CN111532442A - 一种无人飞行器全天候不间断保障载体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人飞行器全天候不间断保障载体，包括：外部环境监测站、外部独立能源站、全天候智能机库和备用停机坪，全天候智能机库包括积木式机库框架、墙板、底板、底角支承、机库门、库门启闭机构、电池存放单元、智能机械手、智能停机坪、机库智能控制集成和挂载库，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、智能机械手系统。本发明该无人飞行器全天候不间断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，实现全天候智能机库大小灵活快速量产，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。
Description
技术领域
本发明涉及无人机应用技术领域，更具体为一种无人飞行器全天候不间断保障载体。
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，人员少，水平不一，佣金高；备用能源有限，不能满足连续巡航；(2)无人机往返携带，存在损坏的风险，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，智能化程度不高，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，机库在运行的过程中容易受到自然环境的影响，例如机库顶部容易产生积雨水、积雪和冰雹的情况，库门顶面无法自行卸载在恶劣气候下安全性较低。为此，需要设计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无人飞行器全天候不间断保障载体，解决了背景技术中所提出的问题，满足实际使用需求。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人飞行器全天候不间断保障载体，包括：外部环境监测站、外部独立能源站、全天候智能机库和备用停机坪，所述全天候智能机库包括积木式机库框架、墙板、底板、底角支承、机库门、库门启闭机构、电池存放单元、智能机械手、智能停机坪、机库智能控制集成和挂载库，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、智能机械手系统；所述外部环境监测站包括综合气象监测单元、避雷装置、天线集成单元、外部照明、外部环境评估检测单元和影像监控，所述外部独立能源站包括太阳能发电站和风能发电站，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，所述积木式机库框架包含一个底面框架和四个立面框架，所述底面框架内嵌装底板，所述立面框架内嵌装墙板形成顶面开口其余包括底面和四个立面封闭的内腔组成顶部敞开的机库箱体，所述机库箱体底部设置有底角支承，所述底角支承包含牛眼装置和固定调高装置，所述牛眼装置使机库安装移位方便，所述固定调高装置精确调节机库安装精度并使其位置固定。
作为本发明的一种优选实施方式，所述积木式机库框架还包含梁和立柱，所述立柱和所述梁的长度可任意截取，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，所述智能停机坪上表面设置有自动对中装置，其下部设置有升降平台，所述自动对中装置在无人机着陆到智能停机坪后自动将无人机所处的位置和姿态校正，所述升降平台推动智能停机坪在一定高度范围内实现升降利于无人机的起飞或着陆。
作为本发明的一种优选实施方式，所述智能停机坪某边中心处外侧与所述机库箱体内腔的空隙处设置有智能机械手，所述智能机械手执行末端设置有抓手，所述智能机械手和抓手由智能机械手系统控制，在所述智能机械手两侧、机库箱体的内壁与智能停机坪的空隙间分别设置有电池存放单元和挂载库，所述电池存放单元中安装有充满电的电池，所述挂载库包含无人机需要的场景应用模块挂载，所述智能机械手精准运动定位对着陆在智能停机坪上的无人机实现电池和挂载更换。
作为本发明的一种优选实施方式，所述机库箱体顶部敞开处设置有两扇机库门，所述机库门与两组库门启闭机构形成固定联接，两组所述库门启闭机构分别设置在机库箱体内壁与智能停机坪的空隙间，所述库门启闭机构具有动力源，启动所述动力源则库门启闭机构推动两扇机库门向外翻转开启机库门或向内翻转关闭机库门，所述机库门闭合时，机库门之间、机库门与机库箱体顶部之间均形成密封的防水结构。
作为本发明的一种优选实施方式，所述机库门闭合时，机库门之间形成一定坡度的人字形“屋脊”结构，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，放飞无人机或无人机执飞完成回库时，全天候智能机库顶部机库门能智能开启和闭合。
作为本发明的一种优选实施方式，所述外部环境监测站自行检测和评估机库现场的实时气候环境，并具有雷电保护，遇环境因素突变，智能机库系统能自行判断决定低空无人飞行器适宜降落机库还是迫降机库外的备用停机坪。
作为本发明的一种优选实施方式，所述全天候智能机库通过云服务器、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，全天候智能机库通过无人机集控系统经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。
作为本发明的一种优选实施方式，所述恒温系统进行温控，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，所述备用停机坪周围加装有一定高度的高强度防护网，能保护大风环境下降落在备用停机坪里的无人机安全。
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中央控制及数据处理系统、机库门驱动、智能停机平台系统、充电单元、机库监测、故障警报和应急处理等，所述无人机集控系统包含无人机飞控系统和数据链路，所有的控制模块电源均来自供电单元。
作为本发明的一种优选实施方式，所述机库智能控制系统内部的机库门驱动、智能停机平台系统、充电单元、机库监测、故障警报和应急处理等与所述中央控制及数据处理系统内部实现通讯及数据互传，所述机库智能控制系统通过通讯接口获取所述外部环境监测站的环境监测数据。
