CN111948461A - 基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置及方法 - Google Patents

基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置，包括多旋翼无人机和电磁辐射检测装置，电磁辐射检测装置由电磁辐射检测控制器及与其相连接的BD/GPS定位模块、第一、第二、第三、第四电磁辐射检测仪及探头、第一、第二无线传输模块组成，多旋翼无人机上设置有分别驱使第一、第二、第三和第四电磁辐射检测仪及探头上的探头伸出和缩回的第一电机、第二电机、第三电机和第四电机。本发明的电磁辐射检测装置及方法，实现了在不同高度的空间对近场区及远场区对多个频段的电磁辐射复合检测，并将电磁辐射超出国标《GB8702‑2014电磁环境控制限值》限制的检测点标记出来，并产生报警信息。

Description

基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种电磁辐射检测装置及方法，更具体的说，尤其涉及一种基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置及方法。
背景技术
5G技术开始应用及推广，多个频段的天线广泛应用，国标《GB8702-2014电磁环境控制限值》对空间环境的电磁辐射限制做出了严格规定。由于空间环境内存在着广播电视信号，2G、3G、4G、5G手机信号，高频雷达信号，以及输变电站和输电线工频信号等，想要对周围环境中电磁信号进行全面检测，则要求电磁辐射检测仪具有多频段无线电信号的接收能力。譬如，想要对2G、3G、4G、5G手机基站共用一个发射塔的情形，要想对发射塔周围环境中的电磁辐射信号进行全面检测，则就要求检测仪具备2G、3G、4G、5G手机信号的接收能力。本检测装置与方法可满足《GB8702-2014电磁环境控制限值》的检测要求，并可以在不同高度的空间对近场区及远场区对多个频段进行复合式检测。主要检测范围为1Hz-300GHz。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置及方法。
本发明的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置，包括多旋翼无人机和电磁辐射检测装置，多旋翼无人机上设置有控制器飞行的飞行控制器，电磁辐射检测装置设置于多旋翼无人机上；其特征在于：所述电磁辐射检测装置由电磁辐射检测控制器及与其相连接的BD/GPS定位模块、第一电磁辐射检测仪及探头、第二电磁辐射检测仪及探头、第三电磁辐射检测仪及探头、第四电磁辐射检测仪及探头、第一无线传输模块和第二无线传输模块组成，电磁辐射检测控制器由微控制器构成，多旋翼无人机上设置有分别驱使第一、第二、第三和第四电磁辐射检测仪及探头上的探头伸出和缩回的第一电机、第二电机、第三电机和第四电机；第一、第二、第三和第四电机经电机驱动模块与微控制器的输出端相连接；
微控制器经BD/GPS定位模块获取电磁辐射检测装置所处的定理位置坐标信息，经第一电磁辐射检测仪及探头获取广播电视发射天线、卫星发射天线、工业射频炉以及2G、3G、4G手机天线所产生的电磁辐射信号，经第二电磁辐射检测仪及探头获取低频雷达、卫星发射天线以及4G、5G手机天线所产生的电磁辐射信号，经第三电磁辐射检测仪及探头获取高频雷达产生的电磁辐射信号，经第四电磁辐射检测仪及探头获取输变电站、输变电线产生的电磁辐射信号，经第一无线传输模块或第二无线传输模块将采集的电磁辐射信号发送至地面控制及数据处理中心；所述第一无线传输模块使用3GHz及以下频段传输数据，第二无线传输模块使用3GHz以上频段传输数据。
