CN112672323A - 一种无人机组网飞行系统以及运用该系统的无人机远程通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的属于无人机技术领域，具体为一种无人机组网飞行系统以及运用该系统的无人机远程通信方法，包括地面飞行主机和通讯中继僚机以及与地面飞行主机和通讯中继僚机进行无线通讯的服务器；地面飞行主机的数量为若干组，便于多节点传输和设备换班接续，若干组地面飞行主机的电路结构均相同。本发明采用通讯中继僚机和地面飞行主机换班的方式实现远距离和长航时的巡航和动态监视，通讯中继僚机不受地面飞行主机信号限制，可对飞行数传信号和图传信号进行增强和中继，另外对授权的图传信号进行接受和数据处理，实现目标的识别和地物目标的判读，支持多路无人机的同时中继，扩大的巡检、搜查、执法、搜救的范围，带来更好的使用前景。

Description

一种无人机组网飞行系统以及运用该系统的无人机远程通信 方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种无人机组网飞行系统以及运用该系统的无人机远程通信方法。

背景技术

无人机即无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。从技术角度定义可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等，与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点，由于相比较有人驾驶飞机，无人机更具高效性、安全性，所以广泛运用于各种巡检活动中。但是现有的巡检无人机飞行时间有限，而且控制信号和图传数据的传输是有局限性的，不便于开展远程、长距离巡视。为此，我们提出一种无人机组网飞行系统以及运用该系统的无人机远程通信方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机组网飞行系统以及运用该系统的无人机远程通信方法，以解决上述背景技术中提出的飞行时间有限，有局限性的，不便于开展远程、长距离巡视的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人机组网飞行系统，包括地面飞行主机和通讯中继僚机，所述地面飞行主机的数量为若干组，便于多节点传输和设备换班接续，若干组所述地面飞行主机的电路结构均相同，所述通讯中继僚机的数量根据信号传输距离和主机的飞行航程确定。

优选地，所述通讯中继僚机包括用于维持通讯网络稳定时延控制系统、用于控制电量的电量管理系统、用于实现任务交接配对控制系统、用于控制接力飞行的轮换控制系统、飞行控制系统和信号中继模块。

优选地，所述信号中继模块包括全向天线、信号增强器、信号校验控制器、信号接收器、数据接收器和数据处理器。

优选地，所述地面飞行主机和通讯中继僚机通过地面中继通讯进行无线通讯。

一种无人机组网飞行系统以及运用该系统的无人机远程通信方法，包括以下步骤：

步骤1：所述地面飞行主机、通讯中继僚机在组建通信网络的过程中，必要时可以将地面中继通讯节点同步接入网络，组建蜂窝状通讯链路；

步骤2：划定通讯线路和巡检线路，无人机组网飞行系统根据信号传输距离和地面飞行主机的飞行航程确定通讯中继僚机的数量和悬停位置；

步骤3：所述通讯中继僚机起飞，到达所述地面飞行主机航线的两侧和巡航区域的悬停点后，地面飞行主机与通讯中继僚机进行通信测试，等到通讯中继僚机的控制信号和数据通道与地面飞行主机连接畅通之后，地面飞行主机起飞沿航线到达制定区域开始航线飞行；

步骤4：所述通讯中继僚机实时计算电量、悬停的时间、返航的时间和替代机到悬停点的位置，当所述通讯中继僚机电量不足的时候，系统自动指派一架替换所述通讯中继僚机起飞前往替换；所述地面飞行主机电量不足，替代所述地面飞行主机接替前往现场替换，并将任务自动接管，以此系统实现所述通讯中继僚机和所述地面飞行主机的交替工作，直到巡航工作结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种无人机组网飞行系统以及运用该系统的无人机远程通信方法，设置合理，采用通讯中继僚机和地面飞行主机换班的方式实现远距离和长航时的巡航和动态监视，通讯中继僚机不受地面飞行主机信号限制，可对飞行数传信号和图传信号进行增强和中继，另外对授权的图传信号进行接受和数据处理，实现目标的识别和地物目标的判读，支持多路无人机的同时中继，扩大的巡检、搜查、执法、搜救的范围，带来更好的使用前景。

附图说明

图1为本发明无人机组网飞行系统原理框图；

图2为本发明运用无人机组网飞行系统的无人机远程通信方法排布示意图。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种无人机组网飞行系统，包括地面飞行主机和通讯中继僚机，所述地面飞行主机的数量为若干组，若干组地面飞行主机的电路结构均相同，便于多节点传输和设备换班接续，若干组所述地面飞行主机的电路结构均相同，所述通讯中继僚机的数量根据信号传输距离和主机的飞行航程确定。

所述通讯中继僚机包括用于维持通讯网络稳定时延控制系统、用于控制电量的电量管理系统、用于实现任务交接配对控制系统、用于控制接力飞行的轮换控制系统、飞行控制系统和信号中继模块。

