统的一实施例,其中,通信模块包括以太网光纤收发器或光纤承载射频收发模块、全向天线以及微波通信中继设备;如采用以太网光纤收发器,则将微波通信中继设备及天线挂载至旋翼飞行器上,如果采用光纤承载射频收发模块则将天线置于飞行器上。
根据本发明的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统的一实施例,其中,微波通信中继设备兼容3G和4G微波融合应急视讯系统。
根据本发明的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统的一实施例,其中,音视频集中处理平台,用于采集以及传输音视频数据。
本发明提供了本发明的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,解决飞行器与地面传输带宽问题。通过光纤建立的宽带输出通道,可以很方便地实现空中高清视频图像的回传;也可以建立ROF系统实现无线通信系统的天线升高,扩大通信覆盖范围。
附图说明
图1所示为车载无人机系留通信侦察系统示意图;
图2为系留供电系统的框图;
图3所示为轻型光电复合系缆的结构图;
图4所示为系留通信系统实现框图;
图5所示为基于旋翼空中平台的微波中继通信示意图;
图6所示为一种车载无人机系留通信侦察系统的组成框图;
图7所示为一种车载无人机系留通信侦察系统的应用示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1所示为车载无人机系留通信侦察系统示意图,如图1所示,旋翼无人飞行器系留供电及通信系统采用系留供电方式实现旋翼无人飞行器连续滞空飞行,旋翼无人飞行器系留供电及通信系统主要包括旋翼飞行器11,电源变换模块12,轻型光电复合系缆7,系缆收放线装置2,地面装置3。地面装置3包括地面供电系统31、控制系统32以及通信系统33。旋翼空中平台1包括翼飞行器11,电源变换模块12,通信模块13以及其他载荷14。
如图1所示,旋翼飞行器为空中平台1的载体。电源变换模块 12将地面供电系统的高压直流电转换为旋翼飞行器11、通信模块13 以及其他载荷14所需的低压直流电。轻型光电复合系缆7中的导线输送的电能通过电源变换模块12转换为旋翼飞行器11和任务载荷所需的直流电,同时在系缆中还配有两条光纤,用于飞行器与地面间的宽带信息传输。系缆收放装置2可以是电机驱动也可是人工转动的伺服机构,可根据飞行器高度实时调整系缆的展开长度。地面供电系统 31,通信系统32及控制系统33可以是一个综合性设备,也可是几个独立功能的设备。其中地面供电系统31功能是将地面电源(如220V 交流市电或小型发电机供电)转换为适合轻型系缆传输的电源形式,为飞行器及任务载荷提供电能;通信系统32功能是为飞行器所搭载任务载荷与地面其它设备之间提供光纤宽带通信接口;控制系统33功能是对飞行器的起飞、降落及飞行姿态等进行监控。
图2为系留供电系统的框图,如图2所示,系留供电系统的功能是实现地面电源通过系缆向飞行器及飞行器上所搭载任务载荷提供电能。如图2所示,留供电系统包括地面供电系统31、轻型光电复合系缆7及搭载在飞行器上的电源变换模块12。
如图1以及图2所示,旋翼无人飞行器的动力完全来源于直流电机带动螺旋桨转动所产生的风压。目前最大起飞重量在11公斤左右的旋翼无人飞行器,其直流电机所需的总平均供电功率约2000W,总峰值功率可达到3000W以上。如果通过系缆直接输送25V直流电源到飞行器,则平均电流为80A,峰值电流可达120A。显然可输送如此大的电流的导线很粗,单位长度重量很大,导线长度增加引起的线损也非常严重,根本不适合小型无人机系留使用。
如图1以及图2所示,为了在上百米的轻型系缆中实现大功率供电传输,必须提高供电电压,降低供电电流。在系留供电系统的地面供电装置中设计了升压电路312,将外部提供的220V交流电源利用桥式整流电路311、功率因子调整电路313和boost升压电路312变换为800V的高压直流,经滤波电路314后输入到轻型光电复合系缆 7的导线中。光电综合系缆使用两条截面0.2平方毫米的导线即可持续传输3A(峰值6A)的电流。在飞行器上搭载的电源变换模块12将高压直流静降压/稳压电路121降压并稳压输出两路隔离电源,一路经滤波电路122后与备用电池并接输出,提供飞行器所需的25V直流电源,另一路经滤波电路123后提供给任务载荷。并通过备用电池 124作为备用电源。
图3所示为轻型光电复合系缆的结构图,如图1以及图3所示,轻型光电复合系缆7由2根导体截面0.2mm2电线75绝缘部分71、2 根B1.1单模紧包光纤73和芳纶72绞合而成,缆芯外松包聚乙烯护套74。轻型光电复合系缆可承受200N拉力,导体直流电阻不大于 0.094Ω/m,绝缘线芯间耐压1000V,重量约11g/m。
