CN113044209A - 无人机及测向系统 - Google Patents

Abstract

一种无人机包括主体(12)和被配置为推动无人机(10)的至少两个旋翼单元(22)。无人机(10)包括被配置为接收无线电信号的至少两个天线单元(18)。天线单元(18)相对于主体(12)定位，使得天线单元(18)被分配到主体(12)的不同侧。此外，描述了测向系统(36)。

Description

无人机及测向系统

技术领域

本发明涉及无人机。此外，本发明涉及测向系统。

背景技术

在现有技术中，已知使用静止的测向系统来观察特定区域。这也被称为频谱监测，因为通过监测分配给待观察区域的电磁频谱，特别是无线电频谱来识别无线电信号的来源，尤其是干扰源。

实际上，频谱监测可以有效地帮助强制遵守(国际)无线电通信法规，因为可以借助无线电监管或更确切地说是无线电监测来及时发现违规情况。通常，对无线电通信量进行约束，以确保当警察、广播电台、空中交通管制和业余无线电同时广播时，不会造成相互干扰。通过无线电监测可以强制遵守相应的法规。

迄今为止，使用了静止的测向系统来定位(“测向”)某个信号的来源，例如干涉或干扰信号。但是，某些来源无法得到有效识别，因为可能需要更接近该来源，但由于多种原因，这可能无法实现。

此外，为了提高测向仪的接收质量，还需要调整相对于特定无线电信号的来源的相对方位。这样做也并非总是适用的，因为测向仪可能涉及无法通过移动来调整相对方向的静止的系统。

因此，需要改进的测向。

发明内容

本发明提供了一种无人机，所述无人机具有主体和被配置为推动所述无人机的至少两个旋翼(rotor)单元。所述无人机包括被配置为接收无线电信号的至少两个天线单元。所述天线单元相对于所述主体定位，使得所述天线单元被分配到所述主体的不同侧。

本发明基于以下发现：即，无人机(UAV)，也称为无人驾驶飞机，具有至少两个可用于测向目的的天线单元。由于各个天线单元相对于无人机主体位于不同侧，因此确保了测向目的的实现。这样，天线单元以可以用于测向目的的不同方式接收输入信号。特别地，基于两个天线单元位于主体的不同侧的事实，能够确定入射角。实际上，由至少两个无线电天线接收的无线电信号具有不同的无线电特性，可以对该特性进行评估以便确定某个无线电信号的来源。由于天线单元被分配到主体的不同侧面，因此确保了它们不位于主体的上侧或下侧。

换句话说，主体通常对应于无人机的有效载荷，其中包括中央控制单元以及被分配给无人机的任何传感器。与现有技术中已知的无人机相反，根据本发明的无人机具有至少两个被配置为接收无线电信号的天线。天线单元与主体之间的距离使得能够分析每个天线单元接收到的无线电信号，这样无人机便可提供测向功能。如果各个天线单元彼此靠近，例如位于主体的上侧或下侧，则不能提供该测向功能，因为天线单元接收到的无线电信号具有基本相同的无线电特性。

通常，测向基于将来自两个或更多个适当间隔的天线单元(也称为接收器)的方向信息进行组合，其中无线电信号的来源可经由三角测量技术来定位。因此，确保了天线单元是相对于彼此适当地间隔开的天线单元，因为它们被分配到无人机主体的不同侧。

无人机一般被配置为在静止的测向系统无法操作的地区或区域(例如山腰、远海或者更确切地说是边界区域)中执行操作。

根据一方面，所述至少两个天线单元被分配到所述至少两个旋翼单元。因此，至少两个天线单元可以直接与至少两个旋翼单元相关联。

例如，提供了至少两个功能对，每个功能对包括一个天线单元和一个与该天线单元相关联的旋翼单元。换句话说，每个天线单元被分配到专用旋翼单元。

根据另一方面，所述天线单元位于靠近所述旋翼单元的位置。实际上，每个天线单元可以直接挨着专用旋翼单元。因此，提供了一种同时确保飞行功能和测向功能的紧凑型无人机。通常，旋翼单元被分配到无人机的外部，以确保飞行的稳定性。由于各个天线单元靠近各个旋翼单元定位，因此天线单元相对于彼此适当地间隔开，从而产生测向功能。