所述信号中继模块包括全向天线、信号增强器、信号校验控制器、信号接收器、数据接收器和数据处理器。

所述地面飞行主机和通讯中继僚机通过地面中继通讯进行无线通讯。

通讯中继僚机可将无人机控制信号扩展到100千米，传输延迟控制在1.2秒以内，在巡检过程中，信号接收器将收到的信号通过信号校验控制器，自身的控制信号传输到飞行控制系统，其它无人机的数传和图传信号接入信号增强器放大信号通过全向天线对外广播，同时通过数据接收器和数据处理器对许可的的图传数据进行接收、存储和分析，信号中继部分也可以单独部署在地面，形成无人机飞行地面中继网络；电量管理系统对飞行控制系统的飞行状态进行评估，如果电量不足，轮换控制系统向备用机发送起飞指令到达指定的飞行地点，通过配对控制系统实现任务的交接，如果是因为主飞行器发生变化导致信号减弱，则轮换控制系统向飞行控制系统发送飞行指令，向主飞行器靠近或者启动备用飞行器进行多机接力飞行。

一种无人机组网飞行系统以及运用该系统的无人机远程通信方法，包括以下步骤：

步骤1：所述地面飞行主机、通讯中继僚机在组建通信网络的过程中，必要时可以将地面中继通讯节点同步接入网络，组建蜂窝状通讯链路；

步骤2：划定通讯线路和巡检线路，无人机组网飞行系统根据信号传输距离和地面飞行主机的飞行航程确定通讯中继僚机的数量和悬停位置；

步骤3：所述通讯中继僚机起飞，到达所述地面飞行主机航线的两侧和巡航区域的悬停点后，地面飞行主机与通讯中继僚机进行通信测试，等到通讯中继僚机的控制信号和数据通道与地面飞行主机连接畅通之后，地面飞行主机起飞沿航线到达制定区域开始航线飞行；

步骤4：所述通讯中继僚机实时计算电量、悬停的时间、返航的时间和替代机到悬停点的位置，当所述通讯中继僚机电量不足的时候，系统自动指派一架替换所述通讯中继僚机起飞前往替换；所述地面飞行主机电量不足，替代所述地面飞行主机接替前往现场替换，并将任务自动接管，以此系统实现所述通讯中继僚机和所述地面飞行主机的交替工作，直到巡航工作结束。

本发明采用通讯中继僚机和地面飞行主机换班的方式实现远距离和长航时的巡航和动态监视，通讯中继僚机不受地面飞行主机信号限制，可对飞行数传信号和图传信号进行增强和中继，另外对授权的图传信号进行接受和数据处理，实现目标的识别和地物目标的判读，支持多路无人机的同时中继，扩大的巡检、搜查、执法、搜救的范围，带来更好的使用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种无人机组网飞行系统，其特征在于：包括地面飞行主机和通讯中继僚机，所述地面飞行主机的数量为若干组，便于多节点传输和设备换班接续，若干组所述地面飞行主机的电路结构均相同，所述通讯中继僚机的数量根据信号传输距离和主机的飞行航程确定。

2.根据权利要求1所述的一种无人机组网飞行系统，其特征在于：所述通讯中继僚机包括用于维持通讯网络稳定时延控制系统、用于控制电量的电量管理系统、用于实现任务交接配对控制系统、用于控制接力飞行的轮换控制系统、飞行控制系统和信号中继模块。

3.根据权利要求2所述的一种无人机组网飞行系统，其特征在于：所述信号中继模块包括全向天线、信号增强器、信号校验控制器、信号接收器、数据接收器和数据处理器。

4.根据权利要求1所述的一种无人机组网飞行系统，其特征在于：所述地面飞行主机和通讯中继僚机通过地面中继通讯进行无线通讯。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种无人机组网飞行系统以及运用该系统的无人机远程通信方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：所述地面飞行主机、通讯中继僚机在组建通信网络的过程中，必要时可以将地面中继通讯节点同步接入网络，组建蜂窝状通讯链路；

步骤2：划定通讯线路和巡检线路，无人机组网飞行系统根据信号传输距离和地面飞行主机的飞行航程确定通讯中继僚机的数量和悬停位置；

步骤3：所述通讯中继僚机起飞，到达所述地面飞行主机航线的两侧和巡航区域的悬停点后，地面飞行主机与通讯中继僚机进行通信测试，等到通讯中继僚机的控制信号和数据通道与地面飞行主机连接畅通之后，地面飞行主机起飞沿航线到达制定区域开始航线飞行；

步骤4：所述通讯中继僚机实时计算电量、悬停的时间、返航的时间和替代机到悬停点的位置，当所述通讯中继僚机电量不足的时候，系统自动指派一架替换所述通讯中继僚机起飞前往替换；所述地面飞行主机电量不足，替代所述地面飞行主机接替前往现场替换，并将任务自动接管，以此系统实现所述通讯中继僚机和所述地面飞行主机的交替工作，直到巡航工作结束。

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