如图1至图3所示,电源转换模块12代替了原自由飞行旋翼无人飞行器的电池部分,其中的降压/稳压电路121可采用四块通用的 800W大功率DC/DC稳压模块并联使用,总功率3200W,效率可达90%以上,输入电压适应范围为600V~800V。在机载电源转换模块12中还保留一个备用电池124,可以为小容量的锂电池124,用于地面供电发生意外中断或系留供电系统出现故障时给飞行器提供电能,保证飞行器有足够的时间安全降落回地面。同时,并接于电源转换模块 12输出端的备用电池124还具有大容量储能电容器的相同作用,可以在飞行器起降、姿态大幅调整过程中提供极高的瞬间输出功率,可达3000W。正常工作时,系留供电系统利用地面提供的电能为备用电池充电,保持电池处于满容量状态。由于飞行器从300米高度返回地面所需时间不大于10分钟,所以备用电池的容量仅有原自由飞行旋翼无人飞行器携带电池容量的三分之一左右,重量约600g。整个电源变换模块连同散热片的结构外壳总重量不大于2kg。
若按飞行器滞空飞行所需的额定功率为3000W,任务载荷功耗按 50W计算,机载电源变换模块平均输出功率为3050W,按转换效率90%可得机载电源变换模块输入功率约为3400W;由电源变换模块12最低输入电压600V,可得最大输入电流约为5.6A;根据系缆常温下单条导线电阻率0.08Ω/m,及地面供电输出电压800V,可算出供电系统允许的最大系缆长度为(800V-600V)÷(0.08Ω/m×5.6A×2)=223m。由于随着温度升高,导线电阻率会随之增加,因此实际系缆长度应小于200米。假设原自由飞行旋翼飞行器搭载锂电池后有效载荷为 6.5kg,将其改为备用电池124加入电源变换模块12后,有效载荷为4kg。有效载荷包括任务载荷重量以及从飞行器到地面所用系缆重量。根据系缆单位长度重量11g/m可得出不同任务载荷重量条件下的可搭载系缆长度,也即不同任务载荷重量条件下的最大滞留高度如表1 所示。
表1
任务载荷重量(kg) | 3.1 | 2.9 | 2.6 | 2.3 | 2 |
可搭载系缆重量(kg) | 0.88 | 1.1 | 1.32 | 1.65 | 1.98 |
最大滞留高度(m) | 80 | 100 | 120 | 150 | 180 |
图4所示为系留通信系统实现框图,如图4所示,光纤通信系统的功能是为地面设备与飞行器及任务载荷之间提供宽带信息传输通道。如图4所示,光纤通信系统包括通信系统33以及通信模块13。具体包括:两个光电转换装置131以及331、两条光纤(含在轻型光电复合系缆7中)。其中一个光电转换装置放置331在地面设备的通信系统33中,另一个光电转换装置131放置于飞行器通信模块13中。
如图1至图4所示,系留通信系统中的光电转换装置131以及 331可以是以太网光纤收发器也可以是光纤承载射频收发模块(ROF 模块)。若使用以太网光纤收发器作为光电转换装置,可以通过轻型光电复合系缆7中的光纤在地面设备与飞行器及任务载荷之间建立一个高速以太网数据传输通道,传输速率可以从10Mbps到1000Mbps。此时整个系留通信系统看作是一条网线。飞控信息及任务载荷产生的用户数据(如图像、音频等多媒体信息)均通过这一通道传输。若使用光纤承载射频收发模块(ROF模块)作为光电转换装置,可以通过系缆中的光纤在地面设备与飞行器及任务载荷之间建立两条射频传输通道,射频带宽可以达到25MHz~3GHz,甚至更高。此时整个系留通信系统看作是两条插损很小的射频同轴电缆。通过这种方式可以将某些无线通信系统天线和射频前端作为任务载荷安装在飞行器上,通过光纤及ROF模块与地面通信设备的射频接口相连,实现无线通信系统天线的大幅度升高,显著扩大无线通信系统的覆盖范围。这种天线升高技术在战术通信领域具有十分广阔的应用前景。另外,飞行器所需的飞控信息也可调制在不同频段的射频上,与无线通信的射频信号合并后通过这一通道传输。
旋翼空中平台搭载微波通信\中继设备及全向天线,根据光纤的转换装置不同,可以有两种搭载方式。如果采用以太网光纤收发器,则将微波通信\中继设备及天线挂载至旋翼飞行器上,如果采用光纤承载射频收发模块则只需将天线置于飞行器上,减少旋翼平台负载。
飞行器升空后可以实现直径10里内全区域通信覆盖。微波通信\ 中继设备为24V直流供电,为避免旋翼飞行器与通信模块互相干扰,电源转换模块将两路供电相隔离,确保通信模块工作在最佳状态。
图5所示为基于旋翼空中平台的微波中继通信示意图,如图5所示,微波通信\中继设备兼容3G(4G)微波融合应急视讯系统,该系统支持3G(4G)通信与微波通信无缝连接,以及支持自组网、中继转接等多种工作模式,配合其他工作载荷,不仅可以实现应急通信,还可以将侦察信息直接传至后方总部,应用场景如图5所示。
