CN109863701B - 信息交互设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种信息交互设备，信息交互设备包括安全箱(100)和设于安全箱内的主板模块(300)，主板模块(300)包括主板(301)、工作站模块、接入点模块以及通信组件；工作站模块连接于主板(301)；接入点模块连接于主板(301)；通信组件连接于工作站模块和接入点模块；信息交互设备配置为在一工作站模式和一接入点模式之间切换，工作站模式下，工作站模块通过通信组件与无人机连接，接入点模式下，接入点模块通过通信组件与多个基站连接。上述信息交互设备在实现设备模拟基站与无人机连接的基础上，同时实现设备模拟无人机与其他基站的连接。主板模块(300)采用模块化的结构设计，使得主板模块(300)可拆卸地安装于安全箱(100)中，便于维修和更换。

Description

信息交互设备

技术领域

本发明涉及无人机监控技术领域，具体而言，涉及一种信息交互设备。

背景技术

随着无人机技术的日新月异，无人机及与其配套的地面站等设备广泛应用于各个领域中，在不同领域中发挥着愈发重要的作用。无人机在应用于某些领域中时，例如海上原油开采领域，无人机的航线需经过多个采油平台的基站，这些采油平台往往相距较远。现有的用于无人机监控的地面站设备，通常仅具有模拟基站(Station)来连接无人机进行的监测的功能，无法满足例如海上原油开采的某些领域中，对无人机及其监控设备的需求。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够与无人机和基站实现信息交互的信息交互设备。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种信息交互设备，其中，所述信息交互设备包括安全箱和设于所述安全箱内的主板模块，所述主板模块包括主板、工作站模块、接入点模块以及通信组件；所述工作站模块连接于所述主板；所述接入点模块连接于所述主板；所述通信组件连接于所述工作站模块和所述接入点模块；其中，所述信息交互设备配置为在一工作站模式和一接入点模式之间切换，所述工作站模式下，所述工作站模块通过所述通信组件与无人机连接，所述接入点模式下，所述接入点模块通过所述通信组件与多个基站连接。

根据本发明的其中一个实施方式，所述通信组件包括通信模块以及2.4G平板天线；所述通信模块连接于所述工作站模块和所述接入点模块；所述2.4G平板天线连接于所述通信模块，以供所述通信模块与所述无人机和多个所述基站通信连接。

根据本发明的其中一个实施方式，所述通信组件还包括WIFI天线和/或网络接口；所述WIFI天线连接于所述通信模块，以供所述通信模块无线连接于终端设备；所述网络接口连接于所述通信模块，以供所述通信模块有线连接于终端设备。

根据本发明的其中一个实施方式，所述主板模块包括框架，所述框架包括两块立板以及顶板；两块所述立板竖直相对设置；所述顶板水平连接于两块所述立板的顶部；其中，两块所述立板与所述顶板之间形成有容置空间，以容纳所述主板、所述通信模块、所述工作站模块和所述接入点模块。

根据本发明的其中一个实施方式，所述通信模块、所述工作站模块和所述接入点模块通过焊点设置于所述主板上；和/或，所述2.4G平板天线设置于所述立板上，且朝向所述安全箱外侧。

根据本发明的其中一个实施方式，所述通信组件还包括WIFI天线，所述WIFI天线连接于所述通信模块；其中，所述WIFI天线设置于所述立板的背离所述容置空间的一侧；和/或，所述通信组件包括网络接口，所述网络接口连接于所述通信模块；其中，所述网络接口设置于顶板的顶面。

根据本发明的其中一个实施方式，所述主板模块临近设置于所述安全箱的一侧壁，所述主板模块包括WIFI通信模块、2.4G平板天线和WIFI天线，所述通信模块连接于所述工作站模块和所述接入点模块，所述2.4G平板天线和所述WIFI天线分别连接于所述通信模块；其中，所述2.4G平板天线较所述WIFI天线靠近所述侧壁。

