CN111532441A - 一种大型无人飞行器全天候保障载体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型无人飞行器全天候保障载体，包括机库载体、智能小车、外部停机坪、视觉跟踪装置、机库智能控制集成、机库门开启装置、电池充电单元、外部独立能源站、外部环境监测站和挂载库，机库载体由机库箱体、停机坪、机库门、滚轮、人字形机库顶和门密封组成，滚轮安装在机库门的底部，机库门开启装置自带动力系统其推动机库门至机库门打开或闭合，机库门设置在机库载体前立面处，停机坪水平设置于机库箱体的底部且前侧设置有外部停机坪，外部停机坪上适宜大型无人机着陆。本发明一整套服务于大型无人机的装置和系统，能保障大型无人飞行器在所属区域全天候、现场无飞手操控、不间断带任务飞行、不间断续航，具有连续执飞能力。

Description

一种大型无人飞行器全天候保障载体
技术领域
本发明涉及无人机应用技术领域，具体为一种大型无人飞行器全天候保障载体。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”。无人机应用可分为军用与民用。军用方面，无人机胜任巡逻、侦察、跟踪、反恐、定点清除和靶机。民用方面，目前在航拍、农业植保、牧场监控、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控疫情、疫情宣传、疫情消毒、测绘、局域组网、新闻报道、电力巡检、河道巡查、城市安防、消防、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用。工业无人机技术的日益成熟、挂载技术的提升和品种日益丰富多彩，大大的拓展了无人机的应用场景行业、领域和市场容量。
无人机应用的完整链环包含：无人机、能源单元、挂载、智能机库和云服务。能源单元现在是瓶颈，影响无人机续航能力和巡航范围。然而，智能机库载体当前基本缺失，使无人机的使用存在以下的问题：(1)需专业飞手随身携带执飞，备用能源有限，不能满足连续巡航；(2)花费漫长的准备时间，不能满足即时性；(3)恶劣环境下，飞手现场执飞风险大。
现有国内也有几款无人机载体都是小型固定式结构，仅适用于小微型无人机，运输安装不便，限制了无人机的实际应用场景。或者，在无电网供电的环境中不实用，或者，机库顶部容易产生积雨水、积雪和冰雹的情况，在恶劣气候下安全性较低。为此，需要相应的技术方案解决存在的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型无人飞行器全天候保障载体，解决了背景技术中所提出的问题，满足实际使用需求。该大型无人飞行器全天候保障载体的机库箱体采用积木式机库框架通过积木式结构搭建而成，形成长方体封闭式骨架结构，此种设置增加了智能机库安装、拆卸和运输便利性，实现大型无人飞行器全天候保障载体大小灵活快速量产、满足不同大小的无人机需求并满足快速量产的实际应用需求。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大型无人飞行器全天候保障载体，包括机库载体、智能小车、外部停机坪、视觉跟踪装置、机库智能控制集成、机库门开启装置、电池充电单元、外部独立能源站、外部环境监测站和挂载库，所述机库载体由机库箱体、停机坪、机库门、滚轮、人字形机库顶和门密封组成，所述滚轮安装在所述机库门的底部，所述机库门开启装置自带动力系统其推动所述机库门至机库门打开或闭合，所述机库门设置在所述机库载体前立面处，所述停机坪水平设置于机库箱体的底部且前侧设置有外部停机坪，所述外部停机坪上适宜大型无人机着陆，所述外部停机坪与所述停机坪相连通且所述智能小车能顺利从外部停机坪运行至停机坪，所述智能小车通常停置于停机坪上，所述挂载库和所述电池充电单元均设置于所述机库载体的内部，所述机库载体内安装有机库智能控制集成，所述外部环境监测站包括综合气象监测单元、避雷装置、外部照明和影像监控，外部环境监测站为大型无人飞行器全天候保障载体实施实时影像监测及环境监测，遇环境因素突变，大型无人飞行器全天候保障载体能自行判断无人机是否执飞；所述外部独立能源站包括太阳能发电站和风能发电站，其使大型无人飞行器全天候保障载体适宜无电网供电地区正常工作。