例如，每个所述天线单元对应于其分配到的旋翼单元的支架。因此，天线单元可以支撑各个旋翼单元，尤其是各个旋翼单元的轴承。换言之，天线单元可以分别对应于专用旋翼单元的稳定器。

根据另一方面，每个天线单元及其分配到的旋翼单元一起形成集成模块。因此，天线单元及其分配到的旋翼单元可以是与主体连接的单独形成的模块。例如，主体包括多个用于此类集成模块的接口，以便主体可以扩展。实际上，与主体连接的集成模块(即天线单元和/或旋翼单元)的数量可以根据预期的相应情况而变化。

例如，由于有效载荷较高，可能需要更多的旋翼单元。在另一情况下，可能需要更多天线单元以改善测向功能。通常，无人机的各种功能适应相应的需求。

实际上，所述天线单元可被定位成使得所述天线单元之间的距离最大化。这确保了测向特性得到改善，这是由于每个天线单元所接收的无线电信号的时间差由于天线单元之间的最大距离而被最大化。

根据实施例，所述无人机具有至少两个臂。每个臂支撑所述至少两个天线单元之一以及所述专用旋翼单元。因此，天线单元通过相应的臂相对于主体间隔开。各个臂可以是集成模块的一部分，其中臂可以提供接口，集成单元通过该接口与主体耦合。

例如，无人机具有两个以上的臂，使得相应的天线单元和/或旋翼单元相对于主体以星形方式定位。

特别地，所述至少两个臂以径向和/或等距的方式从所述主体延伸。这确保了无人机能够以稳定的方式操作，因为不同的旋翼单元以等距的方式彼此间隔开，从而确保了无人机的均匀推进。因此，确保了飞行的稳定性。

以径向方式从无人机的主体延伸的至少两个臂的等距定向导致相对于无人机主体周围的圆周的各臂之间的等距距离。

在第一操作模式下，所述无人机可被配置为作为飞行的无人机操作。实际上，无人机可用于监测静止的测向系统无法进入的区域，例如远海和/或山腰。通过操作旋翼单元，使得无人机能够飞行。为了飞行操作，控制信号可以由各个天线单元接收。因此，天线单元可被配置为接收用于在第一操作模式下飞行无人机的控制信号。

在第二操作模式下，所述无人机可被配置为作为测向仪，特别是静止的测向仪操作。在第二操作(作为第一操作模式的补充或者(仅)在与第一操作模式分开时有效)模式下，无人机对应于测向仪。因此，无人机的天线单元用于接收的无线电信号被转发到无人机的处理单元以分别进行分析。

处理单元可以位于主体内。因此，主体可以包括控制单元和处理单元。通常，控制和/或分析单元可以位于主体内。

然而，无人机也可以在第二操作模式下以静止的方式操作。因此，在第二操作模式下可能不控制多个旋翼单元。

所述无人机可被配置为作为用于测向的移动定位器操作。因此，无人机也可用于尽可能接近所检测到的无线电信号的某个来源。这确保了能够以改进的方式识别来源的位置。实际上，无人机，特别是以信号传输方式与天线单元连接的处理单元，可以基于由至少两个天线单元接收到的无线电信号确定无线电信号来源的相应坐标。

因此，由于可以借助无人机实现不同的视线，所以可以通过作为飞行的无人机(即，无人驾驶飞机)执行操作的无人机来改善测向。实际上，无人机可以在不同的高度上飞行，特别是在比通过静止的测向系统可以达到的更高高度上卫飞行。换句话说，可以借助无人机来调整相对方位，因为无人机可以飞行到具有相对于要借助测向技术识别的来源的不同视线的高度。