根据本发明的其中一个实施方式，所述主板模块还包括电池仓，和/或电源接口，和/或切换开关，和/或指示灯组件；所述电池仓连接于所述主板，以容纳一电池并向所述主板供电；所述电源接口连接于所述主板，以外接一电源并向所述主板供电；所述切换开关连接于所述工作站模块和所述接入点模块，以手动控制所述信息交互设备在所述工作站模式和所述接入点模式之间切换；所述指示灯组件连接于所述主板，以在所述信息交互设备切换至所述工作站模式或所述接入点模式时，对应地进行灯光指示。

根据本发明的其中一个实施方式，所述信息交互设备还包括内衬；所述内衬设于所述安全箱内，所述内衬设有主板槽，以容纳并安装所述主板模块。

根据本发明的其中一个实施方式，所述内衬还设有移动设备存放槽，以容纳移动设备；和/或，所述内衬还设有遥控器存放槽，以容纳所述无人机的遥控器；和/或，所述内衬设有储物槽。

由上述技术方案可知，本发明提出的信息交互设备的优点和积极效果在于：

本发明提出的信息交互设备，通过将工作站模块和接入点模块集成到主板上的结构设计，在实现设备模拟基站与无人机连接的基础上，同时实现设备模拟无人机与其他基站的连接。据此，通过该信息交互设备，不仅能够收集无人机在工作中的各项数据，或在无人机工作完毕后下载其收集到的数据，还能够实时监测基站的工作状态，同时实现基站的无线固件更新等功能。另外，主板模块采用模块化的结构设计，使得主板模块可拆卸地安装于安全箱中，便于维修和更换。

进一步地，在本发明的其中一个实施方式中，通过在通信组件中设置WIFI天线和网络接口的设计，能够实现信息交互设备与移动设备或电脑的网络连接，从而利用移动设备或电脑中配套安装的软件，实现数据收集、指令发送和固件更新等操作。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施方式的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种信息交互设备的结构示意图；

图2是图1示出的信息交互设备的主板模块的结构示意图；

图3是图2示出的主板模块的另一角度的结构示意图；

图4是图2示出的主板模块的分解结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

100.安全箱；

110.箱体；

120.箱盖；

200.内衬；

210.移动设备存放槽；

220.遥控器存放槽；

230.储物槽；

300.主板模块；

301.主板

311.框架立板；

312.顶板；

313.容置空间；

320.2.4G平板天线；

321.2.4G模块；

330.电池仓；

340.电源接口；

350.切换开关；

360.指示灯；

370.网络接口；

380.WIFI天线；

381.WIFI模块。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。

在对本发明的不同示例性实施方式的下面描述中，是参照附图进行，所述附图示出本发明的一部分，并且其中以示例的方式显示了可实现本发明的多个方面的不同结构、系统或步骤。应当理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中使用术语“侧”、“之间”、“端部”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅为便于描述和理解。本说明书中的任何方位性描述都不应理解为特定的三维方向中度本发明范围的限制。

参阅图1，图1中代表性地示出了能够体现本发明的原理的信息交互设备的结构示意图。在该示例性实施方式中，本发明提出的信息交互设备是以海上原油开采中的无人机的应用为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将该信息交互设备应用于其他类型的飞行器，或者其他飞行器的应用领域，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的信息交互设备的原理的范围内。

如图1所示，在本实施方式中，本发明提出的信息交互设备主要包括安全箱100、内衬200以及主板模块300，配合参阅图2至图4，图2中代表性地示出了信息交互设备的主板模块300的结构示意图，图3中代表性地示出了主板模块300的另一角度的结构示意图；图4中代表性地示出了主板模块300的分解结构示意图。以下结合上述附图，对本发明提出的信息交互设备的各主要组成部分的结构、连接关系和相关功能进行详细说明。

