CN207360588U - 油电混合动力旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

一种油电混合动力旋翼无人机，其包括圆环形机架和设置在机架周围的多个桨叶，机架的中央设置有圆柱形主涵道，其特征在于，主涵道内设置有发动机和齿轮机构；机架中在主涵道周围设置有环状凹槽，所述凹槽内设置有发电机，所述发电机包括定子和转子，所述定子包括与环状凹槽同心的中空的圆环形线圈架，圆环形线圈架上等间隔缠绕有N个线圈；圆环形线圈架内的空腔内设置有转子，转子至少包括永久磁铁和环形的齿轮，在相邻线圈之间的圆环形线圈架上及机架上形成有使所述环形齿轮的一部分露出于主涵道的窗部；发动机通过齿轮机构透过窗部与环形的齿轮啮合从而使转子在圆环形线圈架内的空腔内旋转。本实用新型仅通过发动机就能产生电能，从而增加了无人机的飞行时长。

Description

油电混合动力旋翼无人机

技术领域

本实用新型涉及一种油电混合动力旋翼无人机，尤其涉及一种仅通过发动机就能产生电能，并能增加了无人机的飞行的灵活性。

背景技术

小型无人机由于成本低、易于使用等特点，在消费和工业领域得到越来越广泛的使用。目前国内外无人机主要有三类，第一类为旋翼无人机，第二类为传统类型无人直升飞机，第三类为电动多轴无人机。第一类的旋翼无人机飞行效率高但无法垂直起降，使用场地受限；第二类的传统无人直升机可垂直起降，但机械及动力传动结构复杂，成本高、安全性低且操作难度大；第三类电动多轴无人机操作简单，但由于采用电力驱动使得飞行时间受限，一般为半小时左右。

实用新型内容

为克服现有技术中存在的缺点，本实用新型的发明目的是提供一种液电混合动力旋翼无人机，其通过发动机就能产生电能，从而增加了无人机的飞行时间及灵活性。

为实现所述发明目的，本实用新型提一种油电混合动力旋翼无人机，其包括圆环形机架和设置在机架周围的多个桨叶，机架的中央设置有圆柱形主涵道，其特征在于，主涵道内设置有发动机和齿轮机构；机架中在主涵道周围设置有环状凹槽，所述凹槽内设置有发电机，所述发电机包括定子和转子，所述定子包括与环状凹槽同心的中空的圆环形线圈架，圆环形线圈架上等间隔缠绕有N个线圈；圆环形线圈架内的空腔内设置有转子，转子至少包括永久磁铁和环形的齿轮，在相邻线圈之间的圆环形线圈架上及机架上形成有使所述环形齿轮的一部分露出于主涵道的窗部；发动机通过齿轮机构透过窗部与环形的齿轮啮合从而使转子在圆环形线圈架内的空腔内旋转。

优选地，所述转子包括与圆环形线圈架同心的磁铁环，所述磁铁环包括：环状的磁铁盒、多块永久磁铁、环形齿轮和多个滑轮，环状的磁铁盒用于收纳多块磁铁，相邻两块磁铁极性相同，该环形齿轮与环状的磁铁盒同心并设置于环状的磁铁盒上；该多个滑轮以与所述圆环形线圈架中空腔内壁接触的方式均匀配置于所述环状的磁铁盒上。

优选地，齿轮机构至少包括一个主齿轮和至少一个传递齿轮，传递齿轮通过与主齿轮和环形齿轮啮合的方式，将主齿轮的动能传递给环形齿轮，所述主齿轮固定于发动机的输出轴上，发动机的输出轴连接有主桨叶。