例如，所述无人机包括被配置为连接到桅杆的基础接口。因此，在无人机不飞行时，无人机也可以连接到桅杆，尤其是桅杆顶部。

因此，无人机至少具有双重功能，因为它既可作为移动测向仪(即飞行的无人机)，也可作为固定地连接到桅杆的静止的测向仪。

桅杆可以涉及可抽出的桅杆。因此，只要可以通过可抽出的桅杆实现高度，就可通过简单地将桅杆抽出至所需高度来调节高度。

实际上，(可抽出或不可抽出的)桅杆对应于特定基站的杆，例如安装在车辆、单独的基站、轮船或提供用于测向的桅杆的任何其他系统上的遮盖。

另一方面提供的所述无人机包括通信模块，所述通信模块被配置为发送所测量的测向数据。因此，无人机在作为测向仪操作时收集测向数据。所测量的相应测向数据能够借助通信模块例如发送到具有更高计算能力的基础单元以分析所收集的相应数据。

用于通信目的的基础单元可被分配到基站。

特别地，所述通信模块被配置为使用光通信技术。例如，建立激光通信，该通信确保无人机与基础单元之间的安全通信。此外，通信可以通过有线或无线电缆完成，前提是无人机与桅杆连接。

通常，通信模块对应于数据链路模块，该数据链路模块能够以未经授权的第三方不可拦截的方式发送所测量的测向数据。

通信模块例如可以借助于简单的电缆或者更确切地说是光链路来建立通信链路，从而确保安全的通信。

此外，本发明提供了一种测向系统，其包括桅杆和上述无人机。所述无人机与所述桅杆固定地连接。因此，无人机可以借助基础接口与桅杆，特别是桅杆顶部连接。

一方面，所述测向系统包括被配置为与所述无人机通信的基础单元。基础单元可以包括相应的通信接口，该通信接口被配置为与无人机，特别是无人机的通信模块进行通信。

例如，基础单元包括光接收器，其接收由无人机的通信模块发送的激光信号，前提是通信模块被配置为借助激光信号通信。

附图说明

所要求保护的主题的前述方面和许多附带的优点将变得更容易理解，因为当结合附图参考以下详细描述时，可以更好地理解它们，其中：

-图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例的无人机，

-图2示意性地示出了根据本发明的第二实施例的无人机，

-图3示意性地示出了根据本发明的测向系统，以及

-图4示意性地示出了根据本发明的测向系统的另一实施例，其包括处于操作情况下的根据本发明的若干无人机。

具体实施方式

下面结合附图阐述的详细描述旨在作为所公开的主题的各种实施例的描述，而不旨在仅表示实施例，在附图中，相同的参考标号参考相同的元件。提供本公开中描述的每个实施例仅作为示例或说明，并且不应被解释为比其他实施例更优先或有利。本文提供的说明性示例并非旨在穷举或将要求保护的主题限于所公开的精确形式。

为了本公开的目的，短语“A、B和C中的至少一个”例如表示(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)，当列出三个以上元素时，包括所有进一步可能的排列。换句话说，术语“A和B中的至少一个”通常是指“A和/或B”，即单独的“A”，单独的“B”或“A和B”。