作为本发明的一种优选实施方式，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，所述智能机械手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。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)该无人飞行器全天候不间断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，实现全天候智能机库大小灵活快速量产，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。
(2)该无人飞行器全天候不间断保障载体，能保障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。
(3)该无人飞行器全天候不间断保障载体的机库箱体顶部形成融雪系统，可以对机库顶部的积雨水、积雪和积冰自行卸载，能够保证机库在恶劣环境下正常工作，提高机库的使用寿命。
附图说明
图1为本发明所述无人飞行器全天候不间断保障载体的结构图；
图2为本发明所述全天候智能机库的俯视图；
图3为本发明所述全天候智能机库库门开启图；
图4为本发明所述全天候智能机库结构图；
图5为本发明所述全天候智能机库智能控制集成方框图。
图中：外部环境监测站-1，外部独立能源站-2，全天候智能机库-3，积木式机库框架-301，墙板-302，底板-303，底角支承-304，机库门-305，库门启闭机构-306，电池存放单元-4，智能机械手-5，抓手-501，智能停机坪-6，机库智能控制集成-7，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，智能机械手系统-705，挂载库-8。
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1-5，本发明提供一种技术方案：一种无人飞行器全天候不间断保障载体，包括：外部环境监测站1、外部独立能源站2、全天候智能机库3和备用停机坪，全天候智能机库3包括积木式机库框架301、墙板302、底板303、底角支承304、机库门305、库门启闭机构306、电池存放单元4、智能机械手5、智能停机坪6、机库智能控制集成7和挂载库8，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、智能机械手系统705，上述部件为无人飞行器全天候不间断保障载体的基本组成；外部环境监测站1包括综合气象监测单元、避雷装置、天线集成单元、外部照明、外部环境评估检测单元和影像监控，能自行检测和评估机库现场的实时气候环境，根据环境自动提供避险措施，外部独立能源站2包括太阳能发电站和风能发电站，可通过太阳能和风能进行发电，适宜无电网供电地区正常工作。
进一步改进地，如图3所示：积木式机库框架301包含一个底面框架和四个立面框架，底面框架内嵌装底板303，立面框架内嵌装墙板302形成顶面开口其余包括底面和四个立面封闭的内腔组成顶部敞开的机库箱体，机库箱体底部设置有底角支承304，底角支承304包含牛眼装置和固定调高装置，牛眼装置使机库安装移位方便，固定调高装置精确调节机库安装精度并使其位置固定，采用积木式的机库框架，便于拆卸运输和现场组装。
进一步改进地，如图4所示：积木式机库框架301还包含梁和立柱，立柱和梁的长度可任意截取，快速组装成不同尺寸的全天候智能机库3适宜装载不同尺寸的无人机，并快速实现量产，非金属组装结构，隔热效果好、方便运输、便于搬迁、可现场组装，箱体长宽尺寸可在一定范围内随意变更，可适应大尺寸的低空无人飞行器。
进一步改进地，如图2所示：智能停机坪6上表面设置有自动对中装置，其下部设置有升降平台，自动对中装置在无人机着陆到智能停机坪6后自动将无人机所处的位置和姿态校正，升降平台推动智能停机坪6在一定高度范围内实现升降利于无人机的起飞或着陆。
进一步改进地，如图2所示：智能停机坪6某边中心处外侧与机库箱体内腔的空隙处设置有智能机械手5，智能机械手5执行末端设置有抓手501，智能机械手5和抓手501由智能机械手系统705控制，在智能机械手5两侧、机库箱体的内壁与智能停机坪6的空隙间分别设置有电池存放单元4和挂载库8，电池存放单元4中安装有充满电的电池，挂载库8包含无人机需要的场景应用模块挂载，智能机械手5精准运动定位对着陆在智能停机坪6上的无人机实现电池和挂载更换。
进一步改进地，如图3所示：机库箱体顶部敞开处设置有扇机库门305，机库门305与两组库门启闭机构306形成固定联接，两组库门启闭机构306分别设置在机库箱体内壁与智能停机坪6的空隙间，库门启闭机构306具有动力源，启动动力源则库门启闭机构306推动两扇机库门305向外翻转开启机库门305或向内翻转关闭机库门305，机库门305闭合时，机库门305之间、机库门305与机库箱体顶部之间均形成密封的防水结构。
进一步改进地，如图3-5所示：机库门305闭合时，机库门305之间形成一定坡度的人字形“屋脊”结构，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，放飞无人机或无人机执飞完成回库时，全天候智能机库3顶部机库门305能智能开启和闭合。
进一步改进地，如图1所示：外部环境监测站1自行检测和评估机库现场的实时气候环境，并具有雷电保护，遇环境因素突变，智能机库系统能自行判断决定低空无人飞行器适宜降落机库还是迫降机库外的备用停机坪。
进一步改进地，如图1所示：全天候智能机库3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，全天候智能机库3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。
进一步改进地，如图5所示：恒温系统704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，如图5所示：备用停机坪周围加装有一定高度的高强度防护网，能保护大风环境下降落在备用停机坪里的无人机安全。
进一步改进地，如图5所示：机库智能控制系统703包含中央控制及数据处理系统、机库门驱动、智能停机平台系统、充电单元、机库监测、故障警报和应急处理等，无人机集控系统702包含无人机飞控系统和数据链路，所有的控制模块电源均来自供电单元701。
进一步改进地，如图5所示：机库智能控制系统703内部的机库门驱动、智能停机平台系统、充电单元、机库监测、故障警报和应急处理等与中央控制及数据处理系统内部实现通讯及数据互传，机库智能控制系统703通过通讯接口获取外部环境监测站1的环境监测数据。
进一步改进地，如图5所示：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，恒温系统和智能机械手系统705与机库智能控制系统703内部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。
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 (15)