图6所示为一种车载无人机系留通信侦察系统的组成框图,如图 6所示,本实施例的车载无人机系留通信侦察系统包括:车载平台 101、通信天线102、通信系统103、承载平台104音视频集中处理平台105、无人机系统106、通信模块107、监控模块108、环境控制系统109、编供配电系统110、系留系统111。
图7所示为一种车载无人机系留通信侦察系统的应用示意图,如图7所示,在完全丧失卫星及3G/4G通信情况下(③),通过微波链路将视频信息中继传递至所处区域的另一设备(①),该系统(①) 可通过3G/4G网络、海事卫星或有线通信方式(光纤、野战网线)将前方系统(③)的视频信息传送至后台(④),在完全丧失卫星及3G/4G 通信能力时,系统(③)还可以为周边具备微波通信能力的作业车提供通信节点支撑;同时,在(②)情况下便携式单兵侦察设备也可以通过(②)实现前方采集数据的回传。通过自组网、系留无人机、3G/4G及卫星通讯的有机结合,可有效实现偏远地区应急通信及音视频数据的有效回传。
本发明的目的在于提供一种移动式的视频监控及通信组网平台,解决区域范围内3G/4G移动通信网络拥堵、断网情况时的音视频数据实时传输问题及区域性视频数据采集与回传问题,实现区域内通信自组网并与远端沟通,实现现场数据的及时回传。
本发明所述的分系统包括:承载平台、通信系统、业务系统、无人机系统(包括机巢及系留分系统)、供配电系统。主要组成设备包括:车辆底盘、无人机、机巢系统、系留系统、主控机、监控器、便携式现场侦察箱、综合电源、发电机、硅整流发电机、蓄电池、显控系统等。其中,系统核心为工控机及控制台,通过工控机及控制台可实现对整个系统的监控,车载平台作为整个系统的承载平台,需采用现有底盘进行改造,通信系统标配3G/4G、海事卫星及微波通信方式。供配电系统由综合电源统一管理,可提供市电、硅发、蓄电池及柴油发电机等多种供电方式。
本发明所述的3G/4G及海事卫星通信模块为成熟通信产品, 3G/4G设备支持全网通,并可与微波通信设备进行无缝互联互通,通过微波获取的数据可及时通过3G/4G及海事卫星通信设备及传输到后方。
本发明所述的音视频集中处理平台高度集成了音视频切换、字符叠加、混音、文档处理、音视频存储等功能,将音视频切换矩阵、字符叠加器、混音器、工控机、硬盘录像机等设备所有的功能集成在一个设备中,并且通过板级的模块组合,实现各功能模块的无缝通信,同时该设备集成3G/4G微波融合通信模块,可脱离整车系统在单人携载的情况下进行使用。
系留供电技术是本设计发明中重要的关键技术之一,根据研制发明所描述,由于旋翼平台需要在高空悬停,采用低压供电需要很大的电流,不适用于系缆传输,上述问题可以总结为大功率远距离阐述问题。对于上述问题发明中采用了220V交流-高压直流-低压直流的电压转换发明。该发明既可以解决大功率远距离传输问题,又可以减少系缆上能量损失。然而,旋翼无人机对于电源来说是个感性负载,当自然环境发生变化,如遇到大风,或进行战术动作时,负荷会发生极大变化,这种剧烈变化的负载需要电源具有较强的适应性。此外,当旋翼无人机紧急制动或关机时,会产生感性电动势,输出功率越大,产生的能量就越大,如果处理不好,则会对整个电源系统造成损害。在进行电源设计时,高压传输的安全性、大功率器件的可靠性,以及机载电源重量都是关键因素,需要进行严谨的计算并统一考虑。
光电复合细缆是系留供电系统的重要组成部分,承担着供电载体及通信信道的功能。由于旋翼机平台进行高空悬停需要较长的系缆长度,系缆内部导体的阻抗特征会十分明显,此外防水、耐高压、耐高温、导电性、抗拉性、内部隔离阻抗、外皮耐性都是系缆的重要指标,在满足这些指标的同时还需要考虑系缆的单位重量,减小旋翼机升空负担。
对于垂直起降的系留系统,由于系缆位于旋翼平台下方,旋翼平台在起降过程中会涉及到系缆预放、绕线、放线、收线等问题。采用人工收放线,需要对悬停高度高度、升降速度进行经验性预判,在收线时,每下降一段距离就需要对线缆进行整理回收,防止放出的线缆过长或盘绕,这样往往需要多人配合以及很长的作业时间和较大空间。自动收放线技术是采用计算机控制的智能收放线系统,属于多学科交叉的控制技术。根据旋翼平台上升、下降时对系缆的力矩变化自动进行收放线动作,并根据内置程序将系缆整齐排列至线轴上,使系缆与旋翼平台始终保持一定的牵引力矩。相对手动收放线采用自动收放线技术可以极大提高旋翼平台的收放速度,缩小作业空间,并可实现无人操作。
车载无人机系留通信侦察系统与现有的无人机、音视频便携系统及自组网通信设备相比较,本发明具有以下显著优点和有益效果:
本发明使用的微波通信是以IP数据形式进行交互的,支持 AP/STA工作模式和自组网工作模式,可以实现点对点,点对多点以及小组间战术通信应用;
本发明将加密机置于3G/4G通信链路,既可实现微波与3G/4G的融合通信,满足灵活的组网应用需求,又可将公用网络和专用网络相隔离,确保数据传输的安全性。
本发明集成了音视频处理相关的所有功能,具有模块化、标准化、便携性的特点。
