CN204810432U - 一种具有无人机的监控系统 - Google Patents

Abstract

一种具有无人机的监控系统，其包括空中设备和地面设备，空中设备包括一无人机，地面设备包括遥控终端、地面站和图传一体接收机，无人机上包括一机身，机身上设置多个螺旋桨、多个与螺旋桨数量对应的电机和多个与螺旋桨数量对应的折叠翼，每个电机分别位于每个螺旋桨处，机身下搭载一红外热像仪，机身内设置一中心板，该中心板上设置一分线器和多个电调，机身内部包括一飞控系统，该飞控系统包括遥控信号收发模块，其内设置2.4G频率收发电台，红外热像仪包括一第二接收模块和图传信号收发模块，该图传信号收发模块内设置5.8G频率发射器和1.2G频率接收器，地面站内设置2.4G频率收发模块。该具有无人机的监控系统具有抗干扰和续航时间长等功能。

Description

一种具有无人机的监控系统

【技术领域】

本实用新型涉及无人机技术领域，特别涉及一种具有无人机的监控系统。

【背景技术】

无人机是一种无人驾驶的飞机，其为利用自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，其上面搭载一摄像装置，该摄像装置可对底面上的场景和活动进行视频拍摄。对于无人机控制技术的研究是目前国内外大学和研究机构关注的热点之一，近年来，无人机已被广泛应用于航拍摄影、电力巡检、环境监测、森林防火、灾情巡查、防恐救生、军事侦察、战场评估等领域，有效克服了有人驾驶飞机空中作业的不足，降低了成本，同时也提高了运载工具的安全性。

然而目前的无人机很多都是通过地面站设定飞行轨迹来实现自主飞行和返航，即使通过终端设备的遥控也只是控制无人机的起飞和降落，对于其飞行轨迹的自由选择却较难实现，除此之外，多数无人机都是采用单工通信，这样的通信方式在无人机的使用过程中很不方便。

无人机的遥控终端发送指令给无人机，该遥控终端也可以发送指令给无人机上的摄像头对其进行操控，然而，通过同一个遥控终端对无人机和摄像头中的一者发送指令时，由于无人机和摄像头同时受该遥控终端的控制，所以避免不了另一者会受到发射信号的干扰，使其接收到干扰信号后错误的执行指令。

现有的无人机在夜间飞行及拍摄方面还存在着明显的不足，由于夜间光源覆盖范围窄、光照不足、搜索视线不佳，影响了摄像装置拍摄图像，这使得无人机出勤能力也大大降低，从而造成资源浪费并使其应用范围受到一定的限制。

无人机在飞行过程中，很容易撞到障碍物而造成机体故障或损毁，所以很需要对无人机采取空中防撞措施。除此之外，无人机在飞行过程中不仅是前方容易撞到障碍物，其四面八方都有可能会受到其他障碍物的侵袭，如何成功且高效的避开不同方向的障碍物又保证无人机整体美观成了很多研究人员思考的问题。

现有的无人机续航时间短，不能保持长时间的飞行状态，往往只飞行了短暂的时间就要返程进行充电，这样给无人机的工作带来很大不便，因此如何研发出一种续航时间长的无人机成了困扰本领域技术人员的主要问题。

【实用新型内容】

为了克服现有技术问题，本实用新型提供了一种新型的具有无人机的监控系统。

本实用新型解决技术问题的方案是提供一种具有无人机的监控系统，其包括空中设备和地面设备，空中设备包括一无人机，地面设备包括遥控终端、地面站和图传一体接收机，其特征在于：无人机上包括一机身，机身上设置多个螺旋桨、多个与螺旋桨数量对应的电机和多个与螺旋桨数量对应的折叠翼，每个电机分别位于每个螺旋桨处，机身下搭载一红外热像仪，机身内设置一中心板，该中心板上设置一分线器和多个电调，机身内部包括一飞控系统，该飞控系统包括遥控信号收发模块，其内设置2.4G频率收发电台，红外热像仪包括一第二接收模块和图传信号收发模块，该图传信号收发模块内设置5.8G频率发射器和1.2G频率接收器，地面站内设置2.4G频率收发模块。

优选地，图传一体接收机包括一无线视频收发模块，其内设置5.8G频率接收器，遥控终端包括控制信号收发模块，其内设置2.4G频率发射器。

优选地，机身两侧设置两个起落架，每个起落架包括一竖轴，每根竖轴的两端分别设置橡胶胶圈，分线器的上方设置起落架控制器。

优选地，红外热像仪内部设置一热成像系统，该热成像系统包括第二接收模块、可见光传感器、红外探测传感器、模式切换按键控制模块、中央处理器、图像处理及编码模块和图传信号收发模块，该第二接收模块、可见光传感器、红外探测传感器、模式切换按键控制模块、图像处理及编码模块和图传信号收发模块电性连接于中央处理器。

