CN112977824A - 一种便于单兵携带具备侦查与打击功能的无人机系统及方法 - Google Patents

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黄汉桥
罗景琳
郭行
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杨亚博
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Abstract

本发明公开了一种便于单兵携带具备侦查与打击功能的无人机系统及方法，包括机身，机身的一端可拆卸式安装有机臂主承力座，另一端可拆卸式安装有可更换载荷舱，机身内部设有电源；机臂主承力座上环布安装有多个机臂固定座，每个机臂固定座上均铰接有一个可折叠机臂，可折叠机臂的尾端设有螺旋桨，机身侧面对应每个可折叠机臂均设有一个收容槽；机臂主承力座上方可拆卸式安装有控制舱，控制舱内设有GPS接收模块和飞行控制模块，电源、螺旋桨、GPS接收模块均与飞行控制模块连接。本发明结构简单、携带方便，适用于环境复杂、遮蔽物密集的作战场景中，显著提高了单兵的战场态势感知、信息处理、远程精确强力伤杀、协同作战和野外生存等综合作战能力。

Description

一种便于单兵携带具备侦查与打击功能的无人机系统及方法
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种便于单兵携带具备侦查与打击功能的无人机系统及方法。
背景技术
传统的空军歼击机、陆航攻击直升机、察打一体无人机等空中平台载弹量有限，装备的制导导弹、AKD9/AKD10等制导弹药价格昂贵，高精度打击敌作战人员目标的效费比低，同时受敌方便携式防空导弹威胁大；陆军火炮系统等大型地面装备运输和转移困难，主要采取直瞄打击方式，难以对敌反斜面目标实施高精度打击，我陆军进行山地作战的武器装备和手段不足；我军坦克、装甲车，牵引式、自行火炮系统等补给保障困难，大型弹药或装备部件的运输投送手段不足，对部队持续作战能力影响较大，相对来讲，单兵武器装备的运输投送更加便利；传统单兵武器射程短(1km以内)、打击精度差、弹道基本平直、使用方式单一、毁伤能力不足，难以应对视野外的隐蔽目标或坚固防御阵地后的反斜面目标。
现阶段单兵携带无人机主要以小型可折叠机翼固定翼为主，一般情况下采用弹射发射方式，之后利用无人机地面站或遥控器对该无人机进行遥控飞行，以达到侦查目标或攻击特定目标的目的，而由于固定翼飞机本身的结构特点，很难做到小型化或足够便携，而以多旋翼为飞行原理的旋翼机，又往往面临旋翼机臂展过大导致无法将整体体积进行有效缩减而不便携；因此急需一种便于单兵携带具备侦查与打击功能的无人机系统。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种便于单兵携带具备侦查与打击功能的无人机系统及方法。
本发明公开了一种便于单兵携带具备侦查与打击功能的无人机系统，包括机身，所述机身的一端可拆卸式安装有机臂主承力座，另一端可拆卸式安装有可更换载荷舱，所述机身内部设有电源；
所述机臂主承力座上环布安装有多个机臂固定座，每个所述机臂固定座上均铰接有一个可折叠机臂，所述可折叠机臂的尾端设有螺旋桨，所述机身侧面对应每个所述可折叠机臂均设有一个收容槽；
所述机臂主承力座上方可拆卸式安装有控制舱，所述控制舱内设有GPS接收模块和飞行控制模块，所述电源、所述螺旋桨、所述GPS接收模块均与所述飞行控制模块连接。
作为本发明的进一步改进，所述机身为碳纤维圆柱体，多个所述可折叠机臂嵌入所述收容槽后与所述机身形成一完整的圆柱体；