如图1所示，在本实施方式中，安全箱100主要包括箱体110和箱盖120。具体而言，箱盖120可转动地连接于箱体110，例如箱盖120的一侧通过铰接件与箱体110的一侧连接，从而通过箱盖120相对于箱体110的转动实现安全箱100的开启和关闭。在其他实施方式中，箱体110与箱盖120亦可采用其他结构和方式连接，例如利用滑动组件或结构实现的滑动连接等。再者，当安全箱100开启时，箱体110与箱盖120亦可为完全分离的结构。另外，安全箱100的其他结构(例如锁扣、提手、滑轮、密封结构等)均可参考现有的无人机或其地面站的安全箱100结构，亦可参考其他箱式结构，并不以此为限。

如图1所示，在本实施方式中，内衬200设置在安全箱100的箱体110内，用于以安装主板模块300和容纳其他相关设备。具体而言，内衬200露出于箱体110开口的表面开设有主板槽、移动设备存放槽210、遥控器存放槽220和储物槽230。主板槽用于容纳和安装主板模块300。移动设备存放槽210可用于容纳相关的终端设备，例如平板电脑或智能手机等。遥控器存放槽220可用于容纳无人机的遥控器。储物槽230可用于容纳其他相关设备，例如网线和电源线等。其中，内衬200应至少开设主板槽，以满足容纳和安装主板模块300的基本需要，对于其余各开槽，其布置位置可以根据各设备的结构尺寸、功能和使用需要灵活调整或增减。当然，在其他实施方式中，亦可不在箱体110内设置内衬200，而通过其他结构将主板模块300设置在箱体110内，并不以此为限。

如图1至图3所示，在本实施方式中，主板模块300主要包括框架、主板301、工作站模块、接入点模块、通信组件、电池仓330、电源接口340、切换开关350以及指示灯组件。其中通信组件包括通信模块和天线以及网络接口。以下结合附图，对主板模块300的各部分结构、连接关系和相关功能进行详细说明。

如图1至图3所示，在本实施方式中，框架主要包括两块立板311以及顶板312。具体而言，两块立板311竖直且相对设置，顶板312水平连接在两块立板311的顶部。据此，两块立板311与顶板312之间形成有一容置空间313，用于容纳主板301、工作站模块、接入点模块、通信模块、以及电池仓330等。在其他实施方式中，框架亦可采用其他结构或形状，以提供容纳上述结构的空间或位置。

在本实施方式中，主板301设置在容置空间313中且与顶部和竖板连接。工作站模块和接入点模块通过焊点分别连接在主板301上。在其它实施方式中，工作站模块和接入点模块也可以通过贴片、螺接、扩充插槽等其它方式设置在主板301上。

具体而言工作站模块能够模拟无人机的地面站(Station)，使信息交互设备充当站点的角色。此时，信息交互设备处于工作站模式。信息交互设备利用工作站模块的模拟，通过通信组件与无人机连接，能够在无人机执行任务时收集其各项数据，并可在无人机任务执行完毕后下载其收集到的各项数据。

接入点模块能够模拟无人机的接入点(Access point)，使信息交互设备充当接入点的角色。此时，信息交互设备处于接入点模式。信息交互设备利用接入点模块的模拟，通过通信组件与同网段的任意基站通信连接，能够实时监测各基站的工作状态，并可实现各基站的无线固件更新等操作。

如图3和图4所示，在本实施方式中，通信组件主要包括通信模块和2.4G平板天线320。本实施方式中，通信模块通过焊点设置于主板301上，在其它方式中也可以通过贴片、螺接、扩充插槽等其它方式设置在主板301上。通信模块可进一步包括2.4G模块321，且2.4G模块321分别与工作站模块和接入点模块连接。2.4G平板天线320设置在框架上并通过馈线(图未示出)和转接头(请添加标号，另外请在附图中加上标号)与通信模块(2.4G模块321)连接。具体而言，2.4G平板天线320通过尼龙柱设置在框架的一立板311的外表面(即远离容置空间313的一侧)。在其他实施方式中，亦可选择其他规格或类型的信号收发元件，作为在上述两种模式下分别连接无人机和基站的天线，并不以此为限。在其它实施方式中，也可以通过其它非金属元件将2.4G平板天线固定在框架的立板上，以免对天线信号造成影响。