本发明中的无人机系统,采用系留方式进行运行,可以保证长时间的悬空时间,可以在一定范围内实现自主网通信的中继节点,可以作为视频监控的承载平台,通过光纤将数据下传到车内,可实现高带宽的有线链路,保证整个系统作为核心音视频处理节点带宽及系统性能。
本发明中的供配电系统采用不间断供电方式,可长时间为系统提供电力供应,保证在恶劣条件下系统有效运行。
本系统的特点和效果评估如下:
旋翼无人飞行器系留平台的螺旋桨对称分布于飞行器外围,飞行器的重心位于中心主体部位。在机体中心下方自由下垂一条系缆既不影响飞行器动力气流,也不会影响飞行器自身的姿态调整,而且由于系缆的自重使飞行器的重心下移,有助于提高飞行器的滞空稳定性。
旋翼无人飞行器系留平台的姿态控制机制保持与原自由飞行旋翼无人飞行器完全一致,即由飞行器自身携带的飞控系统完成,不依靠系缆的牵引来调整和维持稳定。
旋翼无人飞行器系留平台的任务载荷搭载于机体的中心下方位置,只要保证重心不要偏离机体中心轴太远即可,无需进行特殊的配重设计。而且这一挂载位置周围基本无遮挡,便于放置摄像机、通信、天线等任务载荷。
在系留供电系统中设计了备用电池发明,解决了在地面供电中断或系留供电故障时引发的安全性问题。
本发明中,系缆不用于飞行器的牵引,系缆的强度只需能承受自身悬垂部分的重力及环境风力即可,因而设计了一种轻型的光电综合系缆。该轻型光电复合系缆包括了两条导线和两条光纤,单位长度重量仅约11g/m。系缆的轻量化可以极大地减轻系留飞行器的载荷,便于实现系留无人机平台的小型化,也为搭载更多任务设备留出载重余量。
本发明设计了一种适用于轻型系缆的大功率系留供电发明。该发明结构简单,重量轻,便于小型无人飞行器搭载,系统工作可靠稳定。
本发明设计了一种微波通信发明,以及两种搭载方式,可以与当前装备的3G(4G)微波融合应急视讯系统兼容,实现远距离应急通信。
本发明提供了一种光纤通信发明,解决飞行器与地面传输带宽问题。通过光纤建立的宽带输出通道,可以很方便地实现空中高清视频图像的回传;也可以建立ROF系统实现无线通信系统的天线升高,扩大通信覆盖范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,其特征在于,包括:旋翼飞行器、电源变换模块、通信模块、光电复合系缆、系缆收放线装置、地面供电系统、控制系统以及通信系统;
电源变换模块用于将地面供电系统的高压直流电转换为旋翼飞行器、通信模块以及其他载荷所需的低压直流电;
光电复合系缆,用于传输电力以及进行信息传输;
系缆收放装置,用于根据飞行器高度实时调整光电复合系缆的展开长度;
地面供电系统用于将地面电源转换为适合光电复合系缆传输的电源形式,为飞行器及任务载荷提供电能;
控制系统,用于对旋翼无人飞行器的姿态进行监控;
通信系统,用于为旋翼无人飞行器所搭载的任务载荷与地面设备之间提供通信接口;
通信模块,用于与通信系统之间进行通信,以及作为地面设备的通信中继,进行无线信息的发送。
2.如权利要求1所述的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,其特征在于,系缆收放装置是电机驱动也可是人工转动的伺服机构。
3.如权利要求1所述的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,其特征在于,地面供电系统包括:桥式整流电路、功率因子调整电路和升压电路,将220V交流电变换为800V的高压直流输入到光电复合系缆的导线中;电源变换模块包括:高压直流静降压/稳压电路以及两路滤波电路,两路滤波电路一路提供飞行器所需的25V直流电源,另一路提供给任务载荷。
4.如权利要求1所述的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,其特征在于,还包括:备用电源,用于提供备用电力,以及在飞行器起降、姿态大幅调整过程中提供瞬间输出功率。
5.如权利要求1所述的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,其特征在于,光电复合系缆包括:电线导体、电线绝缘部分、光纤、与光纤绞合的芳纶以及系缆芯外松包聚乙烯护套。
6.如权利要求1所述的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,其特征在于,电线导体截面0.2mm2,导体直流电阻不大于0.094Ω/m。
7.如权利要求1所述的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,其特征在于,通信系统包括第一光电转换模块;通信模块包括第二广电转换模块;第一光电转换模块、第二广电转换模块以及光电复合系缆组成以太网数据传输通道。