优选地，机身包括一机架，机架包括一保护罩、中心板和外围，中心板位于保护罩内，外围位于保护罩的下面，外围处等距离间隔连接着第一折叠翼、第二折叠翼、第三折叠翼、第四折叠翼、第五折叠翼、第六折叠翼、第七折叠翼和第八折叠翼，第一折叠翼和第二折叠翼之间、第三折叠翼和第四折叠翼、第五折叠翼和第六折叠翼、第七折叠翼和第八折叠翼之间分别设置一超声波传感器，且该四个超声波传感器等距离间隔设置在外围下边缘处。

优选地，中心板上进一步设置第一电调、第二电调、第三电调、第四电调、第五电调、第六电调、第七电调和第八电调，该八个电调等距离间隔分布在中心板的四周，第二电调和第三电调之间设置2.4G频率收发电台，第三电调和第四电调之间设置遥控信号收发器，第四电调和第五电调之间设置飞控系统，第五电调和第六电调之间设置信号灯，第六电调和第七电调之间设置图传信号发射模块和降压模块，降压模块位于第六电调和图传信号收发模块之间。

优选地，飞控系统包括遥控信号收发模块和执行机构，红外热像仪内部集成有第二接收模块、红外探测传感器、中央处理器和图传信号发射模块，其进一步集成有图像处理及编码模块，遥控终端内部集成有控制信号收发模块，地面站内部集成有无线收发模块，图传一体接收机内部集成有无线视频收发模块，其进一步集成有图像处理及解码模块。

优选地，执行机构内部设置避障模块，避障模块包括四个超声波传感器、信息处理模块和预警模块。

优选地，电机的KV值介于100～450之间，螺旋桨的尺寸介于16～29英寸之间，螺旋桨的攻角介于3～5之间。

优选地，遥控终端进一步包括人机交互界面和控制器模块，图传一体接收机进一步包括图像处理及解码模块、存储单元和图像显示模块。

与现有技术相比，本实用新型一种具有无人机的监控系统通过导航显示软件模块设置导航路线，并通过其内部的2.4G频率收发模块将信号发送至无人机的2.4G频率收发电台对其飞行轨迹进行操控，无人机将反馈信号从2.4G频率收发电台发送至2.4G频率收发模块，除此之外，地面站和红外热像仪之间通过TCP/IPWLAN模块和第二TCP/IPWLAN模块152之间进行信号的双向传输，从而实现地面站与无人机及红外热像仪的双工通信。除此之外，中央处理器将模拟信号转换为数字信号并通过图传信号收发模块发送至无线视频收发模块，该无线视频收发模块经过图像处理及解码模块将数字信号转换为模拟信号并通过图像显示模块显示出来，整个系统实现了数字双工通信，使其更加具有更高的智能效果。

本实用新型一种具有无人机的监控系统通过在飞控系统中设置遥控信号收发模块，并在其内部设置2.4G频率收发电台，红外热像仪内部设置第二接收模块和图传信号收发模块，图传信号收发模块内设置5.8G频率发射器和1.2G频率接收器，图传一体接收机内设置无线视频收发模块，其内设置5.8G频率接收器和1.2G频率发射器，遥控终端内设置控制信号收发模块，其内设置2.4G频率发射器，使该具有无人机的通信系统采用2.4G、1.2G和5.8G这三种不同的频率进行通信，当通信处于三者之一的同频率情况下，内部采取跳频技术，通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变，这种错开通信频率及同频率情况下采取跳频技术的通信方式使该具有无人机的通信系统5具有较强的抗干扰能力和保密性能。通过将2.4G地面站发射电台、遥控信号收发器、飞控系统、信号灯、图传信号发射模块、降压模块、八个电机、八个电调、以及无人机上的路由器、电池、热成像系统、分线器、起落架控制器、多个传感器组合模块和GPS天线，这些模块与元件之间设置成彼此独立分开封装且彼此间互相屏蔽，使数字电路与模拟电路的模块、信号发射模块与信号接收模块、大电流电路模块和小电流电路模块都彼此分开，从而降低了模块间的电磁干扰，且使整个电路布局更加安全。通过在起落架的横轴的两端部和机架多个连接处分别设置橡胶胶圈，起到了缓冲作用，使无人机在降落时不至于给整个机体造成硬伤；通过在橡胶胶圈上设置多个凸出于外表面的凸出环体，使该橡胶胶圈的缓冲和减震效果更好，这样的减震结构提升了无人机内部传感器的监测稳定性，从而实现抗干扰功能。

本实用新型一种具有无人机的监控系统通过红外热像仪感应拍摄和获得物体表面或近表面热像图，使其实时探测物体表面的温度并形成热像图，通过设置模式切换控制模块，使该红外热像仪在可见光传感器和红外探测传感器之间准确的切换，使可见光传感器辅助拍摄视频画面，使该红外热像仪能够根据不同情况切换模式，使其更加人性化。通过设置声光报警模块，使其在有异常信号的情况下通过此模块进行报警。