优选地，磁铁环旋转时，圆环形线圈架上缠绕的线圈输出电能。

优选地，圆环形线圈架上缠绕的线圈输出的电能电经整流滤波后能够给可充电电池充电

优选地，桨叶由电动机提供动力，电动机由可充电电池能提供能源。

优选地，电动机设置在磁铁环附近，其包括机壳和设置在机壳内的线圈，所述线圈通过电流滑环连接于电机驱动器，当磁铁环环旋转时，电机内的线圈旋转从而驱动桨叶旋转。

优选地，所述电机靠近机架，当磁铁环旋转时，会驱动电机的中的线圈旋转，从而带动连接于其轴上的桨叶旋转。

与现有技术相比，本实用新型提供的油电混合动力旋翼无人机由于采用了上述结构，从而仅通过发动机就能产生电能，从而增加了无人机的飞行的灵活性。

附图说明

图1是本实用新型提供的油电混合动力旋翼无人机的控制系统的组成框图；

图2是实用新型提供的发电机的示意图；

图3是本实用新型提供的设置主涵道中的齿轮架的示意图；

图4是表示沿着图2中的发电机沿A-B方向的截面示意图；

图5是本实用新型提供的发电机的电能分配的组成框图；

图6是本实用新型提供的驱动装置的组成框图；

图7是本实用新型提供的射频单元的组成框图；

图8是本实用新型提供的频率的组成框图；

图9是本实用新型提供的压控振荡漾器的组成框图；

图10是本实用新型提供的功率放大器的组成框图；

图11是本实用新型提供加密过程的示意图；

图12是本实用新型提供解密过程的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本实用新型的实施方式。此外，对图中相同或者相当的部分赋予相同符号，不再进行反复的说明。

本说明书中，用语“水平面”是指与重力方向交叉的面，并非是限定于与重力方向严格地以90°的角度交叉的面。其中，将无人机的壳体100置于与重力方向所成的角度尽可能接近90°的面，从能量转换装置100的动作方面来讲是优选的。另外，本说明书中上下方向意思是重力方向(铅直方向)。

根据本实用新型一个实施例， 油电混合动力旋翼无人机包括机架和设置在机架周围的多个旋翼，机架的中央设置有圆柱形主涵道，机架中在主涵道周围设置有环状凹槽，凹槽内设置发电机，主涵道内设置有发动机和齿轮机构；。机架采用铝合金骨架，外铺碳纤维复合材料，在保证强度的同时减轻机身重量。设置在主涵道内的支架为碳纤维杆以用于支撑燃油发动机，作为涵道无人机的主动力，发动机的油箱安置在主体涵道下的壳体内。桨叶采复合材料制成。

图1是本实用新型提供的无人机的控制系统的组成框图，如图1所示，根据本实用新型一实施例，无人机的控制系统包括飞控器406、根据飞行处理器的指令驱动无人机飞行的伺服机构、通信子系统、照相子系统和处理器405，其中，飞控器406根据处理器405的指令给伺服机构提供控制信号，以使伺服机构根据预设路径或者地面控制终端的指令进行飞行，也将无人机飞行时的数据传送给处理器405，伺服机构示例性地包括四个电机控制器和四个电机，电机控制器如电机控制器CON1、电机控制器CON2、电机控制器CON3和电机控制器CON4；电机如电机M1、电机M2、电机M3和电机M4，四个电机控制器分别控制四个电机。无人机还包括照相子系统，其包括照相机412和相机控制器413，所述照相机412连接于相机控制器413，其用于对被监视的区域进行航拍，并将所航拍的图像信息传送给相机控制器413，相机控制器413连接于处理器405，其用于对输入的图像信息进行处理而后传送给处理器405。通信子系统包括数字基带单元410、调制单元411和通信卡414，通信卡414通过插槽连接于数字基带单元410，发信时，所述数字基带单元410用于将处理器要传送的信息进行信源编码和信道编码，而后传送给调制单元411，所述调制单元411包括发射器，所述发射器用于将数字基带单元传送来的信息进行加密并调制到频随PN随机序列产生器产生的PN随而变化的载波信号上而后进行功放，最后通过天线发射到空间；调制单元411还包括接收器，接收器用于将天线接收的信号进行解调和解密，而后将数据发送给数字基带单元410，数字基带单元410用于将数字基带信号进行信道解码、信源解码，取出控制终端发送来的数据或者指令。

本实用新型中，照相机通过万向节固定于无人机平台上，使照相机的摄影轴随无人机的机体坐标系的OZ重合，使照相机的像平面的轴与无人机的机体坐标系的OX平行，照相机的像平面的轴与无人机的机体坐标系的OY平行，如此安装，可以通过测量无人机的姿态角而推算出摄影轴的姿态角。

根据本实用新型第一实施例，无人机的控制系统还包括高度计415，其用于获取无人机与地面的高度信息。根据本实用新型一实施例，无人机的控制系统还包括存储器408，其用于存储飞控程序和无人机伺服机构的所获取的数据。所述伺服机构包括电机及其控制器。