所述机身上设有无人机图像传输及控制数据传输共形天线，所述共形天线与所述飞行控制模块连接。
作为本发明的进一步改进，所述机臂主承力座置于所述机身上端，且通过螺栓与所述机身连接在一起；
多个所述机臂固定座环布安装在所述机臂主承力座下部，每个所述机臂固定座上均通过旋转铰链与所述可折叠机臂连接。
作为本发明的进一步改进，每个所述可折叠机臂与所述机臂固定座连接的一端均设有玻珠凹槽，每个所述机臂固定座上均设有与所述玻珠凹槽配合的玻珠；
多个所述可折叠机臂向上展开后，所述玻珠置于所述玻珠凹槽内，实现所述可折叠机臂的固定。
作为本发明的进一步改进，每个所述可折叠机臂的尾端上部均安装有无刷直流动力电机，所述无刷直流动力电机的输出轴上设有高效静音螺旋桨；多个所述无刷直流动力电机均与所述飞行控制模块连接。
作为本发明的进一步改进，所述控制舱通过螺栓固定在所述机臂固定座上方，所述控制舱包括上舱室和下舱室；
所述上舱室内安装有所述GPS接收模块，所述下舱室内安装有所述飞行控制模块。
作为本发明的进一步改进，所述GPS接收模块包括GPS/BD接收机及天线，所述飞行控制模块包括集群控制器，所述GPS/BD接收机及天线均与集群控制器连接。
作为本发明的进一步改进，所述可更换载荷舱通过卡扣安装在所述机身的下端，所述可更换载荷舱包括微型侦查云台、定制空爆战斗部和手雷抛投舱；
所述机身底部侧面设有凸出安装座，所述凸出安装座上安装有微型单光下视摄像头和电源开关，所述微型单光下视摄像头、所述电源开关均与所述飞行控制模块连接；
所述微型单光下视摄像头为广角摄像头。
本发明还公开了一种便于单兵携带具备侦查与打击功能的无人机系统的方法，包括：
初始状态下，多个所述可折叠机臂均置于所述收容槽内；
操作员将所有所述可折叠机臂向上翻起，直至所述可折叠机臂与所述机臂固定座固定到位；
根据实际工作需要，选择合适的所述可更换载荷舱安装在所述机身底部；
按下电源开关，所述飞行控制模块控制无人机按指定路线飞行，所述GPS接收模块实时向所述飞行控制模块反馈位置信息；
到达指定位置后，通过可更换载荷舱对目标物进行侦查或打击。
作为本发明的进一步改进，所述可更换载荷舱为微型侦查云台、定制空爆战斗部和手雷抛投舱中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明结构简单，重量轻，采用可折叠机臂，且配备有GPS接收模块或北斗/GPS/GLONASS多模式兼容的定位模块和飞行控制模块，底部设有可更换载荷舱，可装载82式手雷或专用战斗部，能够实现单兵对隐藏目标或掩体后目标的中远距离、高精度清除，适用于城市、山地、丛林等环境复杂、遮蔽物密集的作战场景中，显著提高了单兵的战场态势感知、信息处理、远程精确强力伤杀、协同作战和野外生存等综合作战能力；
本发明的可折叠机臂和机身收容槽的配合，实现了对可折叠机臂的快速收纳，减小整体无人机体积，便于单兵携带，同时本发明还配备有摄像头和GPS接收模块，可以实现对目标的精确定位和打击，增加了无人机的侦查和打击能力。
附图说明
图1为本发明公开的一种便于单兵携带具备侦查与打击能力的无人机系统结构分解图；
图2为本发明公开的一种便于单兵携带具备侦查与打击能力的无人机系统的机臂主承力座结构图；
图3为本发明公开的一种便于单兵携带具备侦查与打击能力的无人机系统的机臂主承力座安装图；
图4为本发明公开的一种便于单兵携带具备侦查与打击能力的无人机系统的GPS接收模块安装图；
图5为本发明公开的一种便于单兵携带具备侦查与打击能力的无人机系统的微型单光下视摄像头和电源开关安装图；
图6为本发明公开的一种便于单兵携带具备侦查与打击能力的无人机系统的可折叠机臂置于收容槽内示意图；