如图2和图3所示，在本实施方式中，通信组件还包括WIFI天线380和网络接口370。并且，如图4所示，通信模块还包括WIFI模块381。具体而言，WIFI天线380通过尼龙柱设置在框架上且连接于通信模块(WIFI模块381)，WIFI天线380可供通信模块连接于终端设备(例如平板电脑、智能手机、电脑等)。在其它实施方式中，也可以通过其它非金属元件将WIFI天线固定在框架的立板上，以免对天线信号造成影响。网络接口370设置并露出于框架的顶板312且连接于通信模块，网络接口370可供通信模块通过网线连接于终端设备(例如平板电脑、智能手机、电脑等)。

较佳地，如图1至图3所示，在本实施方式中，主板安装槽优选为临近于安全箱100的一侧壁设置，即主板模块300是临近于安全箱100的该侧壁。此时，2.4G天线位于相对靠近该侧壁的位置，即位于框架的靠近该侧壁的其中一块立板311的外表面，WIFI天线380则位于相对背离该侧壁的位置，即位于框架的背离该侧壁的其中另一块立板311的外表面。本实施方式的上述结构设计，能够满足2.4G平板天线320和WIFI天线380的通信需求和特点，适应主板模块300在安全箱100内的相对位置，保证信号交互的信号强度和稳定性。

需说明的是，上述关于通信组件的说明仅为示例性的。在其他实施方式中，通信组件的各组成部分的结构、连接方式和功能关系可以在不脱离本发明构思的范围内灵活调整。例如，通信模块的各2.4G模块321和WIFI模块381可以进一步整合为一整体模块，且该整体模块分别连接于工作站模块和接入点模块。又如，2.4G平板天线和WIFI天线可以整合到同一个天线元件上，并相应地调整该天线元件的频率等参数。再如，WIFI天线或2.4G平板天线的数量和形状并不限于附图所示的状态，如WIFI天线可以为一块，而非图中示出的两块。WIFI天线或2.4G平板天线也可以为多个，使信号更好。

承上，通过工作站模块和接入点模块两者切换工作，使信息交互设备在上述两种模式之间切换，从而实现信息交互设备所能够充当的两种角色和相应功能的切换。其中，可以利用内置或连接于主板301的处理器或其他控制元件实现上述两种模式的自动或远程切换，还可以利用切换开关350实现手动切换。

具体而言，如图2和图3所示，在本实施方式中，切换开关350设置并露出于框架的顶板312，且切换开关350连接于主板301(即连接于工作站模块和接入点模块)。操作者通过手动操作切换开关350，能够控制信息交互设备在工作站模式和接入点模式之间切换。其中，切换开关350的具体选型可参考现有切换开关350的结构和连接关系，在此不予赘述。在其他实施方式中，根据切换操作的需要，亦可选择其他元件实现手动切换控制，或不设置切换开关350等手动控制元件，并不以此为限。

进一步地，如图2和图3所示，在本实施方式中，指示灯组件包括两个灯珠。具体而言，两个灯珠均设置并露出于框架的顶板312，且均连接于主板301。其中，两个灯珠对应于工作站模块和接入点模块。当工作站模块工作，即信息交互设备切换为工作站模式时，两个灯珠的其中之一发光。当接入点模块工作，即信息交互设备切换为接入点模式时，两个灯珠的其中另一发光。在其他实施方式中，指示灯组件可以选择其他结构、连接关系或发光方式，或者选择不设置指示灯组件。例如，指示灯组件可仅包括一个可变色的灯珠，利用灯珠发出的不同颜色的灯光对应于两种模式相应地进行灯光指示。