在图1中，示出了无人机10，其包括主体12，该主体12包含无人机10的控制和/或分析单元14，例如，相对于彼此单独形成的处理单元和控制单元。

此外，无人机10具有与主体12连接的多个臂16。臂16分别以径向方式从主体12延伸，其中臂16相对于主体12周围的圆周以等距的方式彼此间隔开。

在所示实施例中，无人机10包括五个臂16，其中两个相邻臂16在它们之间限定了对应于72°的角度α。但是，无人机10通常可以包括比所示的五个臂16更多或更少的臂。

另外，无人机10包括位于臂16的自由端20处的多个天线单元18。自由端20涉及与连接有臂16的主体12相对的端。

因此，天线单元18与主体12相距最大距离。最大距离由各个臂16的长度限定。

此外，天线单元18也以最大的方式彼此间隔开。

如图1所示，天线单元18在相对于臂16的延伸方向的(基本上)垂直方向上延伸。实际上，臂16的延伸在中心点处彼此相交，该中心点与主体12的中心重合。

与臂16相反，天线单元18各自限定纵轴，其中天线单元18的纵轴相对于彼此平行地延伸。实际上，天线单元18的纵轴垂直于主体12的表面。

另外，无人机10包括若干旋翼单元22，这些旋翼单元也被分配到臂16的自由端20。旋翼单元22通常被配置为推动无人机10。

实际上，旋翼单元22由天线单元18支撑。换句话说，每个天线单元18对应于其分配到的旋翼单元22的专用支架。

如图1所示，整个无人机10在无人机10的俯视图中具有星形形状。

实际上，天线单元18以及相关联的旋翼单元22被分配到臂16的侧向端部，即自由端20，臂16以径向方式从无人机10的居中布置的主体12延伸。

因此，天线单元18相对于无人机10的主体12定位，使得天线单元18被分配到主体12的不同侧面。

以类似的方式，旋翼单元22也被分配到主体12的不同侧面，因为旋翼单元22被直接分配到各个天线单元18。

因此，天线单元18和旋翼单元22彼此紧邻。

天线单元18和所分配的旋翼单元22可以一起形成集成模块24，该集成模块可以与无人机10的主体12连接。

实际上，集成模块24还可以包括与天线单元18连接的各个臂16。因此，臂16可以提供集成模块24的接口，集成模块24可以经由该接口与主体12连接。

主体12可以包括若干对应的接口，使得若干集成模块24可以连接到主体12。

通常，主体12可以以模块化的方式配置，这样便可根据需要扩展天线单元18和/或旋翼单元22的数量。特别地，集成模块24的数量可以以期望的方式调整。

无人机10可以作为飞行的无人机来操作。

因此，无人机10可以具有第一操作模式，在该第一操作模式下，无人机10被控制进行飞行。因此，无人机10可以经由其天线单元18接收相应的控制信号，这些控制信号被转发到无人机10的控制和/或分析单元14，用于以适当的方式控制各个旋翼单元22。

在第一操作模式，即飞行模式下，无人机10也可被配置用作用于测向的移动定位器26。

这意味着无人机10飞行到特定区域，特别是不能通过静止的测向系统进入的区域。

当作为移动定位器26操作时，无人机10可以从各个被监测的区域接收无线电信号。然后，无人机10能够执行测向以便定位某个无线电信号的来源，例如干扰源。

由无人机10测量的相应测向数据可以(临时地)存储在也可以包含在主体12内的存储器28中。

此外，无人机10可以包括通信模块30，该通信模块也可以包含在主体12内。

无人机10被配置为经由通信模块30与基础单元(图1中未示出)通信，以便转发为评估目的而测量的相应测向数据，所述评估将在后面解释。

通信模块30可以使用光通信技术以便发送所测量的相应测向数据。例如，使用激光技术发送相应的数据。因此，确保了安全通信不能够被无权拦截相应通信的第三方拦截。

在第二操作模式(其可以作为第一操作模式的补充或替代有效)下，无人机10被配置为作为(静止的)测向仪操作。

如上所述，无人机10可以作为移动定位器26操作。因此，无人机10可以识别和定位无线电信号的特定来源。

特别地，无人机10也可以作为静止的测向仪操作。

在该模式下，不控制无人机10的旋翼单元22来推动无人机10。

实际上，无人机10包括可被分配到主体12的基础接口32。无人机10可以经由基础接口32连接到桅杆34。桅杆34可以涉及包括无人机10以及桅杆34的测向系统36。在图3中，示出了测向系统系统36，其中图1的无人机10连接到桅杆34。