图7为本发明公开的一种便于单兵携带具备侦查与打击能力的无人机系统的可折叠机臂向上折叠示意图。
图中：
1、上舱室；2、下舱室；3、无刷直流动力电机；4、高效静音螺旋桨；5、可折叠机臂；6、机臂主承力座；6-1、机臂固定座；7、机身；7-1、收容槽；8、电源；9、凸出安装座；10、可更换载荷舱；11、手雷抛投舱；12、GPS接收模块；13、底板；13-1、滑槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
本发明公开了一种便于单兵携带具备侦查与打击功能的无人机系统，包括机身7，机身7的一端可拆卸式安装有机臂主承力座6，另一端可拆卸式安装有可更换载荷舱10，机身7内部设有电源8；机臂主承力座6上环布安装有多个机臂固定座6-1，每个机臂固定座6-1上均铰接有一个可折叠机臂5，可折叠机臂5的尾端设有螺旋桨，机身7侧面对应每个可折叠机臂5均设有一个收容槽7-1；机臂主承力座6上方可拆卸式安装有控制舱，控制舱内设有GPS接收模块12和飞行控制模块，电源8、螺旋桨、GPS接收模块12均与飞行控制模块连接。
本发明结构简单，重量轻，采用可折叠机臂5，且配备有GPS接收模块12和飞行控制模块，底部设有可更换载荷舱10，可装载82式手雷或专用战斗部，能够实现单兵对隐藏目标或掩体后目标的中远距离、高精度清除，适用于城市、山地、丛林等环境复杂、遮蔽物密集的作战场景中，显著提高了单兵的战场态势感知、信息处理、远程精确强力伤杀、协同作战和野外生存等综合作战能力；可折叠机臂5和机身7的收容槽7-1的配合，实现了对可折叠机臂5的快速收纳，减小整体无人机体积，便于单兵携带，同时本发明还配备有摄像头和GPS接收模块12，可以实现对目标的精确定位和打击，增加了无人机的侦查和打击能力。
具体的：
如图1所示，本发明的机身7为碳纤维圆柱体，多个可折叠机臂5嵌入收容槽7-1后与机身7形成一完整的圆柱体，机身7上设有无人机图像传输及控制数据传输共形天线，且共形天线与飞行控制模块连接。圆柱体机身的设置，方便对无人机的把持，可折叠机臂5的设置，减小了无人机的整体体积，提高了便携性，满足单兵的携带要求，增加了本发明的实用性；本发明的机身7也可为复合材料圆柱体。
如图2-3所示，本发明的机臂主承力座6置于机身7上端，机臂主承力座6的侧面设有第一螺栓孔，机身7对应螺栓孔的位置设有第二螺栓孔，在实际安装时，通过将机臂主承力座6置于机身7上方，将螺栓依次穿过第一螺栓孔和第二螺栓孔，实现机身7与机臂主承力座6的固定。机臂主承力座6下部环布安装有多个机臂固定座6-1，且每个机臂固定座6-1上均通过旋转铰链固定有可折叠机臂5，本发明的机臂固定座6-1布置数量优选4个，4个机臂固定座6-1均匀环布在机臂主承力座6上。
进一步的，本发明的机身7在机臂主承力座6的下方安装有电源固定座，电源固定座通过螺栓与机身7连接在一起，电源固定座向下环布安装有4个用于固定电源8的固定桩，每个固定桩均固定有一个电源8，4个电源8的设置，为飞机提供电力供给与动力输出。
进一步的，本发明的每个可折叠机臂5与机臂固定座6-1连接的一端均设有玻珠凹槽，每个机臂固定座6-1上均设有与玻珠凹槽配合的玻珠，在实际应用时，当多个可折叠机臂5向上展开到位后，玻珠置于玻珠凹槽内，实现对可折叠机臂5的定位固定。本发明可折叠机臂5的定位固定也可通过设置四连杆自锁机构，通过四连杆自锁机构实现度可折叠机臂5的定位固定。