如图2和图3所示，在本实施方式中，电池仓330设置在容置空间313内，且电池仓330的仓口开设在框架的顶板312，电池仓330连接于主板301，用于容纳一电池并向主板301供电。较佳地，电池可以优选为智能电池。再者，在本实施方式中，电源接口340设置并露出于框架的顶板312，且电源接口340连接于主板301，用于外接一电源并向主板301供电。较佳地，电源接口340可以优选为USB接口，以通过USB线缆连接电源或有源设备进行供电。通过上述结构设计，能够在有外接电源的情况下，直接通过电源接口340对信息交互设备供能，并在无外接电源的情况下利用智能电池对信息交互设备供电。在其他实施方式中，上述两种供电结构可以选择其中之一，并不限于共同设置的方式，且亦可选用其他方式对信息交互设备供电，并不以此为限。

结合上述对本发明提出的信息交互设备的示例性实施方式，以下对该信息交互设备的工作方式进行简要介绍。

以海上原油开采领域为例，本发明提出的信息交互设备可以应用于对各采油平台的监控系统中。具体而言，在多座采油平台组成的系统中，每座采油平台或其他功能平台均设有一基站，该基站通常用于收集各平台的工作状态等信息。由于各平台间距离较远，故采用无人机采集各平台基站的信息，无人机的设定航线经过各基站的位置。

具体而言，在无人机执行飞行任务时，信息交互设备切换为工作站模式。该模式下，信息交互设备通过2.4G平板天线与飞行中的无人机连接，并通过WIFI天线或网络接口与iPad(或其他平板电脑或智能手机)或电脑连接，利用iPad或电脑上安装的配套软件(例如地面站软件或APP)实现对无人机的各项数据的收集或向无人机发送相关指令等操作。在无人机任务结束后，iPad或电脑通过信息交互设备下载无人机收集到的各种数据。

再者，当无人机不工作时，信息交互设备切换为接入点模式。该模式下，信息交互设备通过2.4G平板天线与各基站连接，并通过WIFI天线或网络接口与iPad或电脑连接，利用iPad或电脑上安装的配套软件实现对各基站工作状态的实时查看或对各基站进行无线固件更新等操作。

以上内容对本发明提出的信息交互设备的一个实施方式进行了示例性说明。应当理解的是，以上各部分的结构和连接关系的设计是基于上述实施方式，不能限制本发明在其他实施方式中做出各种变动。概括地来说，本发明提出的信息交互设备采用在安全箱内设置主板模块，并将工作站模块、接入点模块以及天线连接在主板301上，从而使信息交互设备能够在工作站模式和接入点模式之间切换。即，工作站模式下，信息交互设备是模拟工作站的角色而通过天线与无人机连接，接入点模式下，信息交互设备是模拟无人机的角色而通过天线与多个基站连接。另外，为满足不同领域(例如监控其他设备的基站、其他类型的飞行器)的要求，或为适应不同的应用环境(例如气象环境、地面环境、信号传播环境等)，可在上述设计的基础上进行各种变动，均包含于本发明提出的信息交互设备的原理的范围内。

综上所述，本发明提出的信息交互设备，通过将工作站模块和接入点模块集成到主板301上的结构设计，在实现设备模拟基站与无人机连接的基础上，同时实现设备模拟无人机与其他基站的连接。据此，通过该信息交互设备，不仅能够收集无人机在工作中的各项数据，或在无人机工作完毕后下载其收集到的数据，还能够实时监测各基站的工作状态，同时实现基站的无线固件更新等功能。另外，主板模块采用模块化的结构设计，使得主板模块可拆卸地安装于安全箱中，便于维修和更换。

进一步地，在本发明的其中一个实施方式中，通过在通信组件中设置WIFI天线和网络接口的设计，能够实现信息交互设备与移动设备或电脑的网络连接，从而利用移动设备或电脑中配套安装的软件，实现数据收集、指令发送和固件更新等操作。

