CN107196697A - 一种空中无人机信号中继装置及其测绘方法 - Google Patents

一种空中无人机信号中继装置及其测绘方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空中无人机信号中继装置及其测绘方法，旨在提供一种使用方便的空中无人机信号中继装置及其测绘方法。其中的空中无人机信号中继装置包括壳体，安装于壳体内具有信号放大功能的数传信号中继器、图传信号中继器及定位信号中继器，安装于壳体内、用于各部件降温的散热风扇，安装于壳体上的接收天线以及发射天线；以及安装于壳体内、为数传信号中继器、图传信号中继器、定位信号中继器以及散热风扇供电的电源模块；所述数传信号中继器及图传信号中继器通过接收天线接收遥控信号；所述定位信号中继器通过接收天线接收定位信号；所述数传信号中继器、图传信号中继器及定位信号中继器通过发射天线发送中继放大后的信号。

Description

一种空中无人机信号中继装置及其测绘方法
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种空中无人机信号中继装置及其测绘方法。
背景技术
目前，无人机的信号由2.4G数传信号、5.8G图传信号、定位信号（GPS、GLONASS、COMPASS、伽利略）组成，无人机存在最大的问题就是飞行半径大于遥控信号半径的问题，尤其在城市、山区等有信号遮挡或信号干扰的地方。现有的无人机中通常通过地面站增大遥控功率或机身上加装大型接收机解决此类问题。但是地面站的2.4G~5.8G信号任无法穿过钢筋混凝土结构或钢架结构，在高层建筑或桥梁附近飞行时易丢失无人机控制信号。而在桥梁底部或隧道、楼房内部，无人机通常因为建筑的干扰无法收到定位信号，使得飞行存在安全隐患。现有无人机的通信距离通常因为建筑、地形等因素阻碍了信号的传输，导致无人机的控制距离缩短。导致无人机存在有电却没信号的问题，制约了无人机测绘行业的发展。现有的无人机操作技术中主要使用地面站及地面中继器同时使用的方式，使用地面电源供电，从地面放大信号，其工作时间长、功率大。然而其工作范围、强度仍有限。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种信号传输稳定可靠，定位精度高，适应性强的空中无人机信号中继装置及其测绘方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种空中无人机信号中继装置，包括壳体，安装于壳体内具有信号放大功能的数传信号中继器、图传信号中继器及定位信号中继器，安装于壳体内、用于各部件降温的散热风扇，安装于壳体上的接收天线以及发射天线；以及安装于壳体内、为数传信号中继器、图传信号中继器、定位信号中继器以及散热风扇供电的电源模块；所述数传信号中继器及图传信号中继器通过接收天线接收遥控信号；所述定位信号中继器通过接收天线接收定位信号；所述数传信号中继器、图传信号中继器及定位信号中继器通过发射天线发送中继放大后的信号。
优选的是，所述数传信号中继器采用AMP-2400信号放大器，其阻抗50 Ohms，噪声系数<=1.5dB，最大增益>15dB，3dB带宽2.35~2.70GHz，0dB增益带宽2.25~2.90GHz，供电电压：+5VDC。
优选的是，所述图传信号中继器采用AMP-5600es信号放大器，其阻抗50 Ohms，噪声系数<=5.5dB，最大增益22~25dB，3dB带宽4800~6100GHz，供电电压：+5VDC。
优选的是，所述定位信号中继器采用AML-GPs信号放大器，其阻抗50 Ohms，噪声系数<=3.8dB，中心频率增益10~12dB，供电电压：+5VDC。
优选的是，所述接收天线采用GPS蘑菇头天线或2.4G胶棒天线。
优选的是，所述发射天线采用蘑菇头天线。