作为本发明的一种优选实施方式，所述机库箱体顶部设置有固定的人字形机库顶，不积雨水、不积雪、不积冰雹，机库顶面能自行卸载在恶劣气候下实现自我保护。
作为本发明的一种优选实施方式，所述机库箱体包含积木式机库框架和墙体，所述墙体嵌装于所述积木式机库框架除安装机库门前立面外的其余三立面内，所述积木式机库框架包含梁和立柱，所述立柱和所述梁的长度可任意截取，积木式快速组装成不同尺寸的全天候智能机库适宜装载不同尺寸的无人机，并快速实现量产。
作为本发明的一种优选实施方式，所述人字形机库顶的前檐下方设置有导向槽，所述机库门顶部嵌于所述导向槽中，在所述滚轮的支承下经所述机库门开启装置驱动沿所述导向槽左右滑动，实现机库门的开启或关闭，关闭时所述门密封将机库门与机库箱体两外侧实现防水密封。
作为本发明的一种优选实施方式，所述机库智能控制集成包括供电单元、无人机集控系统、机库智能控制系统、恒温系统、AGV控制和视觉单元，所述机库智能控制系统包含中央控制及数据处理系统，所述机库智能控制集成中所有的控制模块电源来自所述供电单元，所述AGV控制与机库智能控制系统中所述中央控制及数据处理系统通过接口或通讯协议实现数据互传。所述智能小车由所述AGV控制控制。
作为本发明的一种优选实施方式，所述外部停机坪周边或人字形机库顶的相应位置设置组或多组所述视觉跟踪装置，无人机着陆于外部停机坪后，所述视觉跟踪装置从各角度精确检测无人机在外部停机坪的具体位置和方位，将定位和方位数据反馈给所述机库智能控制系统，所述机库智能控制系统将精确运行轨迹传达至所述AGV控制指定所述智能小车找到着陆在外部停机坪的无人机，并将其以正确的方位运输至所述停机坪的中心位置。
作为本发明的一种优选实施方式，所述恒温系统对所述机库载体内部进行温控，适宜恶劣气温环境区域无人机电池正常安全补充电能，保护电池使其达到更长使用寿命，满足无人机的安全正常不间断执飞。
作为本发明的一种优选实施方式，所述机库智能控制系统包含充电单元、机库监测、故障警报和应急处理等。所述充电单元完成对无人机电池补足能源，所述机库监测由烟雾火警器和机库内故障报警器组成，所述烟雾火警器通过线路与灭火装置电气连通。应急处理包括储存于高压储罐中用于电气灭火的气体灭火喷剂、可控阀、管线及喷嘴，所述可控阀采用温控或电控启动打开。
作为本发明的一种优选实施方式，所述无人机集控系统包含无人机飞控系统和数据链路，所述无人机集控系统与机库智能控制系统中所述中央控制及数据处理系统通过接口或通讯协议实现数据互传。
作为本发明的一种优选实施方式，所述大型无人飞行器全天候保障载体通过云服务器、云数据链路与飞控指挥中心进行指定传输、现场实时场景和数据储存传输，大型无人飞行器全天候保障载体通过所述无人机集控系统经RF通讯、数据链路与无人机实现有限范围内的点对点无线遥控、指定传输和数据传输。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本方案设计了一整套服务于大型无人机的装置和系统，能保障大型低空无人飞行器在所属区域全天候、现场无飞手操控、不间断带任务飞行、不间断续航，具有智能飞行功能，具有连续执飞能力，遇突发事件或紧急需要该区域无人机执飞时，无人机能随时待命起飞执行任务，具有即时执飞能力，此外与外部环境监测站，外部独立能源站，库内扩充功能模块组成全天候大型智能机库系统，保证无人机在闲置时的功能性服务和安全性存放。
2.对机库载体进行了改进，采用组装式结构，可现场组装，易于运输、易于搬迁、易于快速变更外形尺寸适宜不同类别不同机型号的无人机，易于快速量产化，此外机库本身设计更加智能的启闭机构和安全性机构，确保无人机在闲置时的补给和安全性。
附图说明