本发明的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置，所述多旋翼无人机上设置有与微控制器相连接的第一测距仪和第二测距仪，微控制器经第一测距仪测量多旋翼无人机距离参考点的水平距离以及多旋翼无人机距离参考点的竖向高度，经第二测距仪测量多旋翼无人机距离地面的高度。
本发明的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置，所述多旋翼无人机上设置有普通摄像头或全向摄像头，如果为普通摄像头其数量为4个，4个普通摄像头均匀分布于壳体的四周，如果为全向摄像头其数量为1个，全向摄像头设置于壳体的顶端；微控制器经普通摄像头或全向摄像头采集外界的图像信息。
本发明的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置，第一电磁辐射检测仪及探头的检测频段为0.1MHz～3GHz，第二电磁辐射检测仪及探头的检测频段为3GHz～15GHz，第三电磁辐射检测仪及探头的检测频段为15GHz～300GHz，第四电磁辐射检测仪及探头的检测频段为1Hz～0.1MHz；所述第一无线传输模块使用3GHz以下频段传输数据，第二无线传输模块使用3GHz以上频段传输数据。
本发明的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置，所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均通过丝杠与螺母螺纹配合组成的传动副，分别驱使第一电磁辐射检测仪及探头、第二电磁辐射检测仪及探头、第三电磁辐射检测仪及探头、第四电磁辐射检测仪及探头运动。
本发明的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置的检测方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：
a).确定检测范围和路径，根据待检测辐射源的类型和所处位置，规划出电磁辐射检测的范围和路径，以控制多旋翼无人机按照规划路径飞行；
b).获取地理位置信息，多旋翼无人机沿规划路径每飞行一段距离，按照步骤c)至步骤f)进行一次电磁辐射检测，每进行一次检测则根据BD/GPS定位模块获取检测点的地理位置坐标信息；
c).第一探头采集电磁辐射，如果需要第一电磁辐射检测仪及探头进行检测，则微控制驱使其上的探头伸出，其余探头缩回，进行电磁辐射信号的检测，并将检测数据保存；
d).第二探头采集电磁辐射，如果需要第二电磁辐射检测仪及探头进行检测，则微控制驱使其上的探头伸出，其余探头缩回，进行电磁辐射信号的检测，并将检测数据保存；
e).第三探头采集电磁辐射，如果需要第三电磁辐射检测仪及探头进行检测，则微控制驱使其上的探头伸出，其余探头缩回，进行电磁辐射信号的检测，并将检测数据保存；
f).第四探头采集电磁辐射，如果需要第四电磁辐射检测仪及探头进行检测，则微控制驱使其上的探头伸出，其余探头缩回，进行电磁辐射信号的检测，并将检测数据保存；
g).图像采集，微控制器经普通摄像头或全向摄像头采集周围的图像数据，并将图像数据进行保存；
h).数据传输和处理，微控制器将采集的当前检测点的电磁辐射数据、地理位置坐标数据、图像数据传输至地面控制及数据处理中心，由地面控制及数据处理中心对数据进行存储、分析和处理，判断是否存在检测点的电磁辐射值超出国标《GB8702-2014电磁环境控制限值》规定的限值，如果存在，则给出报警信息，并给出超限值检测点的电磁辐射值、地理位置坐标。
本发明的有益效果是：本发明的电磁辐射检测装置及方法，通过在多旋翼无人机上设置由电磁辐射检测控制器、4个电磁辐射检测以及探头、无线传输模块、BD/GPS定位模块以及摄像头组成的电磁辐射检测装置，在多旋翼无人机在规划的路径上飞行进行电磁辐射检测的过程中，微控制器经BD/GPS定位模块、摄像头获取检测点的地理位置坐标和图像数据，通过驱使相应的探头伸出可实现对广播电视发射天线、卫星发生天线、雷达、输变电站（线）以及2G、3G、4G、5G手机天线等所发出的电磁辐射信号进行检测，并将检测点的电磁辐射数据、地理位置坐标和图像数据发送至地面控制及数据处理中心，地面控制及数据处理中心通过对数据的存储、处理和分析，并将电磁辐射超出国标《GB8702-2014电磁环境控制限值》限制的检测点标记出来，并产生报警信息，实现了在不同高度的空间对近场区及远场区对多个频段的电磁辐射复合检测。