本实用新型一种具有无人机的监控系统通过在飞控系统内设置避障模块，在外围下边缘处等距离间隔设置四个超声波传感器且该四个超声波传感器分别位于两个折叠翼之间，当该避障模块工作时，该四个方向的超声波传感器同时探测，使该无人机从四个方向来感测障碍物从而使其避障效果更好一些，其保证了在紧急状况下该无人机不会有损伤或坠机。通过飞控芯片预先设定的探测距离可以根据实际飞行状况来预先设定，使避障距离具有灵活性。

本实用新型一种具有无人机的监控系统采用特殊KV值的电极和特定尺寸和攻角参数的螺旋桨，电机KV值设置于100～450之间、螺旋桨的尺寸介于16～29英寸之间、攻角介于3～5之间，这时螺旋桨的效率最高，从而使无人机的续航时间长。通过采用八个高导磁电机，使其具有磁阻小、效率高的优点，从而使涡流损耗大大降低。通过采用聚合物锂电池，由于锂电池容量轻，使无人机飞行效率高。通过将整个无人机的机身采用碳纤维材质，使无人机的重量得到很大的减轻，从而使其能量消耗大大降低。

【附图说明】

图1是本实用新型具有无人机的监控系统的组成结构示意图。

图2是本实用新型无人机的立体结构示意图。

图3是本实用新型无人机的俯视结构示意图。

图4是本实用新型无人机的侧视结构示意图。

图5是本实用新型无人机螺旋桨有效功率随飞行速度的变化曲线图。

图6是本实用新型无人机避障模块的结构示意图。

图7是本实用新型热成像系统的模块结构示意图。

图8是本实用新型具有无人机的监控系统的电路模块结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一具有无人机的监控系统5，其用于电力巡检及森林防火等领域，该具有无人机的监控系统5包括空中设备和地面设备，空中设备包括无人机1，其工作时飞行在空中并进行拍摄，地面设备包括遥控终端2、地面站3和图传一体接收机4，遥控终端2主要用于操控无人机1的飞行和拍摄，地面站3内部设置一无线收发模块31，图传一体接收机4用来显示视频画面。

请参阅图2、图3和图4，空中设备：无人机1包括一机身11和一红外热像仪15，红外热像仪15搭载在机身11的下面且朝向前方，该红外热像仪15下面进一步设置一路由器107，该机身11包括一机架111、八个电机121、电池114和八个螺旋桨112，电池114位于红外热像仪15上方，八个螺旋桨112等间距分布在机身11周围，该八个螺旋桨112包括四个正桨(未标号)和四个反桨(未标号)，适合顺时针旋转的叫正桨，适合逆时针旋转的是反浆，正反桨的风都向下吹，之所以设置正桨和反桨是为了抵消螺旋桨的自旋产生的扭力，相隔的螺旋桨112旋转方向是不一样的，所以需要正反桨。八个电机121分别位于八个螺旋桨112处，该八个电机121为高导磁电机，高导磁具有磁阻小、效率高的优点，从而使涡流损耗大大降低。电池114为聚合物锂电池，其位于机身11和红外热像仪15之间，用来为无人机1飞行以及红外热像仪15的拍摄提供电能，之所以选用锂电池是因为同样电池容量锂电池最轻，飞行效率最高。整个无人机1的机身11采用碳纤维材质，由于碳纤维为轻质材质，所以其重量得到很大的减轻，使得无人机1的能量消耗大大降低。机架111包括中心板1111、保护罩1112、外围1115、八个折叠翼1113和两个起落架1114，保护罩1112内设置一GPS天线和多个传感器组合模块106，外围1115处等距离间隔连接着八个折叠翼1113，中心板1111为圆形的碳纤维板，之所以采用碳纤维材质，是因为其拉伸强度高、耐腐蚀性强且具有很好的抗震性，其质量仅为钢的1/5，且有较高的韧性。该中心板1111位于保护罩1112内，该中心板1111集成了无人机1内所有模块，其上设置有电子罗盘、陀螺仪、GPS、信号灯124、八个电调122、分线器123和一飞控系统113，分线器123位于中心板1111的正中间位置，电池114通过该分线器123，并联八组输出，分别给八个电调122供电，用于驱动电机121和螺旋桨112，分开后的电压分别给八个电调122供电，电调122用来接收飞控信号，控制电机121的运行。电机121、电调122、螺旋桨112和折叠翼1113的数量不作限定，其可以为多个，电机121、电调122和螺旋桨112的数量和折叠翼1113相对应。