1.一种无人飞行器全天候不间断保障载体，包括：外部环境监测站(1)、外部独立能源站(2)、全天候智能机库(3)和备用停机坪，其特征在于：所述全天候智能机库(3)包括积木式机库框架(301)、墙板(302)、底板(303)、底角支承(304)、机库门(305)、库门启闭机构(306)、电池存放单元(4)、智能机械手(5)、智能停机坪(6)、机库智能控制集成(7)和挂载库(8)，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)、智能机械手系统(705)；
所述外部环境监测站(1)包括综合气象监测单元、避雷装置、天线集成单元、外部照明、外部环境评估检测单元和影像监控，所述外部独立能源站(2)包括太阳能发电站和风能发电站，适宜无电网供电地区正常工作。
2.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：所述积木式机库框架(301)包含一个底面框架和四个立面框架，所述底面框架内嵌装底板(303)，所述立面框架内嵌装墙板(302)形成顶面开口其余包括底面和四个立面封闭的内腔组成顶部敞开的机库箱体，所述机库箱体底部设置有底角支承(304)，所述底角支承(304)包含牛眼装置和固定调高装置，所述牛眼装置使机库安装移位方便，所述固定调高装置精确调节机库安装精度并使其位置固定。
3.根据权利要求2所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：所述积木式机库框架(301)还包含梁和立柱，所述立柱和所述梁的长度可任意截取，快速组装成不同尺寸的全天候智能机库(3)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1所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：所述智能停机坪(6)上表面设置有自动对中装置，其下部设置有升降平台，所述自动对中装置在无人机着陆到智能停机坪(6)后自动将无人机所处的位置和姿态校正，所述升降平台推动智能停机坪(6)在一定高度范围内实现升降利于无人机的起飞或着陆。
5.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：所述智能停机坪(6)某边中心处外侧与所述机库箱体内腔的空隙处设置有智能机械手(5)，所述智能机械手(5)执行末端设置有抓手(501)，所述智能机械手(5)和抓手(501)由智能机械手系统(705)控制，在所述智能机械手(5)两侧、机库箱体的内壁与智能停机坪(6)的空隙间分别设置有电池存放单元(4)和挂载库(8)，所述电池存放单元(4)中安装有充满电的电池，所述挂载库(8)包含无人机需要的场景应用模块挂载，所述智能机械手(5)精准运动定位对着陆在智能停机坪(6)上的无人机实现电池和挂载更换。
6.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：所述机库箱体顶部敞开处设置有两扇机库门(305)，所述机库门(305)与两组库门启闭机构(306)形成固定联接，两组所述库门启闭机构(306)分别设置在机库箱体内壁与智能停机坪(6)的空隙间，所述库门启闭机构(306)具有动力源，启动所述动力源则库门启闭机构(306)推动两扇机库门(305)向外翻转开启机库门(305)或向内翻转关闭机库门(305)，所述机库门(305)闭合时，机库门(305)之间、机库门(305)与机库箱体顶部之间均形成密封的防水结构。
7.根据权利要求6所述的一种全天候智能机库，其特征在于：所述机库门(305)闭合时，机库门(305)之间形成一定坡度的人字形“屋脊”结构，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，放飞无人机或无人机执飞完成回库时，全天候智能机库(3)顶部机库门(305)能智能开启和闭合。
8.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：所述外部环境监测站(1)自行检测和评估机库现场的实时气候环境，并具有雷电保护，遇环境因素突变，智能机库系统能自行判断决定低空无人飞行器适宜降落机库还是迫降机库外的备用停机坪。
9.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：所述全天候智能机库(3)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，全天候智能机库(3)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。
10.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：所述恒温系统(704)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。
11.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：所述备用停机坪周围加装有一定高度的高强度防护网，能保护大风环境下降落在备用停机坪里的无人机安全。
12.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：所述机库智能控制系统(703)包含中央控制及数据处理系统、机库门驱动、智能停机平台系统、充电单元、机库监测、故障警报和应急处理等，所述无人机集控系统(702)包含无人机飞控系统和数据链路，所有的控制模块电源均来自供电单元(701)。
13.根据权利要求12所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：所述机库智能控制系统(703)内部的机库门驱动、智能停机平台系统、充电单元、机库监测、故障警报和应急处理等与所述中央控制及数据处理系统内部实现通讯及数据互传，所述机库智能控制系统(703)通过通讯接口获取所述外部环境监测站(1)的环境监测数据。
14.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：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。
15.根据权利要求1所述的一种无人飞行器全天候不间断保障载体，其特征在于：所述智能机械手系统(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。
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