附图说明
图1为本发明的电磁辐射检测装置的俯视图；
图2为本发明的电磁辐射检测装置的主视图；
图3为本发明的电磁辐射检测装置的局部放大图；
图4为本发明的电磁辐射检测装置的电路原理图。
图中：1多旋翼无人机，2飞行控制器，3电磁辐射检测控制器，4第一电磁辐射检测仪及探头，5第二电磁辐射检测仪及探头，6第三电磁辐射检测仪及探头，7第四电磁辐射检测仪及探头，8第一无线传输模块，9第二无线传输模块，10第一电机，11第二电机，12第三电机，13第四电机，14 BD/GPS定位模块，15第一测距仪，16第二测距仪，17普通摄像头，18全向摄像头，19微控制器，20电机驱动模块，21探头。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，分别给出了本发明的电磁辐射检测装置的俯视图和主视图，其由多旋翼无人机1及设置于其上的电磁辐射检测装置组成，多旋翼无人机1上设置有飞行控制器2，飞行控制器2用于控制多旋翼无人机1的飞行。电磁辐射检测装置设置于多旋翼无人机1上。电磁辐射检测装置由电磁辐射检测控制器3及与其相连接的BD/GPS定位模块14、第一测距仪15、第二测距仪16、普通摄像头17或全向摄像头18、第一电磁辐射检测仪及探头4、第二电磁辐射检测仪及探头5、第三电磁辐射检测仪及探头6、第四电磁辐射检测仪及探头7、第一无线传输模块8和第二无线传输模块9、第一电机10、第二电机11、第三电机12和第四电机13组成。
如图4所示，给出了本发明的电磁辐射检测装置的电路原理图，电磁辐射检测控制器3由微控制器19组成，微控制器19具有信号采集、数据运算和控制输出的作用，微控制器19经BD/GPS定位模块14获取检测点的地理位置坐标数据，经普通摄像头17或全向摄像头18获取周围的图像数据，经第一测距仪15对多旋翼无人机1相对于参考点的水平距离进行校正，经第二测距仪16对多旋翼无人机1相对于参考点的竖向高度进行校正。如果为普通摄像头17其数量为4个，4个普通摄像头17均匀分布于壳体的四周，如果为全向摄像头18其数量为1个，全向摄像头18设置于壳体的顶端。
微控制器19经第一电磁辐射检测仪及探头4获取广播电视发射天线、卫星发射天线、工业射频炉以及2G、3G、4G手机天线所产生的电磁辐射信号，经第二电磁辐射检测仪及探头5获取低频雷达、卫星发射天线以及4G、5G手机天线所产生的电磁辐射信号，经第三电磁辐射检测仪及探头6获取高频雷达产生的电磁辐射信号，经第四电磁辐射检测仪及探头7获取输变电站、输变电线产生的电磁辐射信号。微控制器19经相应的电磁辐射检测仪及探头获取了检测点的电磁辐射信号后，经第一无线传输模块8或第二无线传输模块9将采集的电磁辐射信号发送至地面控制及数据处理中心。其中，第一无线传输模块8使用3GHz及以下频段传输数据，第二无线传输模块9使用3GHz以上频段传输数据。
所示的第一电机10、第二电机11、第三电机12和第四电机13经电机驱动模块20与微控制器19的输出端口相连接，微控制器19经第一电机10、第二电机11、第三电机12和第四电机13分别驱使第一电磁辐射检测仪及探头4、第二电磁辐射检测仪及探头5、第三电磁辐射检测仪及探头6、第四电磁辐射检测仪及探头7上的探头21伸出或缩回，如图3所示，给出了本发明的电磁辐射检测装置的局部放大图，微控制器19经电机可驱使相应的电磁辐射检测仪及探头上的探头21伸出或缩回，探头21伸出后其可进行电磁辐射检测，缩回的探头21不进行电磁辐射的检测。