一种空中无人机的测绘方法，采用安装有如上所述信号中继装置的无人机进行；其采用两架无人机，第一架为测绘无人机，用于搭载测绘仪器，执行测绘项目中的工作任务；第二架为信号中继无人机，其搭载如上所述信号中继装置，作为空中中继平台使用，为测绘无人机传输信号以扩大测绘无人机的作业半径；
在测绘无人机执行测绘任务时，工作人员通过地面站远程对测绘无人机进行控制，并针对测绘目标定点或自动拍照；
在测绘无人机进入复杂环境或信号盲区后，信号中继无人机起飞，到达至测绘无人机约50米距离后，开启信号中继无人机上的信号中继装置，对测绘无人机进行信号增强，使其可以在复杂环境或信号盲区依然可以稳定飞行。
优选的是，所述测绘无人机为多旋翼无人机或固定翼无人机。
优选的是，所述信号中继无人机为多旋翼无人机或固定翼无人机。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明有效解决了无人机在高层建筑或桥梁附近飞行时易丢失无人机控制信号的不足，以及解决了无人机在桥梁底部或隧道、楼房内部因建筑干扰而无法收到定位信号的不足，有效确保无人机在桥梁、隧道等复杂环境测量过程中保持无人机信号的完整度，以扩大无人机的可操作范围，增大建筑物的测绘面积，有效确保无人机的飞行安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的结构简图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1所示的空中无人机信号中继装置，包括壳体1，安装于壳体1内具有信号放大功能的数传信号中继器2、图传信号中继器3及定位信号中继器4，安装于壳体1内、用于各部件降温的散热风扇5，安装于壳体1上的接收天线6以及发射天线7；以及安装于壳体1内、为数传信号中继器2、图传信号中继器3、定位信号中继器4以及散热风扇5供电的电源模块8；所述数传信号中继器2及图传信号中继器3通过接收天线6接收遥控信号；所述定位信号中继器4通过接收天线6接收定位信号；所述数传信号中继器2、图传信号中继器3及定位信号中继器4通过发射天线7发送中继放大后的信号。
所述数传信号中继器2采用AMP-2400信号放大器，其阻抗50 Ohms，噪声系数<=1.5dB，最大增益>15dB，3dB带宽2.35~2.70GHz，0dB增益带宽2.25~2.90GHz，供电电压：+5VDC。
所述图传信号中继器3采用AMP-5600es信号放大器，其阻抗50 Ohms，噪声系数<=5.5dB，最大增益22~25dB，3dB带宽4800~6100GHz，供电电压：+5VDC。
所述定位信号中继器4采用AML-GPs信号放大器，其阻抗50 Ohms，噪声系数<=3.8dB，中心频率增益10~12dB，供电电压：+5VDC。
所述接收天线6采用GPS蘑菇头天线或2.4G胶棒天线。
所述发射天线7采用蘑菇头天线。
使用时，通过机载的锂电池供给各中继模块及散热风扇5V电压，空中中继器通过接收天线6接收到的遥控及定位信号，接下来中继器增益放大2.4G数传信号、5.8G图传信号及定位信号，放大后的信号通过发射天线7发射给其他的无人机已达到解决无人机信号缺陷的问题。
一种空中无人机的测绘方法，采用安装有如上所述信号中继装置的无人机进行；其采用两架无人机，第一架为测绘无人机，用于搭载测绘仪器，执行测绘项目中的工作任务；第二架为信号中继无人机，其搭载如上所述信号中继装置，作为空中中继平台使用，为测绘无人机传输信号以扩大测绘无人机的作业半径；
在测绘无人机执行测绘任务时，工作人员通过地面站远程对测绘无人机进行控制，并针对测绘目标定点或自动拍照；
在测绘无人机进入复杂环境或信号盲区后，信号中继无人机起飞，到达至测绘无人机约50米距离后，开启信号中继无人机上的信号中继装置，对测绘无人机进行信号增强，使其可以在复杂环境或信号盲区依然可以稳定飞行。