分线器123的上方设置一起落架控制器105，无人机1的两个起落架1114通过无人机1内部的该起落架控制器105来操控，该两个起落架1114分别对称的位于红外热像仪15的左右两侧(在所有实施例中，上、下、左、右等位置限定词仅限于指定视图上的相对位置，而非绝对位置)，每个起落架1114包括一竖轴171和一横轴173，竖轴171以横轴173的中点为起点向上垂直于该横轴173且该两者一体相连。横轴173的两端部分别设置一橡胶胶圈1731，该橡胶胶圈1731为橡胶材质，其包括三段凸出环体，该凸出环体凸出于橡胶胶圈1731的外表面，该橡胶胶圈1731起到缓冲和减震的作用，该凸出环体使橡胶胶圈1731的缓冲和减震效果更好，这样的减震结构提升了无人机1内部传感器的监测稳定性，从而实现抗干扰功能。作为一种变形，该橡胶胶圈1731上的突出环体的段数不作限定，其可以为任意多个。除此之外，无人机1的左右两侧对称设置第一横杆161、第二横杆162和第三横杆163，该三根横杆从上至下平行排列，第一横杆161与第二横杆162之间通过两根细杆(未标号)连接，第二横杆162与第三横杆163通过两根细杆连接，其在第二横杆162处的连接位置分别设置橡胶胶圈1731。除此之外，机架111内部多个连接处也同时设置该橡胶胶圈1731，该无人机1通过在起落架1114两端和多个连接处设置橡胶胶圈1731，起到了缓冲作用，使无人机1在降落时不至于给整个机体造成硬伤。

中心板1111上设置有第一电调61、第二电调62、第三电调63、第四电调64、第五电调65、第六电调66、第七电调67和第八电调68，该八个电调122等距离间隔分布在中心板的四周，每个电调对应着一根折叠翼1113和螺旋桨112，每个螺旋桨112处设置一电机121。第二电调62和第三电调63之间设置2.4G频率收发电台101，第三电调63和第四电调64之间设置遥控信号收发器102，第四电调64和第五电调65之间设置飞控系统113，第五电调65和第六电调66之间设置信号灯124，第六电调66和第七电调67之间设置图传信号收发模块160和降压模块103，降压模块103位于第六电调66和图传信号收发模块160之间。2.4G频率发射收发电台101、遥控信号收发器102、飞控系统113、信号灯124、图传信号收发模块160、降压模块103、八个电机121、八个电调122、以及无人机1上的路由器107、电池114、热成像系统150、分线器123、起落架控制器105、多个传感器组合模块106和GPS天线109，这些模块与元件之间都是彼此独立分开封装的，且彼此间互相屏蔽，这样可以使数字电路与模拟电路的模块、信号发射模块与信号接收模块、大电流电路模块和小电流电路模块都彼此分开，从而降低了模块间的电磁干扰，且使整个电路布局更加安全。

请进一步参阅图5，为了使无人机1的螺旋桨112能够得到很大的升力，需要将该螺旋桨112设置为大桨，但相对应的，大桨的重量会增加，就需要更大的力量来驱动，除此之外，螺旋桨112的桨叶与旋转平面有一个倾角，假设螺旋桨112在一种不能流动的介质中旋转，那么螺旋桨每转一圈，就会向前进一个距离，连续旋转就形成一段螺旋，同一片桨叶旋转一圈所形成的螺旋的距离，称为桨距，桨叶的角度越大，桨距也越大，所以桨距指螺旋桨112旋转一周360度，向上或向前行走的距离(理论上的)，通常可以通过测量桨叶的攻角(迎风角度)大小来体现桨距的大小和变化幅度，螺旋桨112的攻角会对其阻力产生一定的影响，所以实际生产中选择恰当尺寸和攻角的螺旋桨112很重要。每个电机121有一KV值，即在每电压伏值下所得的转速，每个电机121所得的转速v＝KV值*电压值，电机121的KV值越小，其转动力量就越大，但是此时转速v就会减小，同时升力会随之降低。螺旋桨112产生的转动力量单位时间对无人机1所做的功为螺旋桨112的有效功率N，N＝Pv，P为转动力量，v为转速。转动力量P与KV值成反比，而v与KV值成正比，有效功率N会随着转速v产生抛物线式的变化，即在v0范围内，螺旋桨112的有效功率N随着转速v的增大而增大当v大于v0时，有效功率N则随着转速v的增大而减小。当转速为v0时，该螺旋桨112的有效功率N为最佳值，由于该螺旋桨112的效率正比于该有效功率N，所以此时螺旋桨112的效率也最高。当考虑到上述因素，通过采用不同KV值的电机121和不同尺寸与攻角的螺旋桨112并将油门开到最大来进行不断的实验对比，当KV值介于100～450之间、螺旋桨112的尺寸介于16～29英寸之间、攻角介于3～5之间时，螺旋桨112的效率最高，KV最佳值为400，螺旋桨112最佳尺寸为16英寸，其攻角最佳值为4或5。