无人机的控制系统还包括导航定位接收器403，其通过天线A1接收导航定位卫星的关于无人机的位置信息及时间信息，并将数据传送给处理器405。导航定位接收器403例如为GPS接收器、北斗定位授时接收器等。根据本实用新型一实施例，将导航定位器的接收天线轴与照相机的光轴同轴设置，如此可根据导航定位接器确定的无人机的位置信息根据坐标变换的原理确定照相机所拍摄图像的中心点的坐标。

无人机的控制系统还包括MEMS402，在无人机上安装MEMS402时，使其测量可以测量照相机摄相轴的姿态角。根据本实用新型一实施例，本实用新型提供基于无人机由电源模块100向各个部件提供能源，其可以通过开关进行断开与接通控制。

根据一个实施例，无人机的控制系统还包括测距装置418，其用于测量无人机与目标等的距离，所述测距离装置418例如为激光测距仪。无人机的控制系统还包括测向装置418，其用于测量被监视目标与无人机的方向。处理器根据测距装置和测向装置所提供的数据确定被监测目标的位置和速度等。无人机的控制系统还包括存储器401，其用于存储应用程序和所获得的数据，应用程序包括如被监视目标的位置、速度等的计算程序、图像处理程序等。

根据一个实施例，包括驱动桨叶的用电设备由图2-4所述的发电机提供电能。

图2是实用新型提供的发电机的示意图；图3是本实用新型提供的设置主涵道中的齿轮架的示意图；图4是表示沿着图2中的发电机沿A-B方向的截面示意图；如图2-4所示，所述发电机包括定子和转子，所述定子包括与无人机的机架的环状凹槽同心的中空的圆环形线圈架102，圆环形线圈架上等间隔缠绕有N个线圈101；圆环形线圈架内的空腔内设置有转子，转子至少包括永久磁铁和环形的齿轮105，在相邻线圈101之间的圆环形线圈架102上形成有使所述环形齿轮的一部分露出于主涵道的窗部108，在机架上相应于圆形开线圈架102的窗部位置也设置有窗部31以使齿轮机构的部分齿能够穿过窗部31和窗部108与环形齿轮105的齿啮合；发动机600通过齿轮机构透过窗部与环形齿轮105啮合从而使转子在圆环形线圈架内的空腔内旋转。所述转子包括与圆环形线圈架同心的磁铁环，所述磁铁环包括：环状的磁铁盒106、多块永久磁铁107、环形齿轮105和多个滑轮104，环状的磁铁盒106用于收纳多块磁铁，多块磁铁以N极和S极性交错设置，该环形齿轮105与环状的磁铁盒同心并设置于环状的磁铁盒上；该多个滑轮104以与所述圆环形线圈架102中空腔内壁接触的方式均匀配置于所述环状的磁铁盒106上。 根据一个实施例，多块磁铁为呈N极性、S极性、S极性、N极性，…布置，即相邻两块磁铁的极性相同，且相邻两块磁铁之间设置有磁通分割槽。在相邻线圈101之间的圆环形线圈架102上形成有使所述环形齿轮的一部分露出于主涵道的窗部108，在机架上相应于圆形开线圈架102的窗部位置也设置有窗部31以使小齿轮400的部分齿能够穿过窗部31和窗部108与环形齿轮105的齿啮合。只要齿轮105齿能够与小齿轮400的部分齿啮合，则不限定形成窗部108的部位。另外，窗部108并不限定形成线圈架1个部位，也可以形成在多个部位，如均匀设置于主涵道的壁上。

永久磁铁107收纳在形成于磁铁盒中。图2中表示为10个永久磁铁收纳于磁铁盒106。但是，该构成仅是一例，收纳于磁铁盒的永久磁铁的个数只要是至少1个即可。

永久磁铁107优选使用稀土类磁铁。一般而言，与相同大小的铁素体磁铁相比，稀土类磁铁具有较强的磁力(矫顽力)。作为稀土类磁铁可以使用例如钐钴磁铁或者钕磁铁。本实用新型的实施方式中特别优选钕磁铁。

钕磁铁一般而言，与钐钴磁铁相比，相同大小时具有较强的磁力(矫顽力)。因此，可以使用例如小型的永久磁铁。或者，与使用相尺寸的钐钴磁铁的情况相比，通过使用钕磁铁能够提高能量转换装置的输出(能够取出较大的能量)。但是，本实用新型的实施方式并不排除稀土类磁铁以外的永久磁铁。永久磁铁107使用铁素体磁铁当然也是可以的。