8.如权利要求1所述的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,其特征在于,通信模块包括以太网光纤收发器或光纤承载射频收发模块、全向天线以及微波通信中继设备;如采用以太网光纤收发器,则将微波通信中继设备及天线挂载至旋翼飞行器上,如果采用光纤承载射频收发模块则将天线置于飞行器上。
9.如权利要求8所述的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,其特征在于,微波通信中继设备兼容3G和4G微波融合应急视讯系统。
10.如权利要求1所述的旋翼无人飞行器系留供电及通信系统,其特征在于,音视频集中处理平台,用于采集以及传输音视频数据。
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---|---|
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Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107757943A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-03-06 | 江苏筑升土木工程科技有限公司 | 系留式无人机的库岸边坡稳定性长期监测装置与方法 |
CN108233380A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-06-29 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种用于系留气球的球上供配电装置 |
CN108528753A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-09-14 | 公安部上海消防研究所 | 一种系留式消防空中侦察平台 |
CN108583929A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-09-28 | 西安冰果智能航空科技有限公司 | 一种低成本便携式系留无人机 |
CN108767908A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-11-06 | 上海交通大学 | 一种系留无人机供电系统 |
CN109119738A (zh) * | 2018-06-22 | 2019-01-01 | 北京北广科技股份有限公司 | 一种旋翼升力型垂直发射天线 |
CN109150292A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-01-04 | 北京电子工程总体研究所 | 一种无人机通信方法和系统 |
CN109250141A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-22 | 安徽佳讯皖之翼科技有限公司 | 一种多旋翼无人机配套的系留设备 |
CN109540137A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-03-29 | 中国科学技术大学 | 空中绳系飞行器系统及飞行器定位方法 |
CN109936405A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-25 | 合肥学院 | 基于光纤拉远的系留式无人机应急通信系统 |
CN110286690A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-27 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种车载系留多旋翼无人机控制系统及车辆 |
CN110341979A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-18 | 深圳市科卫泰实业发展有限公司 | 一种系留无人机系统的闭环线损补偿方法 |
CN110422341A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-08 | 南京航空航天大学 | 一种用于火星探测的火星车系留飞艇系统及其工作方法 |
CN110937124A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-03-31 | 深圳市光明顶照明科技有限公司 | 照明无人机 |
CN111645858A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-11 | 江苏和正特种装备有限公司 | 一种用于无人旋翼机的系留模块及无人旋翼机 |