第一电磁辐射检测仪及探头4的检测频段为0.1MHz～3GHz，第二电磁辐射检测仪及探头5的检测频段为3GHz～15GHz，第三电磁辐射检测仪及探头6的检测频段为15GHz～300GHz，第四电磁辐射检测仪及探头7的检测频段为1Hz～0.1MHz；所第一无线传输模块8使用3GHz以下频段传输数据，第二无线传输模块9使用3GHz以上频段传输数据。
本发明的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置的检测方法，通过以下步骤来实现：
a).确定检测范围和路径，根据待检测辐射源的类型和所处位置，规划出电磁辐射检测的范围和路径，以控制多旋翼无人机按照规划路径飞行；
b).获取地理位置信息，多旋翼无人机沿规划路径每飞行一段距离，按照步骤c)至步骤f)进行一次电磁辐射检测，每进行一次检测则根据BD/GPS定位模块获取检测点的地理位置坐标信息；
c).第一探头采集电磁辐射，如果需要第一电磁辐射检测仪及探头进行检测，则微控制驱使其上的探头伸出，其余探头缩回，进行电磁辐射信号的检测，并将检测数据保存；
d).第二探头采集电磁辐射，如果需要第二电磁辐射检测仪及探头进行检测，则微控制驱使其上的探头伸出，其余探头缩回，进行电磁辐射信号的检测，并将检测数据保存；
e).第三探头采集电磁辐射，如果需要第三电磁辐射检测仪及探头进行检测，则微控制驱使其上的探头伸出，其余探头缩回，进行电磁辐射信号的检测，并将检测数据保存；
f).第四探头采集电磁辐射，如果需要第四电磁辐射检测仪及探头进行检测，则微控制驱使其上的探头伸出，其余探头缩回，进行电磁辐射信号的检测，并将检测数据保存；
g).图像采集，微控制器经普通摄像头或全向摄像头采集周围的图像数据，并将图像数据进行保存；
h).数据传输和处理，微控制器将采集的当前检测点的电磁辐射数据、地理位置坐标数据、图像数据传输至地面控制及数据处理中心，由地面控制及数据处理中心对数据进行存储、分析和处理，判断是否存在检测点的电磁辐射值超出国标《GB8702-2014电磁环境控制限值》规定的限值，如果存在，则给出报警信息，并给出超限值检测点的电磁辐射值、地理位置坐标。
数据处理及评价，对可选频的情况完全使用GB8702-2014提供的方法；对不可选频的情况，各频段限值均取最小值。

Claims (6)

1.一种基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置，包括多旋翼无人机（1）和电磁辐射检测装置，多旋翼无人机上设置有控制器飞行的飞行控制器（2），电磁辐射检测装置设置于多旋翼无人机上；其特征在于：所述电磁辐射检测装置由电磁辐射检测控制器（3）及与其相连接的BD/GPS定位模块（14）、第一电磁辐射检测仪及探头（4）、第二电磁辐射检测仪及探头（5）、第三电磁辐射检测仪及探头（6）、第四电磁辐射检测仪及探头（7）、第一无线传输模块（8）和第二无线传输模块（9）组成，电磁辐射检测控制器由微控制器（19）构成，多旋翼无人机上设置有分别驱使第一、第二、第三和第四电磁辐射检测仪及探头上的探头伸出和缩回的第一电机（10）、第二电机（11）、第三电机（12）和第四电机（13）；第一、第二、第三和第四电机经电机驱动模块（20）与微控制器的输出端相连接；
微控制器经BD/GPS定位模块获取电磁辐射检测装置所处的定理位置坐标信息，经第一电磁辐射检测仪及探头获取广播电视发射天线、卫星发射天线、工业射频炉以及2G、3G、4G手机天线所产生的电磁辐射信号，经第二电磁辐射检测仪及探头获取低频雷达、卫星发射天线以及4G、5G手机天线所产生的电磁辐射信号，经第三电磁辐射检测仪及探头获取高频雷达产生的电磁辐射信号，经第四电磁辐射检测仪及探头获取输变电站、输变电线产生的电磁辐射信号，经第一无线传输模块或第二无线传输模块将采集的电磁辐射信号发送至地面控制及数据处理中心；所述第一无线传输模块使用3GHz及以下频段传输数据，第二无线传输模块使用3GHz以上频段传输数据。
