CN110588487A - 多机同空测控指挥车及测控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多机同空测控指挥车及测控方法，其解决了现有基于测控指挥车的无人机测控通信系统天线数量多，现场作业负担重，通信质量低的技术问题，其包括汽车底盘、作业方舱、供电系统、测控系统、天线固定杆和电动升降杆，测控系统包括测控柜、交换机、显示器、通信数据链路和多台工控机，测控柜、交换机、显示器和多台工控机设于作业方舱内，通信数据链路包括高速电台、串口转接单元、天线和同轴线缆，高速电台和串口转接单元设于作业方舱内，同轴线缆的一端与天线连接，同轴线缆的另一端与高速电台连接；多台工控机与高速电台连接通信；电动升降杆与作业方舱的外侧连接，天线与电动升降杆连接。其可广泛应用于无人机测控通信技术领域。

Description

多机同空测控指挥车及测控方法

技术领域

本发明涉及一种无人机测控通信技术领域，具体而言，是一种多机同空测控指挥车及测控方法。

背景技术

目前，无人机测控通信技术基于测控指挥车，以“点对点”通信为主，近几年随着对无人机操控数量提高以及集群化，逐步转变为“一站多机”业务，现有的测控方法，测控车架设通讯天线数量逐渐增多，这样不仅给现场作业增加负担，同时若想减少天线之间的互耦影响需要增加天线之间的距离，而增加天线之间的距离需要与之长度匹配的同轴电缆，而同轴电缆越长衰减越大，对通信质量同样有很大的影响并增加了成本，反之减小天线之间的距离，天线之间因为互耦影响通信质量仍然不高。

发明内容

本发明就是为了解决现有基于测控指挥车的无人机测控通信系统天线数量多，现场作业负担重，通信质量低的技术问题，提供一种只需一个车载天线，降低现场作业负担，提高通信质量，降低生产成本的多机同空测控指挥车及测控方法。

本发明的技术方案是，提供一种多机同空测控指挥车，包括汽车底盘、作业方舱和供电系统，作业方舱与汽车底盘连接，多机同空测控指挥车还包括测控系统、天线固定杆和电动升降杆，测控系统包括测控柜、交换机、显示器、通信数据链路和多台工控机，测控柜、交换机、显示器和多台工控机设于作业方舱内，显示器与测控柜电连接，交换机与测控柜电连接，多台工控机与测控柜电连接，通信数据链路包括高速电台、串口转接单元、天线和同轴线缆，高速电台和串口转接单元设于作业方舱内，同轴线缆的一端与天线连接，同轴线缆的另一端与高速电台连接；多台工控机通过串口转接单元与高速电台连接通信；电动升降杆与作业方舱的外侧连接，电动升降杆连接有安装座，天线固定杆与安装座连接，天线与天线固定杆连接。

优选地，天线固定杆与安装座铰接。

优选地，天线固定杆和安装座之间连接有快卸销。

优选地，作业方舱的外侧固定连接有转接板，转接板上固定连接射频转接头，同轴线缆与射频转接头连接。

优选地，天线为全向玻璃钢天线。

本发明还提供一种应用多机同空测控指挥车的测控方法，包括以下步骤：

多台工控机通过串口转接单元将多路串口数据合为1路，送至高速电台，通过天线依次发送至对应各无人机平台；

高速电台通过天线接收无人机平台发送的数据并将数据发送至串口转接单元，然后串口转接单元将接收到的数据发送至匹配的工控机上。

本发明的有益效果是：通信链路上使用单根天线完成“一站多机”任务，提升通信质量、降低生产成本。通信链路系统采用TDMA技术，将多个地面控制系统的控制指令通过一套高速电台和信息分发系统实现通信链路集成，从而实现测控系统集成化、车辆操作便捷化的功能。通过时隙侦选用户信号，单根天线收发信号，实现控制多架无人机的功能，并在地面控制系统上实时显示，采用该技术最大限度的利用带宽，减少成本，降低系统功耗、避免因多根天线互耦带来的无线通信质量差的问题。