进一步的，本发明的每个可折叠机臂5的尾部上端均安装有无刷直流动力电机3，每个无刷直流动力电机3的输出轴上均设有高效静音螺旋桨4，多个无刷直流动力电机3均与飞行控制模块连接，本发明无刷直流动力电机3通过螺栓与可折叠机臂5连接在一起，高效静音螺旋桨4的设置，增加了飞机飞行的隐蔽性。无刷直流动力电机5的设置，可以驱动无人机完成各种飞行动作。
进一步的，本发明的控制舱通过螺栓固定在机臂固定座6-1的上方，控制舱包括上舱室1和下舱室2，上舱室1内安装有GPS接收模块12，本发明的上舱室1内也可安装北斗/GPS/GLONASS多模式兼容的定位模块，即卫星导航系统定位模块，涵盖北斗/GPS/GLONASS多模式兼容；下舱室2内安装有飞行控制模块，其中下舱室2底部可以直接为机臂主承力座6，机臂主承力座6上设有镂空结构，方便飞行控制模块的散热；本发明的GPS接收模块12包括GPS/BD接收机及天线，飞行控制模块包括集群控制器，GPS/BD接收机及天线、无刷直流动力电机5、电源8均与集群控制器连接。本发明上舱室1内还可添加RTK定位模块，提高定位精度，本发明的集群控制器可以实现多架飞机的集群通信以及集群编队飞行
进一步的，本发明的可更换载荷舱10通过卡扣安装在机身7的下端，卡扣结构可以实现可更换载荷舱10的快速更换，可更换载荷舱10包括微型侦查云台、定制空爆战斗部和手雷抛投舱11等模块，可以通过机身7底部的卡扣结构快速拆装与替换，可以实现远距离飞行侦查，定点打击和抛投手雷伤杀敌人等功能，实现侦查与打击等不同任务。
如图4-5所示，本发明的机身底部侧面设有凸出安装座9，凸出安装座9滑设在底板13上，底板13通过螺栓与机身7底部连接在一起，且置于机身7与可更换载荷舱10之间，底板13对应凸出安装座的位置设有滑槽13-1，凸出安装座9一端滑设在滑槽13-1上，另一端上安装有微型单光下视摄像头和电源开关，且微型单光下视摄像头、电源开关均与飞行控制模块，即集群控制器连接，微型单光下视摄像头的设置，可作为飞机可视化飞行的视觉导引，结合GPS接收模块12可以实现对打击目标的精确定位与导航；本发明的微型单光下视摄像头为广角摄像头，可以获取无人机下方情况，寻找目标，提高投掷定位的准确性。
进一步的，本发明的重量不大于1000克，优选为1000克，在实际应用时，士兵可以随身携带3枚本发明的无人机，配合本发明的机身7的碳纤维圆柱体设计，大大提高了本发明的便携性，非常适用于城市、山地、丛林等环境复杂、遮蔽物密集的作战场景中，显著提高了单兵的战场态势感知、信息处理、远程精确强力杀伤、协同作战和野外生存等作战能力。
如图6-7所示，本发明还公开了一种便于单兵携带具备侦查与打击功能的无人机系统的方法，包括：
初始状态下，多个可折叠机臂5均置于收容槽7-1内；
操作员将所有可折叠机臂5向上翻起，直至可折叠机臂5与机臂固定座6-1固定到位；
根据实际工作需要，选择合适的可更换载荷舱10安装在机身7底部；
按下电源开关，飞行控制模块控制无人机按指定路线飞行，GPS接收模块12实时向飞行控制模块反馈位置信息；
到达指定位置后，通过可更换载荷舱对目标物进行侦查或打击。
进一步的，本发明的所有可折叠机臂5向上翻起，直至每个可折叠机臂5的玻珠凹槽与机臂固定座的玻珠定位到位，实现可折叠机臂5的定位。
进一步的，本发明的可更换载荷舱10为微型侦查云台、定制空爆战斗部和手雷抛投舱11中的一种。
以上仅为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)

1.一种便于单兵携带具备侦查与打击功能的无人机系统，其特征在于，包括机身，所述机身的一端可拆卸式安装有机臂主承力座，另一端可拆卸式安装有可更换载荷舱，所述机身内部设有电源；