图1为本发明所述机库立体结构图；
图2为本发明所述机库右视图；
图3为本发明的功能模块及其关联图。
图中:机库箱体-1，停机坪-2，智能小车-3，外部停机坪-4，滚轮-5，视觉跟踪装置-6，机库智能控制集成-7，机库门-8，人字形机库顶-9，门密封-10，外部独立能源站-11，外部环境监测站-12，挂载库-13，101-积木式机库框架，102-墙体，供电单元-701，无人机集控系统-702，机库智能控制系统-703，恒温系统-704，AGV控制-705，视觉单元-706。
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做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。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种大型无人飞行器全天候保障载体，包括机库载体、智能小车3、外部停机坪4、视觉跟踪装置6、机库智能控制集成7、机库门开启装置、电池充电单元、外部独立能源站11、外部环境监测站12和挂载库13，其特征在于：机库载体由机库箱体1、停机坪2、机库门8、滚轮5、人字形机库顶9和门密封10组成，滚轮5安装在机库门8的底部，机库门开启装置自带动力系统其推动机库门8至机库门8打开或闭合，机库门8设置在机库载体前立面处，停机坪2水平设置于机库箱体1的底部且前侧设置有外部停机坪4，外部停机坪4上适宜大型无人机着陆，外部停机坪4与停机坪2相连通且智能小车3能顺利从外部停机坪4运行至停机坪2，智能小车3通常停置于停机坪2上，挂载库和电池充电单元均设置于机库载体的内部，机库载体内安装有机库智能控制集成7，外部环境监测站12包括综合气象监测单元、避雷装置、外部照明和影像监控，外部环境监测站12为大型无人飞行器全天候保障载体实施实时影像监测及环境监测，遇环境因素突变，大型无人飞行器全天候保障载体能自行判断无人机是否执飞；外部独立能源站11包括太阳能发电站和风能发电站，其使大型无人飞行器全天候保障载体适宜无电网供电地区正常工作。
进一步改进地，机库箱体1顶部设置有固定的人字形机库顶9，不积雨水、不积雪、不积冰雹，机库顶面能自行卸载在恶劣气候下实现自我保护。
进一步改进地，机库箱体1包含积木式机库框架101和墙体102，墙体102嵌装于积木式机库框架101除安装机库门8前立面外的其余三立面内，积木式机库框架101包含梁和立柱，立柱和梁的长度可任意截取，积木式快速组装成不同尺寸的全天候智能机库适宜装载不同尺寸的无人机，并快速实现量产。
进一步改进地，人字形机库顶9的前檐下方设置有导向槽，机库门8顶部嵌于导向槽中，在滚轮5的支承下经机库门开启装置驱动沿导向槽左右滑动，实现机库门8的开启或关闭，关闭时门密封10将机库门8与机库箱体1两外侧实现防水密封。
进一步改进地，机库智能控制集成7包括供电单元701、无人机集控系统702、机库智能控制系统703、恒温系统704、AGV控制705和视觉单元706，机库智能控制系统703包含中央控制及数据处理系统，机库智能控制集成7中所有的控制模块电源来自供电单元701，AGV控制705与机库智能控制系统703中中央控制及数据处理系统通过接口或通讯协议实现数据互传。智能小车3由AGV控制705控制。
进一步改进地，外部停机坪4周边或人字形机库顶9的相应位置设置1组或多组视觉跟踪装置6，无人机着陆于外部停机坪4后，视觉跟踪装置6从各角度精确检测无人机在外部停机坪4的具体位置和方位，将定位和方位数据反馈给机库智能控制系统703，机库智能控制系统703将精确运行轨迹传达至AGV控制705指定智能小车3找到着陆在外部停机坪4的无人机，并将其以正确的方位运输至停机坪2的中心位置。
进一步改进地，恒温系统704对机库载体内部进行温控，适宜恶劣气温环境区域无人机电池正常安全补充电能，保护电池使其达到更长使用寿命，满足无人机的安全正常不间断执飞。