本发明进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是多机同空测控指挥车的主视图；

图2是多机同空测控指挥车的俯视图；

图3是多机同空测控指挥车的左视图；

图4是图1所示结构的俯剖视图；

图5是图2所示结构的剖视图；

图6是图1所示结构的右剖视图；

图7是图5中的Ⅱ处的局部视图；

图8是图1中的Ⅰ处的局部视图，天线运输状态示意图；

图9是天线工作示意图；

图10是天线运输状态立体图；

图11是天线工作状态立体图；

图12是地面通信数据链路系统框图；

图13是TDMA系统帧与时隙示意图；

图14是数据链无线通信过程时隙示意图。

图中符号说明：

1.汽车底盘，2.测控系统，3.作业方舱，4.供电系统，5.UPS电源系统，6.发电机组，7.空调，8.照明灯，9.电源插座，10.夜间工作灯，11.折叠升降灯，12.升降摄像云台，13.电动升降杆，14.天线，15.测控柜，16.交换机，17.工控机，18.显示器，19.高速电台，20.串口转接单元，21.天线固定杆，22.安装座，23.快卸销，24.同轴线缆，25.射频转接头，26.转接板，27.转轴，28.座椅。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2、图5、图6所示，多机同空测控指挥车包括汽车底盘1、测控系统2、作业方舱3、供电系统4，作业方舱3与汽车底盘1连接。供电系统4为交流电接入，共分3种，分别是市电220V输入单元，UPS电源系统5及发电机组6，满足各场合供电需求以及应急用电。作业方舱3内部配置有空调7、照明灯8、各种电源插座9等，满足操作人员野外日常需求，外部方舱四周设置夜间工作灯10，以及顶部安装折叠升降灯11，满足作业人员夜间工作能力，前置的升降摄像云台12满足监控录像功能，后部设有用于使天线14升降的电动升降杆13。

如附图5、图6所示，测控系统2包括测控柜15、交换机16、多台工控机17、显示器18和通信数据链路组成。测控柜15、交换机16、多台工控机17、显示器18设于作业方舱3内，显示器18与测控柜15电连接，交换机16与测控柜15电连接，多台工控机17与测控柜15电连接，测控柜15为操作控制中心。其中通信数据链路是由高速电台19、串口转接单元20、天线14和同轴线缆24组成。高速电台19和串口转接单元20设于作业方舱3内。如图4所示，以八机同空为例，舱内设9个操作席位，对应9套测控系统，每个席位一一对应座椅28，其中一套为备份用，且安装地面控制系统，通过硬件链路的搭建，与8架无人机实现无线通信，实时显示各无人机的飞行姿态，飞行速度、高度、经纬度等遥测信息。设置交换机16，方舱内部形成局域网，利用通信工具，如飞秋等局域通信软件，实现舱内多个工控机之间的通信。运行地面控制系统，可以完成无人机的航线规划、飞行姿态控制等遥控指令的发送。地面控制系统界面可以实时显示无人机的飞行姿态，飞行速度、高度、经纬度等遥测信息。

如附图3、图5、图7所示，所述同轴线缆24在天线展开作业时,射频转接头25与同轴线缆24连接，同轴线缆24的一端与天线14连接，同轴线缆24的另一端与舱内高速电台19连接，转接板26与作业方舱3的外侧固定连接，射频转接头25与转接板26固定连接，便于检修检查内外接头连接可靠性。

如附图8、图9所示，为了使天线14展撤方便，将天线固定杆21与固定于电动升降杆的安装座22通过转轴27铰接在一起(安装座22与电动升降杆13连接，电动升降杆13与作业方舱3的后部外侧连接)，天线14固定安装在天线固定杆21上，快卸销23穿过天线固定杆21和安装座22，快卸销23对运输状态以及作业垂直状态进行锁紧，操作简单安全。

多机同空实现方法为采用一套通信链路集成化的通信数据链路系统，图12为测控指挥车的地面通信数据链路系统框图。为了提高通信质量，将通信数据链路系统与天线之间的距离尽量缩短，在最短距离的情况下使用衰减非常小的同轴电缆24。天线14采用增益高、电压驻波比小的全向玻璃钢天线。如图13所示，该通信数据链路系统采用TDMA组网通信模式，将时间分割成互不重叠的帧，每一帧分割成互不重叠的时隙，每一个时隙都有与之匹配的用户，依据时隙区分不同地址的用户信息，完成多址连接。该通信数据链路系统采用单根天线，完成舱内多机同空功能，实现测控系统集成化、车辆操作便捷化的功能。