所述机臂主承力座上环布安装有多个机臂固定座，每个所述机臂固定座上均铰接有一个可折叠机臂，所述可折叠机臂的尾端设有螺旋桨，所述机身侧面对应每个所述可折叠机臂均设有一个收容槽；
所述机臂主承力座上可拆卸式安装有控制舱，所述控制舱内设有GPS接收模块和飞行控制模块，所述电源、所述螺旋桨、所述GPS接收模块均与所述飞行控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的无人机系统，其特征在于，所述机身为碳纤维圆柱体，多个所述可折叠机臂嵌入所述收容槽后与所述机身形成一完整的圆柱体；
所述机身上设有无人机图像传输及控制数据传输共形天线，所述共形天线与所述飞行控制模块连接。
3.根据权利要求1所述的无人机系统，其特征在于，所述机臂主承力座置于所述机身上端，且通过螺栓与所述机身连接在一起；
多个所述机臂固定座环布安装在所述机臂主承力座下部，每个所述机臂固定座上均通过旋转铰链与所述可折叠机臂连接。
4.根据权利要求3所述的无人机系统，其特征在于，每个所述可折叠机臂与所述机臂固定座连接的一端均设有玻珠凹槽，每个所述机臂固定座上均设有与所述玻珠凹槽配合的玻珠；
多个所述可折叠机臂向上展开后，所述玻珠置于所述玻珠凹槽内，实现所述可折叠机臂的固定。
5.根据权利要求4所述的无人机系统，其特征在于，每个所述可折叠机臂的尾端上部均安装有无刷直流动力电机，所述无刷直流动力电机的输出轴上设有高效静音螺旋桨；多个所述无刷直流动力电机均与所述飞行控制模块连接。
6.根据权利要求1所述的无人机系统，其特征在于，所述控制舱通过螺栓固定在所述机臂固定座上方，所述控制舱包括上舱室和下舱室；
所述上舱室内安装有所述GPS接收模块，所述下舱室内安装有所述飞行控制模块。
7.根据权利要求6所述的无人机系统，其特征在于，所述GPS接收模块包括GPS/BD接收机及天线，所述飞行控制模块包括集群控制器，所述GPS/BD接收机及天线均与集群控制器连接。
8.根据权利要求1所述的无人机系统，其特征在于，所述可更换载荷舱通过卡扣安装在所述机身的下端，所述可更换载荷舱包括微型侦查云台、定制空爆战斗部和手雷抛投舱；
所述机身底部侧面设有凸出安装座，所述凸出安装座上安装有微型单光下视摄像头和电源开关，所述微型单光下视摄像头、所述电源开关均与所述飞行控制模块连接；
所述微型单光下视摄像头为广角摄像头。
9.一种如权利要求1～9任一项所述的无人机系统的方法，其特征在于，包括：
初始状态下，多个所述可折叠机臂均置于所述收容槽内；
操作员将所有所述可折叠机臂向上翻起，直至所述可折叠机臂与所述机臂固定座固定到位；
根据实际工作需要，选择合适的所述可更换载荷舱安装在所述机身底部；
按下电源开关，所述飞行控制模块控制无人机按指定路线飞行，所述GPS接收模块实时向所述飞行控制模块反馈位置信息；
到达指定位置后，通过可更换载荷舱对目标物进行侦查或打击。
10.根据权利要求9所述的无人机系统的方法，其特征在于，所述可更换载荷舱为微型侦查云台、定制空爆战斗部和手雷抛投舱中的一种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113264176A (zh) * 2021-07-19 2021-08-17 天津天羿科技有限公司 一种适用于空投的单兵背负式大载荷多旋翼飞行器
PL441807A1 (pl) * 2022-07-21 2024-01-22 Filipek-Motors Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Dron składany

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