请进一步参阅图6、图7和图8，该飞控系统113包括遥控信号收发模块132、无人机飞控模块133和执行机构134，遥控信号收发模块132内设置2.4G频率接收器(图未示)，执行机构134内部设置一避障模块1340，该避障模块1340包括预警模块1341、四个超声波传感器1342和多个传感器组合模块106，该多个传感器组合模块106包括气压计、三轴磁力计、空速计、加速度计、陀螺计、GPS/北斗导航系统、电压电流计等，其设置在起落架控制器105上面，该四个超声波传感器1342和多个传感器组合模块106由飞控芯片(未标号)控制，其所采集的信号和数据也由该飞控芯片内部的信息处理模块(未标号)综合处理。三轴磁力计用于指示无人机1的航向，空速计用于为无人机1测速，加速度计和陀螺仪主要用于控制无人机1的姿态，GPS/北斗导航系统主要用于导航，空压计用于测量无人机1的飞行高度，超声波传感器1342用于无人机1的避障，保证空中的无人机1在遥控模式与GPS导航模式飞行时保持稳定，尤其不要撞上不可预见的障碍物，每个超声波传感器1342分别位于两个折叠翼1113之间，八个折叠翼1113分别为第一折叠翼1131、第二折叠翼1132、第三折叠翼1134、第四折叠翼1134、第五折叠翼1135、第六折叠翼1136、第七折叠翼1137和第八折叠翼1138，第一折叠翼1131和第二折叠翼1132之间、第三折叠翼1133和第四折叠翼1134、第五折叠翼1135和第六折叠翼1136、第七折叠翼1137和第八折叠翼1138之间分别设置一超声波传感器1342，且四个超声波传感器1342等距离间隔设置在外围1115下边缘处，当四个超声波传感器1342工作时，每个方向上的超声波传感器1342探测该方向前方的障碍物，可以通过飞控芯片的处理人为预先设定一段距离，如10米，那么当超声波传感器1342探测到前方10米处有障碍物时，将信号发送至信息处理模块进行处理，同时加速度计、陀螺仪、磁力计、空速计、GPS导航等将信号采集后也传送至信息处理模块进行处理计算，若前方有障碍物则会通过预警模块1341进行报警，并将信号传送至多路电调122和多路电机121，同时无人机1会减速行驶且通过反向力向相反的方向飞行。该四个方向的超声波传感器1342同时探测，使该无人机1从四个方向来感测障碍物从而使其避障效果更好，其保证了在紧急状况下该无人机1不会有损伤或坠机。通过飞控芯片预先设定的探测距离不限于10米，可以根据实际飞行状况来预先设定，使避障距离具有灵活性。

为了使无人机1具备避障防撞功能，可以多增加超声波传感器1342的数量，且多个超声波传感器1342的组合使用可以提高检测精度，根据该无人机1的八轴的结构特点，在前、后、左、右四个方向分别设置一个超声波传感器1342，既保证了检测精度又保证了整个无人机1的美观同时使其安装也更加简洁有效。通过将超声波传感器1342设置在外围1115下边缘处，使其位置恰好为无人机1机身11的中间位置，如果其位置偏上或者偏下都会导致探测障碍物不够精准，所以设置在外围1115下边缘处是其最佳位置。除此之外，将每个传感器等距离间隔设置在外围1115的四周，且位于两个折叠翼1113之间，使其正好位于无人机1机身11的前、后、左、右四个方向上，从而使其探测方位更加精准，将四周的障碍物全方位的进行探测从而准确的避障。

红外热像仪15为一摄像装置，其具有感应拍摄和获得物体表面或近表面热像图的功能，其主要是利用红外辐射与物体的相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出的电学效应来记录拍摄画面，该红外热像仪15借助非制冷微热量焦平面阵列(FPA，focusingplanearray)探测器和其成像技术以及微处理器形成了一内部的在线热成像系统150，该热成像系统150包括第二接收模块151、可见光传感器153、红外探测传感器154、音频采集模块155、中央处理器156、声光报警模块157、存储模块158、图像处理及编码模块159和图传信号收发模块160，该第二接收模块151、可见光传感器153、红外探测传感器154、音频采集模块155、声光报警模块157、存储模块158、图像处理及编码模块159和图传信号收发模块160电性连接于中央处理器156，图传信号收发模块160内设置5.8G频率发射器(图未示)和1.2G频率接收器(图未示)，该红外探测传感器154测量对象的温度，实时探测物体上四个可移动点和三个可移动区域，探测最高温、最低温捕捉和平均温度，并传送至中央处理器156进行等温分析、温差测量、温度报警等，可见光传感器153在有可见光的情况下可进行辅助拍摄视频画面。该红外热像仪15可以获得物体表面或近表面的热像图，通过热像图的观察和分析可以测量温度在物体表面或空间的分布情况，被测对象的红外辐射经光学系统汇聚、滤波、聚焦到红外探测传感器上，再由光学一机械扫描系统将对象观测面上各点的红外辐射通量按时间顺序排列，经过红外探测传感器154转变为电脉冲，通过视频信号处理后送到图传一体接收机4显示出热像。所述热成像系统150运行稳定，可同时用于户外和在线监测，即插即用，其可捕捉细小元器件的温度变化，全面反映温度场分布变化且可靠性强、灵敏度高，其具备强大的测量分析与实时分析功能，极大的提高了工作效率。所述中央处理器156包括主控制系统和DSP微处理器，所述红外热像仪15进一步包括一无线调制模块(图未示)，其内部包括第二TCP/IPWLAN模块152，其用于无线信号的收发。