2.根据权利要求1所述的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置，其特征在于：所述多旋翼无人机（1）上设置有与微控制器（19）相连接的第一测距仪（15）和第二测距仪（16），微控制器经第一测距仪测量多旋翼无人机距离参考点的水平距离以及多旋翼无人机距离参考点的竖向高度，经第二测距仪测量多旋翼无人机距离地面的高度。
3.根据权利要求1或2所述的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置，其特征在于：所述多旋翼无人机（1）上设置有普通摄像头（17）或全向摄像头（18），如果为普通摄像头其数量为4个，4个普通摄像头均匀分布于壳体的四周，如果为全向摄像头其数量为1个，全向摄像头设置于壳体的顶端；微控制器（19）经普通摄像头或全向摄像头采集外界的图像信息。
4.根据权利要求1或2所述的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置，其特征在于：第一电磁辐射检测仪及探头（4）的检测频段为0.1MHz～3GHz，第二电磁辐射检测仪及探头（5）的检测频段为3GHz～15GHz，第三电磁辐射检测仪及探头（6）的检测频段为15GHz～300GHz，第四电磁辐射检测仪及探头（7）的检测频段为1Hz～0.1MHz；所述第一无线传输模块（8）使用3GHz以下频段传输数据，第二无线传输模块（9）使用3GHz以上频段传输数据。
5.根据权利要求1或2所述的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置，其特征在于：所述第一电机（10）、第二电机（11）、第三电机（12）和第四电机（13）均通过丝杠与螺母螺纹配合组成的传动副，分别驱使第一电磁辐射检测仪及探头（4）、第二电磁辐射检测仪及探头（5）、第三电磁辐射检测仪及探头（6）、第四电磁辐射检测仪及探头（7）运动。
6.一种基于权利要求1所述的基于无人机智能飞行轨迹控制的电磁辐射检测装置的检测方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：
a).确定检测范围和路径，根据待检测辐射源的类型和所处位置，规划出电磁辐射检测的范围和路径，以控制多旋翼无人机按照规划路径飞行；
b).获取地理位置信息，多旋翼无人机沿规划路径每飞行一段距离，按照步骤c)至步骤f)进行一次电磁辐射检测，每进行一次检测则根据BD/GPS定位模块获取检测点的地理位置坐标信息；
c).第一探头采集电磁辐射，如果需要第一电磁辐射检测仪及探头进行检测，则微控制驱使其上的探头伸出，其余探头缩回，进行电磁辐射信号的检测，并将检测数据保存；
d).第二探头采集电磁辐射，如果需要第二电磁辐射检测仪及探头进行检测，则微控制驱使其上的探头伸出，其余探头缩回，进行电磁辐射信号的检测，并将检测数据保存；
e).第三探头采集电磁辐射，如果需要第三电磁辐射检测仪及探头进行检测，则微控制驱使其上的探头伸出，其余探头缩回，进行电磁辐射信号的检测，并将检测数据保存；
f).第四探头采集电磁辐射，如果需要第四电磁辐射检测仪及探头进行检测，则微控制驱使其上的探头伸出，其余探头缩回，进行电磁辐射信号的检测，并将检测数据保存；
g).图像采集，微控制器经普通摄像头或全向摄像头采集周围的图像数据，并将图像数据进行保存；
h).数据传输和处理，微控制器将采集的当前检测点的电磁辐射数据、地理位置坐标数据、图像数据传输至地面控制及数据处理中心，由地面控制及数据处理中心对数据进行存储、分析和处理，判断是否存在检测点的电磁辐射值超出国标《GB8702-2014电磁环境控制限值》规定的限值，如果存在，则给出报警信息，并给出超限值检测点的电磁辐射值、地理位置坐标。
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