以上详细地描述和/或图示了本发明提出的信息交互设备的示例性实施方式。但本发明的实施方式不限于这里所描述的特定实施方式，相反，每个实施方式的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施方式的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施方式的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

虽然已根据不同的特定实施例对本发明提出的信息交互设备进行了描述，但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本发明的实施进行改动。

Claims (10)

1.一种信息交互设备，其特征在于，所述信息交互设备包括安全箱和设于所述安全箱内的主板模块，所述主板模块包括：

主板；

工作站模块，连接于所述主板；

接入点模块，连接于所述主板；以及

通信组件，连接于所述工作站模块和所述接入点模块；

其中，所述信息交互设备配置为在一工作站模式和一接入点模式之间切换，所述工作站模式下，所述工作站模块通过所述通信组件与无人机连接，所述接入点模式下，所述接入点模块通过所述通信组件与多个基站连接，以监测各所述基站的工作状态，所述基站用于收集设有所述基站的各平台的工作状态信息。

2.根据权利要求1所述的信息交互设备，其特征在于，所述通信组件包括：

通信模块，连接于所述工作站模块和所述接入点模块；以及

2.4G平板天线，连接于所述通信模块，以供所述通信模块与所述无人机和多个所述基站通信连接。

3.根据权利要求2所述的信息交互设备，其特征在于，所述通信组件还包括：

WIFI天线，连接于所述通信模块，以供所述通信模块无线连接于终端设备；和/或

网络接口，连接于所述通信模块，以供所述通信模块有线连接于终端设备。

4.根据权利要求2所述的信息交互设备，其特征在于，所述主板模块包括框架，所述框架包括：

两块立板，竖直相对设置；以及

顶板，水平连接于两块所述立板的顶部；

其中，两块所述立板与所述顶板之间形成有容置空间，以容纳所述主板、所述通信模块、所述工作站模块和所述接入点模块。

5.根据权利要求4所述的信息交互设备，其特征在于，所述通信模块、所述工作站模块和所述接入点模块通过焊点设置于所述主板上；和/或，所述2.4G平板天线设置于所述立板上，且朝向所述安全箱外侧。

6.根据权利要求4所述的信息交互设备，其特征在于，所述通信组件还包括WIFI天线，所述WIFI天线连接于所述通信模块；其中，所述WIFI天线设置于所述立板的背离所述容置空间的一侧；和/或

所述通信组件包括网络接口，所述网络接口连接于所述通信模块；其中，所述网络接口设置于顶板的顶面。

7.根据权利要求1所述的信息交互设备，其特征在于，所述主板模块临近设置于所述安全箱的一侧壁，所述主板模块包括WIFI通信模块、2.4G平板天线和WIFI天线，所述通信模块连接于所述工作站模块和所述接入点模块，所述2.4G平板天线和所述WIFI天线分别连接于所述通信模块；其中，所述2.4G平板天线较所述WIFI天线靠近所述侧壁。

8.根据权利要求1～7任一项所述的信息交互设备，其特征在于，所述主板模块还包括：

电池仓，连接于所述主板，以容纳一电池并向所述主板供电；和/或

电源接口，连接于所述主板，以外接一电源并向所述主板供电；和/或

切换开关，连接于所述工作站模块和所述接入点模块，以手动控制所述信息交互设备在所述工作站模式和所述接入点模式之间切换；和/或

指示灯组件，连接于所述主板，以在所述信息交互设备切换至所述工作站模式或所述接入点模式时，对应地进行灯光指示。

9.根据权利要求1～7任一项所述的信息交互设备，其特征在于，所述信息交互设备还包括：

内衬，设于所述安全箱内，所述内衬设有主板槽，以容纳并安装所述主板模块。

10.根据权利要求9所述的信息交互设备，其特征在于，所述内衬还设有移动设备存放槽，以容纳移动设备；和/或，所述内衬还设有遥控器存放槽，以容纳所述无人机的遥控器；和/或，所述内衬设有储物槽。

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