热成像系统150进一步设置一模式切换控制模块152，其用于切换可见光和红外探测这两种模式，其电性连接于中央处理模块156，该模式切换控制模块152包括一1.2G频率控制模块(图未示)，其用于控制红外传感器15在可见光与红外热成像两种模式间的切换。音频采集传感器155用于采集外界音频信息，可见光传感器153、红外探测传感器154和音频采集传感器155将采集到的模拟信号传送至中央处理器模块156进行分析处理，这时若有异常信号，则信号通过声光报警模块157发送至图传信号收发模块160；若无异常信号，则信号传送至存储模块158进行存储，同时发送至图像处理及编码模块159处理和编码。热成像系统150进一步设置一接口18和存储器19，该接口18和存储器19电性连接于中央处理器156，该存储器19为1G*8bitSDROM和1M*16BITFLASH，该接口18包括电源接口(DC-12V)、视频输出(PAL/MTSC)、存储卡槽(microSD)和数据接口(miniUSB)，通过该接口18可将其内部存储的信息传送至移动存储设备。该热成像系统150的运行由电池114内部的系统供电及电源管理模块(未标号)来供电。

地面设备：遥控终端2包括人机交互界面21、控制器模块22和控制信号收发模块23，控制信号收发模块23内设置2.4G频率发射器(图未示)，该人机交互界面21为用户对无人机1进行远程控制的操控界面，该控制器模块22将用户不同的指令分为不同频段，且控制着不同指令的频段范围，该控制信号收发模块23将控制器模块22的信号发送至飞控系统113和热成像系统150。该遥控终端2可以控制无人机1的飞行姿态与飞行模式，并选择一或两个通道用于控制红外热像仪15的聚焦和切换镜头。

地面站3用于显示飞行状态、设置无人机1沿地图的航行路径，其可以为电脑、手机、pad等终端设备，其内部包括一无线收发模块31、导航显示软件模块(图未示)和地面站软件模块(图未示)，其内部进一步设置TCP/IPWLAN模块32和2.4G频率收发模块33，该地面站3在使用时需要联网，其主要用于无线信号的接收和发送。导航显示软件模块内部可以设置程序来操控无人机1的运行轨迹，其通过2.4G频率收发模块33发送信号至无人机1内部的2.4G频率收发电台101，飞控系统113会将一部分如飞行高度、气压等信号反馈给地面站3，该地面站3可通过内部的TCP/IPWLAN模块32将信号发送至红外热像仪15内部的第二TCP/IPWLAN模块152对其进行控制，红外热像仪15再将拍摄的视频、图像和热像图等信号发送至TCP/IPWLAN模块32。

图传一体接收机4内部设置一图传系统40，该图传系统40包括无线视频收发模块41、图像处理及解码模块42、存储单元43和图像显示模块44，无线视频收发模块41内设置5.8G频率接收器(图未示)和1.2G频率发射器(图未示)，该图传一体接收机4为视频及图像显示端，其可以是电脑或手机等，其用于接收红外热像仪15拍摄的视频和画面。

当该具有无人机的监控系统5工作时，用户通过人机交互界面21发送指令，指令信号传送至控制器模块22进行频段的划分，控制器模块22将频率设定为2.4G，当用户的指令为对飞控系统113的控制时，其通过控制信号收发模块23内部的2.4G频率发射器发送至飞控系统113内的遥控信号收发模块132；当用户要对热成像系统153进行控制时，遥控信号收发模块132将控制电平发送至第二接收模块151，除此之外，当热成像系统150将拍摄影像发送至图传一体接收机4则信号频率为5.8G。该具有无人机的监控系统5通过采用2.4G、1.2G和5.8G这三种不同的频率进行通信，当通信处于三者之一的同频率情况下，内部采取跳频技术，所述跳频技术是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式，也就是说，，通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。这种错开通信频率及同频率情况下采取跳频技术的通信方式使该具有无人机的监控系统5具有较强的抗干扰能力和保密性能。

当用户在遥控终端2发送的指令频率为2.4G时，飞控系统113的遥控信号收发模块132自动接收指令信号，该遥控信号收发模块132再将指令信号发送至无人机飞控模块133进行分析处理后，传送至执行机构134并完成飞行指令工作，同时当执行机构134内部的多个传感器将探测到的信号(包括当前的信号强弱状态、高度距离等信号)传送至无人机飞控模块133，无人机飞控模块133再将信号传送至遥控信号收发模块132，并传送至遥控终端2的控制信号收发模块23。