换句话说，无人机10具有建设性设计，使得主体12或者更确切地说天线单元18可以在不飞行时用作无人机10的支架。

在该静止操作模式下，无人机10与桅杆34固定地连接。

实际上，桅杆34可以是可抽出的或不可抽出的。因此，桅杆34对应于特定基站的杆，例如安装在车辆、单独的基站、轮船或用于测向的任何其他系统上的遮罩。

通常，无人机10可以借助电缆或电线与测向系统36的基础单元38连接，以确保安全的通信。

在图2中，示出了无人机10的另一实施例。

在第二实施例中，天线单元18也被分配到主体12的不同侧面。然而，旋翼单元22不是直接分配到各个天线单元18，而是分配到主体12的下侧。

通常，就旋翼单元22和天线单元18的相应布置而言，无人机10可以具有不同的设计。

此外，图2所示的无人机10包括用于保护无人机10的组件，特别是旋翼单元22和/或天线单元18的笼子40。

另外，无人机10可以包括至少一个另外的用于收集数据的模块42，例如相机。

在图4中，示出了测向系统36的另一实施例，其包括以飞行模式操作的若干无人机10以及固定地连接到桅杆34的一个无人机10。

如图4所示，杆34被分配到车辆。

测向系统36包括被分配到车辆的基础单元38。

飞行的无人机10借助其通信模块30与基础单元38通信，以便转发经由天线单元18测量的测向数据。因此，这些无人机10可以对应于移动定位器26。

此外，飞行的无人机10可以经由其天线单元18接收控制信号。

静止的无人机10，即连接到桅杆34的无人机10，仅作为测向仪操作，因为各个旋翼单元22不受控制。

通常，与无人机10的通信模块30通信的基础单元38可以包括高计算能力。

这确保了基础单元38可以处理由若干无人机10测量的测向数据。

Claims (15)

1.一种无人机，其具有主体(12)和被配置为推动所述无人机(10)的至少两个旋翼单元(22)，其中所述无人机(10)包括被配置为接收无线电信号的至少两个天线单元(18)，并且其中所述天线单元(18)相对于所述主体(12)定位，使得所述天线单元(18)被分配到所述主体(12)的不同侧。

2.根据权利要求1所述的无人机，其中所述至少两个天线单元(18)被分配到所述至少两个旋翼单元(22)。

3.根据权利要求1或2所述的无人机，其中所述天线单元(18)位于靠近所述旋翼单元(22)的位置。

4.根据前述权利要求中任一项所述的无人机，其中每个所述天线单元(18)对应于其分配到的旋翼单元(22)的支架。

5.根据前述权利要求中任一项所述的无人机，其中每个天线单元(18)及其分配到的旋翼单元(22)一起形成集成模块(24)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的无人机，其中所述天线单元(18)被定位成使得所述天线单元(18)之间的距离最大化。

7.根据前述权利要求中任一项所述的无人机，其中所述无人机(10)具有至少两个臂(16)，其中每个臂(16)支撑所述至少两个天线单元(18)之一以及专用的旋翼单元(22)。

8.根据权利要求7所述的无人机，其中所述至少两个臂(16)以径向和/或等距的方式从所述主体(12)延伸。

9.根据前述权利要求中任一项所述的无人机，其中在第一操作模式下，所述无人机(10)被配置为作为飞行的无人机(10)操作。

10.根据前述权利要求中任一项所述的无人机，其中在第二操作模式下，所述无人机(10)被配置为作为测向仪，特别是静止的测向仪操作。

11.根据前述权利要求中任一项所述的无人机，其中所述无人机(10)被配置为作为用于测向的移动定位器(26)操作。

12.根据前述权利要求中任一项所述的无人机，其中所述无人机(10)包括被配置为连接到桅杆(34)的基础接口(32)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的无人机，其中所述无人机(10)包括通信模块(30)，所述通信模块(30)被配置为发送所测量的测向数据，特别是其中所述通信模块(30)被配置为使用光通信技术。

14.一种测向系统，其包括桅杆和根据前述权利要求中任一项所述的无人机(10)，其中所述无人机(10)与所述桅杆(34)固定地连接。

15.根据权利要求14所述的测向系统，其中所述测向系统(36)包括被配置为与所述无人机(10)通信的基础单元(38)。

Images