进一步改进地，机库智能控制系统703包含充电单元、机库监测、故障警报和应急处理等，充电单元完成对无人机电池补足能源，机库监测由烟雾火警器和机库内故障报警器组成，烟雾火警器通过线路与灭火装置电气连通。应急处理包括储存于高压储罐中用于电气灭火的气体灭火喷剂、可控阀、管线及喷嘴，可控阀采用温控或电控启动打开。
进一步改进地，无人机集控系统702包含无人机飞控系统和数据链路，无人机集控系统702与机库智能控制系统703中中央控制及数据处理系统通过接口或通讯协议实现数据互传。
具体地，大型无人飞行器全天候保障载体通过云服务器、云数据链路与飞控指挥中心进行指定传输、现场实时场景和数据储存传输，大型无人飞行器全天候保障载体通过无人机集控系统702经RF通讯、数据链路与无人机实现有限范围内的点对点无线遥控、指定传输和数据传输。
图中:机库箱体-1，停机坪-2，智能小车-3，外部停机坪-4，滚轮-5，视觉跟踪装置-6，机库智能控制集成-7，机库门-8，人字形机库顶-9，门密封-10，外部独立能源站-11，外部环境监测站-12，挂载库-13，101-积木式机库框架，102-墙体，供电单元-701，无人机集控系统-702，机库智能控制系统-703，恒温系统-704，AGV控制-705，视觉单元-706。
在使用时：本发明当大型无人机起飞或者着落时，视觉跟踪装置6能监测到整个外部停机坪4，在大型无人机着陆在外部停机坪4时，能精确找到大型无人机的准确位置和停机方向，并将大型无人机所在的位置与方向传输到中央处理控制系统，将位置及方向指令下达给智能小车3，智能小车3协助大型无人机进行运作，无人机集控工作站与中央处理控制系统通过接口或通讯协议融为一体，免去飞手操控，能实现远程一键控制机库与无人机的协调自动运行，对机库及无人机实行智能化管理，当大型无人机需要驶入停机坪2内时，机库门8自动打开，并通过机库内部设置的各服务控制模块对大型无人机进行充电、挂载、保温和安全检查，当大型无人机需要起飞时，与云服务器和飞控指挥中心组成低空无人飞行器全天候智能飞行系统，能保障大型低空无人飞行器在所属区域全天候、现场无飞手操控、不间断带任务飞行、不间断续航，具有智能飞行功能，具有连续执飞能力，遇突发事件或紧急需要该区域无人机执飞时，无人机能随时待命起飞执行任务，具有即时执飞能力。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种大型无人飞行器全天候保障载体，包括机库载体、智能小车(3)、外部停机坪(4)、视觉跟踪装置(6)、机库智能控制集成(7)、机库门开启装置、电池充电单元、外部独立能源站(11)、外部环境监测站(12)和挂载库(13)，其特征在于：所述机库载体由机库箱体(1)、停机坪(2)、机库门(8)、滚轮(5)、人字形机库顶(9)和门密封(10)组成，所述滚轮(5)安装在所述机库门(8)的底部，所述机库门开启装置自带动力系统其推动所述机库门(8)至机库门(8)打开或闭合，所述机库门(8)设置在所述机库载体前立面处，所述停机坪(2)水平设置于机库箱体(1)的底部且前侧设置有外部停机坪(4)，所述外部停机坪(4)上适宜大型无人机着陆，所述外部停机坪(4)与所述停机坪(2)相连通且所述智能小车(3)能顺利从外部停机坪(4)运行至停机坪(2)，所述智能小车(3)通常停置于停机坪(2)上，所述挂载库和所述电池充电单元均设置于所述机库载体的内部，所述机库载体内安装有机库智能控制集成(7)，所述外部环境监测站(12)包括综合气象监测单元、避雷装置、外部照明和影像监控，外部环境监测站(12)为大型无人飞行器全天候保障载体实施实时影像监测及环境监测，遇环境因素突变，大型无人飞行器全天候保障载体能自行判断无人机是否执飞；所述外部独立能源站(11)包括太阳能发电站和风能发电站，其使大型无人飞行器全天候保障载体适宜无电网供电地区正常工作。
2.根据权利要求1所述的一种大型无人飞行器全天候保障载体，其特征在于：所述机库箱体(1)顶部设置有固定的人字形机库顶(9)，不积雨水、不积雪、不积冰雹，机库顶面能自行卸载在恶劣气候下实现自我保护。