当热成像系统的第二接收模块151自动接收指令信号，指令信号传送至中央处理器模块156加工处理并向可见光传感器153、红外探测传感器154和音频采集传感器155传送开启指令，该热成像系统150以红外探测传感器154探测的画面为主，可见光传感器153在可见光下进行视频画面拍摄，通过遥控终端2发送指令选择开启需要的传感器。可见光传感器153、红外探测传感器154和音频采集传感器155将采集到的模拟信号传送至中央处理器模块156进行分析处理，并在此将模拟信号转换为数字信号发送出去，这时若有异常信号，则信号通过声光报警模块157发送至图传信号收发模块160；若无异常信号，则信号传送至存储模块158进行存储，同时发送至图像处理及编码模块159并将处理和编码后的信号发送至图传信号收发模块160。

该图传信号收发模块160内部的5.8G频率发射器将接收到的数字信号发送至图传系统40中的无线视频收发模块41的5.8G频率接收器，该热成像系统150将拍摄影像发射至图传一体接收机4时其发送的指令频率为5.8G，无线视频收发模块41接收到的数字信号传送至图像处理及解码模块42进行解码处理，即实现数字信号转换为模拟信号，处理后得到的模拟信号传送至图像显示模块44显示出来，同时会发送至存储单元43进行存储。图传一体接收机4对热成像系统150可进行完整控制，该控制信号由无线视频收发模块41内部的1.2G频率发射器发送至图传信号收发模块160内部的1.2G频率接收器。

与现有技术相比，本实用新型一种具有无人机的监控系统5通过导航显示软件模块设置导航路线，并通过其内部的2.4G频率收发模块33将信号发送至无人机1的2.4G频率收发电台101对其飞行轨迹进行操控，无人机1将反馈信号从2.4G频率收发电台101发送至2.4G频率收发模块33，除此之外，地面站3和红外热像仪15之间通过TCP/IPWLAN模块32和第二TCP/IPWLAN模块152之间进行信号的双向传输，从而实现地面站与无人机1及红外热像仪15的双工通信。除此之外，中央处理器156将模拟信号转换为数字信号并通过图传信号收发模块160发送至无线视频收发模块41，该无线视频收发模块41经过图像处理及解码模块42将数字信号转换为模拟信号并通过图像显示模块44显示出来，整个系统实现了数字双工通信，使其更加具有更高的智能效果。

本实用新型一种具有无人机的监控系统5通过在飞控系统113中设置遥控信号收发模块132，并在其内部设置2.4G频率收发电台101，红外热像仪15内部设置第二接收模块151和图传信号收发模块160，图传信号收发模块内设置5.8G频率发射器和1.2G频率接收器，图传一体接收机4内设置无线视频收发模块41，其内设置5.8G频率接收器和1.2G频率发射器，遥控终端1内设置控制信号收发模块23，其内设置2.4G频率发射器，使该具有无人机的通信系统5采用2.4G、1.2G和5.8G这三种不同的频率进行通信，当通信处于三者之一的同频率情况下，内部采取跳频技术，通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变，这种错开通信频率及同频率情况下采取跳频技术的通信方式使该具有无人机的通信系统5具有较强的抗干扰能力和保密性能。通过将2.4G地面站发射电台101、遥控信号收发器102、飞控系统113、信号灯124、图传信号发射模块160、降压模块103、八个电机121、八个电调122、以及无人机1上的路由器107、电池114、热成像系统150、分线器123、起落架控制器105、多个传感器组合模块106和GPS天线109，这些模块与元件之间设置成彼此独立分开封装且彼此间互相屏蔽，使数字电路与模拟电路的模块、信号发射模块与信号接收模块、大电流电路模块和小电流电路模块都彼此分开，从而降低了模块间的电磁干扰，且使整个电路布局更加安全。通过在起落架1114的横轴173的两端部和机架111多个连接处分别设置橡胶胶圈1731，起到了缓冲作用，使无人机1在降落时不至于给整个机体造成硬伤；通过在橡胶胶圈1731上设置多个凸出于外表面的凸出环体，使该橡胶胶圈1731的缓冲和减震效果更好，这样的减震结构提升了无人机1内部传感器的监测稳定性，从而实现抗干扰功能。

本实用新型一种具有无人机的监控系统5通过红外热像仪15感应拍摄和获得物体表面或近表面热像图，使其实时探测物体表面的温度并形成热像图，通过设置模式切换控制模块152，使该红外热像仪15在可见光传感器153和红外探测传感器154之间准确的切换，使可见光传感器153辅助拍摄视频画面，使该红外热像仪15能够根据不同情况切换模式，使其更加人性化。通过设置声光报警模块157，使其在有异常信号的情况下通过此模块进行报警。