CN111650949A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-11 | 深圳高度创新技术有限公司 | 系留无人机控制系统及方法 |
CN111786714A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-10-16 | 中国电子科技集团公司第七研究所 | 一种异构网络中继传输方法 |
CN112087256A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-15 | 南京新频点电子科技有限公司 | 应急通信组网装置、组网方法及自动寻的方法 |
CN112644706A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-13 | 深圳市百川融创科技有限公司 | 一种充气式水面起降翼伞 |
CN113644731A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-11-12 | 国家电网有限公司 | 一种对无人机机巢进行供电的野外供电系统 |
CN115892538A (zh) * | 2022-11-26 | 2023-04-04 | 水利部牧区水利科学研究所 | 一种牧区草原生态评估系统及方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007103644A3 (en) * | 2006-02-24 | 2007-12-27 | Samuel Johnson | Aerial robot |
CN103144779A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-06-12 | 中国电子科技集团公司第七研究所 | 多旋翼无人飞行器系留系统 |
CN103754373A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-04-30 | 江苏艾锐泰克无人飞行器科技有限公司 | 有线电源多旋翼无人飞行器 |
CN106160160A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-11-23 | 任雪峰 | 一种用于系留无人机的双通路供电系统 |
-
2016
- 2016-12-15 CN CN201611162336.3A patent/CN107046437A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007103644A3 (en) * | 2006-02-24 | 2007-12-27 | Samuel Johnson | Aerial robot |
CN103144779A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-06-12 | 中国电子科技集团公司第七研究所 | 多旋翼无人飞行器系留系统 |
CN103754373A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-04-30 | 江苏艾锐泰克无人飞行器科技有限公司 | 有线电源多旋翼无人飞行器 |
CN106160160A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-11-23 | 任雪峰 | 一种用于系留无人机的双通路供电系统 |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107757943A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-03-06 | 江苏筑升土木工程科技有限公司 | 系留式无人机的库岸边坡稳定性长期监测装置与方法 |
CN108233380A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-06-29 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种用于系留气球的球上供配电装置 |
CN108583929A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-09-28 | 西安冰果智能航空科技有限公司 | 一种低成本便携式系留无人机 |
CN109119738A (zh) * | 2018-06-22 | 2019-01-01 | 北京北广科技股份有限公司 | 一种旋翼升力型垂直发射天线 |