3.根据权利要求2所述的一种大型无人飞行器全天候保障载体，其特征在于：所述机库箱体(1)包含积木式机库框架(101)和墙体(102)，所述墙体(102)嵌装于所述积木式机库框架(101)除安装机库门(8)前立面外的其余三立面内，所述积木式机库框架(101)包含梁和立柱，所述立柱和所述梁的长度可任意截取，积木式快速组装成不同尺寸的全天候智能机库适宜装载不同尺寸的无人机，并快速实现量产。
4.根据权利要求3所述的一种大型无人飞行器全天候保障载体，其特征在于：所述人字形机库顶(9)的前檐下方设置有导向槽，所述机库门(8)顶部嵌于所述导向槽中，在所述滚轮(5)的支承下经所述机库门开启装置驱动沿所述导向槽左右滑动，实现机库门(8)的开启或关闭，关闭时所述门密封(10)将机库门(8)与机库箱体(1)两外侧实现防水密封。
5.根据权利要求1所述的一种大型无人飞行器全天候保障载体，其特征在于：所述机库智能控制集成(7)包括供电单元(701)、无人机集控系统(702)、机库智能控制系统(703)、恒温系统(704)、AGV控制(705)和视觉单元(706)，所述机库智能控制系统(703)包含中央控制及数据处理系统，所述机库智能控制集成(7)中所有的控制模块电源来自所述供电单元(701)，所述AGV控制(705)与机库智能控制系统(703)中所述中央控制及数据处理系统通过接口或通讯协议实现数据互传。所述智能小车(3)由所述AGV控制(705)控制。
6.根据权利要求5所述的一种大型无人飞行器全天候保障载体，其特征在于：所述外部停机坪(4)周边或人字形机库顶(9)的相应位置设置1组或多组所述视觉跟踪装置(6)，无人机着陆于外部停机坪(4)后，所述视觉跟踪装置(6)从各角度精确检测无人机在外部停机坪(4)的具体位置和方位，将定位和方位数据反馈给所述机库智能控制系统(703)，所述机库智能控制系统(703)将精确运行轨迹传达至所述AGV控制(705)指定所述智能小车(3)找到着陆在外部停机坪(4)的无人机，并将其以正确的方位运输至所述停机坪(2)的中心位置。
7.根据权利要求5所述的一种大型无人飞行器全天候保障载体，其特征在于：所述恒温系统(704)对所述机库载体内部进行温控，适宜恶劣气温环境区域无人机电池正常安全补充电能，保护电池使其达到更长使用寿命，满足无人机的安全正常不间断执飞。
8.根据权利要求6所述的一种大型无人飞行器全天候保障载体，其特征在于：所述机库智能控制系统(703)包含充电单元、机库监测、故障警报和应急处理等。所述充电单元完成对无人机电池补足能源，所述机库监测由烟雾火警器和机库内故障报警器组成，所述烟雾火警器通过线路与灭火装置电气连通，应急处理包括储存于高压储罐中用于电气灭火的气体灭火喷剂、可控阀、管线及喷嘴，所述可控阀采用温控或电控启动打开。
9.根据权利要求8所述的一种大型无人飞行器全天候保障载体，其特征在于：所述无人机集控系统(702)包含无人机飞控系统和数据链路，所述无人机集控系统(702)与机库智能控制系统(703)中所述中央控制及数据处理系统通过接口或通讯协议实现数据互传。
10.根据权利要求9所述的一种大型无人飞行器全天候保障载体，其特征在于：所述大型无人飞行器全天候保障载体通过云服务器、云数据链路与飞控指挥中心进行指定传输、现场实时场景和数据储存传输，大型无人飞行器全天候保障载体通过所述无人机集控系统(702)经RF通讯、数据链路与无人机实现有限范围内的点对点无线遥控、指定传输和数据传输。
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CN112947576A (zh) * 2021-03-17 2021-06-11 四川一电航空技术有限公司 无人机巡查方法、装置、系统及计算机可读存储介质

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