本实用新型一种具有无人机的监控系统5通过在飞控系统113内设置避障模块1340，在外围1115下边缘处等距离间隔设置四个超声波传感器1342且该四个超声波传感器1342分别位于两个折叠翼1113之间，当该避障模块1340工作时，该四个方向的超声波传感器1342同时探测，使该无人机1从四个方向来感测障碍物从而使其避障效果更好一些，其保证了在紧急状况下该无人机1不会有损伤或坠机。通过飞控芯片预先设定的探测距离可以根据实际飞行状况来预先设定，使避障距离具有灵活性。

本实用新型一种具有无人机的监控系统5采用特殊KV值的电极和特定尺寸和攻角参数的螺旋桨112，电机KV值设置于100～450之间、螺旋桨112的尺寸介于16～29英寸之间、攻角介于3～5之间，这时螺旋桨112的效率最高，从而使无人机的续航时间长。通过采用八个高导磁电机121，使其具有磁阻小、效率高的优点，从而使涡流损耗大大降低。通过采用聚合物锂电池114，由于锂电池114容量轻，使无人机1飞行效率高。通过将整个无人机1的机身11采用碳纤维材质，使无人机1的重量得到很大的减轻，从而使其能量消耗大大降低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有无人机的监控系统，其包括空中设备和地面设备，空中设备包括一无人机，地面设备包括遥控终端、地面站和图传一体接收机，其特征在于：无人机上包括一机身，机身上设置多个螺旋桨、多个与螺旋桨数量对应的电机和多个与螺旋桨数量对应的折叠翼，每个电机分别位于每个螺旋桨处，机身下搭载一红外热像仪，机身内设置一中心板，该中心板上设置一分线器和多个电调，机身内部包括一飞控系统，该飞控系统包括遥控信号收发模块，其内设置2.4G频率收发电台，红外热像仪包括一第二接收模块和图传信号收发模块，该图传信号收发模块内设置5.8G频率发射器和1.2G频率接收器，地面站内设置2.4G频率收发模块。

2.如权利要求1所述的具有无人机的监控系统，其特征在于：图传一体接收机包括一无线视频收发模块，其内设置5.8G频率接收器，遥控终端包括控制信号收发模块，其内设置2.4G频率发射器。

3.如权利要求1所述的具有无人机的监控系统，其特征在于：机身两侧设置两个起落架，每个起落架包括一竖轴，每根竖轴的两端分别设置橡胶胶圈，分线器的上方设置起落架控制器。

4.如权利要求1所述的具有无人机的监控系统，其特征在于：红外热像仪内部设置一热成像系统，该热成像系统包括第二接收模块、可见光传感器、红外探测传感器、模式切换按键控制模块、中央处理器、图像处理及编码模块和图传信号收发模块，该第二接收模块、可见光传感器、红外探测传感器、模式切换按键控制模块、图像处理及编码模块和图传信号收发模块电性连接于中央处理器。

5.如权利要求1所述的具有无人机的监控系统，其特征在于：机身包括一机架，机架包括一保护罩、中心板和外围，中心板位于保护罩内，外围位于保护罩的下面，外围处等距离间隔连接着第一折叠翼、第二折叠翼、第三折叠翼、第四折叠翼、第五折叠翼、第六折叠翼、第七折叠翼和第八折叠翼，第一折叠翼和第二折叠翼之间、第三折叠翼和第四折叠翼、第五折叠翼和第六折叠翼、第七折叠翼和第八折叠翼之间分别设置一超声波传感器，且该四个超声波传感器等距离间隔设置在外围下边缘处。

6.如权利要求1所述的具有无人机的监控系统，其特征在于：中心板上进一步设置第一电调、第二电调、第三电调、第四电调、第五电调、第六电调、第七电调和第八电调，该八个电调等距离间隔分布在中心板的四周，第二电调和第三电调之间设置2.4G频率收发电台，第三电调和第四电调之间设置遥控信号收发器，第四电调和第五电调之间设置飞控系统，第五电调和第六电调之间设置信号灯，第六电调和第七电调之间设置图传信号发射模块和降压模块，降压模块位于第六电调和图传信号收发模块之间。

7.如权利要求1所述的具有无人机的监控系统，其特征在于：飞控系统包括遥控信号收发模块和执行机构，红外热像仪内部集成有第二接收模块、红外探测传感器、中央处理器和图传信号发射模块，其进一步集成有图像处理及编码模块，遥控终端内部集成有控制信号收发模块，地面站内部集成有无线收发模块，图传一体接收机内部集成有无线视频收发模块，其进一步集成有图像处理及解码模块。

8.如权利要求7所述的具有无人机的监控系统，其特征在于：执行机构内部设置避障模块，避障模块包括四个超声波传感器、信息处理模块和预警模块。

9.如权利要求1所述的具有无人机的监控系统，其特征在于：电机的KV值介于100～450之间，螺旋桨的尺寸介于16～29英寸之间，螺旋桨的攻角介于3～5之间。

10.如权利要求1所述的具有无人机的监控系统，其特征在于：遥控终端进一步包括人机交互界面和控制器模块，图传一体接收机进一步包括图像处理及解码模块、存储单元和图像显示模块。