所述测绘无人机为多旋翼无人机或固定翼无人机。
所述信号中继无人机为多旋翼无人机或固定翼无人机。
在测绘过程中，如遇特殊情况，如天气原因、机身损坏等，飞机通过读取飞行控制器中的信息返回起飞地点。在作业无人机工作完成后或馈电状态下，两架无人机共同返回起飞地点。
本发明具有无人机测绘领域的全面性，可达到全环境全地形的测量。即使在无人机操作领域也具有唯一性，运用其关键空中中继技术，解决了现有无人机无信号，复杂环境工作难度大的问题。
本发明使用时，地面站拥有无人机的控制能力及机载设备的操作能力，其包括遥控设备，主要目的是控制无人机的机械运动机空间运动，在遥控器上操作后，遥控器通过WiFi信号传输至无人机接收机，以达到控制无人机的作用。通过信号发射器搭载2.4G、5.8G信号发射器，接收由遥控器所发出的信号后，增益发射的空域。采用视频设备（其一般由电脑、手机等智能设备所充当）实时观察无人机上传回的视频影像，进而控制无人机。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种空中无人机信号中继装置，其特征在于：包括壳体，安装于壳体内具有信号放大功能的数传信号中继器、图传信号中继器及定位信号中继器，安装于壳体内、用于各部件降温的散热风扇，安装于壳体上的接收天线以及发射天线；以及安装于壳体内、为数传信号中继器、图传信号中继器、定位信号中继器以及散热风扇供电的电源模块；所述数传信号中继器及图传信号中继器通过接收天线接收遥控信号；所述定位信号中继器通过接收天线接收定位信号；所述数传信号中继器、图传信号中继器及定位信号中继器通过发射天线发送中继放大后的信号。
2.根据权利要求1所述空中无人机信号中继装置，其特征在于：所述数传信号中继器采用AMP-2400信号放大器，其阻抗50 Ohms，噪声系数<=1.5dB，最大增益>15dB，3dB带宽2.35~2.70GHz，0dB增益带宽2.25~2.90GHz，供电电压：+5VDC。
3.根据权利要求1所述空中无人机信号中继装置，其特征在于：所述图传信号中继器采用AMP-5600es信号放大器，其阻抗50 Ohms，噪声系数<=5.5dB，最大增益22~25dB，3dB带宽4800~6100GHz，供电电压：+5VDC。
4.根据权利要求1所述空中无人机信号中继装置，其特征在于：所述定位信号中继器采用AML-GPs信号放大器，其阻抗50 Ohms，噪声系数<=3.8dB，中心频率增益10~12dB，供电电压：+5VDC。
5.根据权利要求1所述空中无人机信号中继装置，其特征在于：所述接收天线采用GPS蘑菇头天线或2.4G胶棒天线。
6.根据权利要求1所述空中无人机信号中继装置，其特征在于：所述发射天线采用蘑菇头天线。
7.一种空中无人机的测绘方法，采用安装有如权利要求1-6所述信号中继装置的无人机进行；其特征在于采用两架无人机，第一架为测绘无人机，用于搭载测绘仪器，执行测绘项目中的工作任务；第二架为信号中继无人机，其搭载如权利要求1-6所述信号中继装置，作为空中中继平台使用，为测绘无人机传输信号以扩大测绘无人机的作业半径；
在测绘无人机执行测绘任务时，工作人员通过地面站远程对测绘无人机进行控制，并针对测绘目标定点或自动拍照；
在测绘无人机进入复杂环境或信号盲区后，信号中继无人机起飞，到达至测绘无人机约50米距离后，开启信号中继无人机上的信号中继装置，对测绘无人机进行信号增强，使其可以在复杂环境或信号盲区依然可以稳定飞行。
8.根据权利要求7所述空中无人机的测绘方法，其特征在于：所述测绘无人机为多旋翼无人机或固定翼无人机。
9.根据权利要求7所述空中无人机的测绘方法，其特征在于：所述信号中继无人机为多旋翼无人机或固定翼无人机。
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