CN108528753A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-09-14 | 公安部上海消防研究所 | 一种系留式消防空中侦察平台 |
CN108767908A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-11-06 | 上海交通大学 | 一种系留无人机供电系统 |
CN109250141B (zh) * | 2018-09-30 | 2023-09-12 | 安徽佳讯皖之翼科技有限公司 | 一种多旋翼无人机配套的系留设备 |
CN109250141A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-22 | 安徽佳讯皖之翼科技有限公司 | 一种多旋翼无人机配套的系留设备 |
CN109150292A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-01-04 | 北京电子工程总体研究所 | 一种无人机通信方法和系统 |
CN109540137A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-03-29 | 中国科学技术大学 | 空中绳系飞行器系统及飞行器定位方法 |
CN109936405A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-25 | 合肥学院 | 基于光纤拉远的系留式无人机应急通信系统 |
CN110286690A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-27 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种车载系留多旋翼无人机控制系统及车辆 |
CN110341979A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-18 | 深圳市科卫泰实业发展有限公司 | 一种系留无人机系统的闭环线损补偿方法 |
CN110422341A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-08 | 南京航空航天大学 | 一种用于火星探测的火星车系留飞艇系统及其工作方法 |
CN110422341B (zh) * | 2019-07-31 | 2024-08-09 | 南京航空航天大学 | 一种用于火星探测的火星车系留飞艇系统及其工作方法 |
CN110937124A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-03-31 | 深圳市光明顶照明科技有限公司 | 照明无人机 |
CN111645858A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-11 | 江苏和正特种装备有限公司 | 一种用于无人旋翼机的系留模块及无人旋翼机 |
CN111786714A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-10-16 | 中国电子科技集团公司第七研究所 | 一种异构网络中继传输方法 |
CN111650949A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-11 | 深圳高度创新技术有限公司 | 系留无人机控制系统及方法 |
CN112087256A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-15 | 南京新频点电子科技有限公司 | 应急通信组网装置、组网方法及自动寻的方法 |
CN112644706A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-13 | 深圳市百川融创科技有限公司 | 一种充气式水面起降翼伞 |
CN113644731A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-11-12 | 国家电网有限公司 | 一种对无人机机巢进行供电的野外供电系统 |
CN113644731B (zh) * | 2021-07-23 | 2024-04-23 | 国家电网有限公司 | 一种对无人机机巢进行供电的野外供电系统 |
CN115892538A (zh) * | 2022-11-26 | 2023-04-04 | 水利部牧区水利科学研究所 | 一种牧区草原生态评估系统及方法 |
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