该通信数据链路系统以八机同空为例展开说明。8台操作位对应的各工控机通过串口转接单元20将8路串口数据合为1路，送至高速电台19(工控机上的RS232通信接口与串口转接单元20连接，串口转接单元20与高速电台19上的RS232通信接口连接)，通过天线14依次发射出去，机载电台接收数据后发送至对应各无人机平台。反之，无人机平台将数据送至机载电台发射出来，高速电台19接收后将数据发送至串口转接单元20，串口转接单元20依据目标地址发送至匹配的工控机17上。进一步剖析，地面端与8架飞机分别完成一次上传下发数据包的无线通信过程，包含16个时隙，分别为8个上传时隙(M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8)和8个下发时隙(S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8)，如图14所示。整个过程是目标地址不断识别的过程，当目标地址匹配时无人机/地面控制系统获取相应数据。

M1时隙，地面电台上传机1遥控等数据，机1电台接收；

M2时隙，地面电台上传机2遥控等数据，机2电台接收；

M3时隙，地面电台上传机3遥控等数据，机3电台接收；

M4时隙，地面电台上传机4遥控等数据，机4电台接收；

M5时隙，地面电台上传机5遥控等数据，机5电台接收；

M6时隙，地面电台上传机3遥控等数据，机6电台接收；

M7时隙，地面电台上传机4遥控等数据，机7电台接收；

M8时隙，地面电台上传机5遥控等数据，机8电台接收；

S1时隙，机1电台下发遥测等数据，地面电台接收；

S2时隙，机2电台下发遥测等数据，地面电台接收；

S3时隙，机3电台下发遥测等数据，地面电台接收；

S4时隙，机4电台下发遥测等数据，地面电台接收；

S5时隙，机5电台下发遥测等数据，地面电台接收；

S6时隙，机6电台下发遥测等数据，地面电台接收；

S7时隙，机7电台下发遥测等数据，地面电台接收；

S8时隙，机8电台下发遥测等数据，地面电台接收。

完成一次无线通信后，整个系统周而复始该过程。

本发明由于采用上述结构，实现多机测控链路集成化、车辆操作便捷化的功能。

以上所述仅对本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡是在本发明的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多机同空测控指挥车，包括汽车底盘、作业方舱和供电系统，作业方舱与汽车底盘连接，其特征在于，所述多机同空测控指挥车还包括测控系统、天线固定杆和电动升降杆，所述测控系统包括测控柜、交换机、显示器、通信数据链路和多台工控机，所述测控柜、交换机、显示器和多台工控机设于作业方舱内，所述显示器与测控柜电连接，所述交换机与测控柜电连接，所述多台工控机与测控柜电连接，所述通信数据链路包括高速电台、串口转接单元、天线和同轴线缆，高速电台和串口转接单元设于作业方舱内，同轴线缆的一端与天线连接，同轴线缆的另一端与高速电台连接；所述多台工控机通过串口转接单元与高速电台连接通信；电动升降杆与作业方舱的外侧连接，电动升降杆连接有安装座，所述天线固定杆与安装座连接，天线与天线固定杆连接。

2.根据权利要求1所述的多机同空测控指挥车，其特征在于，所述天线固定杆与安装座铰接。

3.根据权利要求2所述的多机同空测控指挥车，其特征在于，所述天线固定杆和安装座之间连接有快卸销。

4.根据权利要求1所述的多机同空测控指挥车，其特征在于，所述作业方舱的外侧固定连接有转接板，所述转接板上固定连接射频转接头，所述同轴线缆与射频转接头连接。

5.根据权利要求1所述的多机同空测控指挥车，其特征在于，所述天线为全向玻璃钢天线。

6.一种应用如权利要求1所述多机同空测控指挥车的测控方法，其特征在于，包括以下步骤：

多台工控机通过串口转接单元将多路串口数据合为1路，送至高速电台，通过天线依次发送至对应各无人机平台；

高速电台通过天线接收无人机平台发送的数据并将数据发送至串口转接单元，然后串口转接单元将接收到的数据发送至匹配的工控机上。