磁铁盒106形成为环状，其上部设有开口。因此，永久磁铁107从磁铁盒106的上方被插入。通过将永久磁铁107插入磁铁盒而形成环形，也可以在部分磁铁盒中的插入永久磁铁。

磁铁盒106由非磁性材料制作。只要是非磁性材料，则磁铁盒106的材质没有特别限定。在一个实施方式中，磁铁盒106由非磁性金属(例如铝)形成。如果永久磁铁107的温度太高，则永久磁铁107有可能减磁。即、 永久磁铁107的磁力有可能变弱。通过利用非磁性金属来形成磁铁盒106，能够将永久磁铁107所产生的热量高效地向外部释放，因此，能够降低产生这样的问题的可能性。在另一实施方式中，磁铁盒106由树脂材料形成。通过由树脂材料形成磁铁盒106，能够减轻磁铁盒106的重量。

齿轮105机械地固定于和磁铁盒106上。齿轮105形成为环状，与磁铁盒106同心配置。为了固定环形齿轮105而使用螺丝。螺丝贯穿齿轮，并固定于磁铁盒106上。

环形齿轮105的上表面被加工成：使得螺丝的头不从齿轮105的上表面突出出来。环形齿轮105为了与主涵道内的小齿轮400相啮合而形成有齿。环形齿轮105相对于磁铁盒106的主涵道的中心轴旋转。

环形齿轮105的宽度比磁铁盒106的宽度宽。在将环形齿轮105安装于磁铁盒106时，环形齿轮105从磁铁盒106向磁铁盒106的内径方向延伸。

圆环形线圈架102内形成中空的环形空腔，用于收纳磁铁环，即、收纳收纳有永久磁铁的磁铁盒106和齿轮105。圆环形线圈架102形成为与磁铁盒106、齿轮105具有公共中心的环状，该公共中心为主涵道的轴线。

滑轮104为球形，其通过轮架固定于磁铁保持架上。该多个滑轮均匀设置于磁铁保持架上，多个滑轮与线圈架内腔的内壁接触，当环形齿轮105在小齿轮的作用下旋转时，磁铁盒106的旋转，滑轮104进行旋转。伴随滑轮104的旋转，能够使磁铁盒106顺滑旋转。

为了分散磁铁环的重量、即分散磁铁盒106和齿轮105的合计重量，滑轮104的个数越多越好。因此，滑轮104的个数优选为3个以上。由3点规定1个平面。如果滑轮104的个数为3，则通过各滑轮104与线圈架内腔接触，能够防止磁铁盒105的旋转过程中上下振动。

滑轮104也需要具有支持磁铁盒106和齿轮105的重量的强度。而且，在磁铁盒105高速旋转时，滑轮104也高速旋转。因此，优选滑轮104尽可能地轻量，以便能够高速旋转。因此，滑轮104由例如金属(例如铝)形成。

在无人机飞行过程中，为了使磁铁形在线圈架102内的中稳定旋转，优选在磁铁保持架105的下面，左面和右面分别均匀设置多个滑轮104，在环形齿轮的上面也均匀设置多个滑轮104。

N个线线圈101均匀等间隔缠绕于线圈架102上。线圈101的线材、匝数没有特别限定。此外，线圈架102起到以下作用：作为用于将能量转换装置设置于机架32内的形环凹槽中，以在无人机飞行过程中，将电动机输出的动能转换为电能。

磁铁盒105的截面为矩形或者圆形。而且机架的环形凹槽的截面也是矩形或者圆形。由于线圈架102的截面也为矩形或者圆形，因此能够尽可能地缩短磁铁盒105与线圈101之间的距离。由此，能够抑制线圈101与永久磁铁107之间的磁耦合力的降低。

图2中示出了5个线圈101。但是，线圈101的个数只要是最低1个即可，没有特别限定。线圈101的个数为多个时，优选这些多个线圈在由线圈架规定的圆周上以等角度配置。

在主涵道中设置有如图3所示的齿轮架，所述齿轮架包括沿主涵道径向延伸的多个径向支架，如301A、301B、301C、301D和301F，径向支架以主涵道的中心轴线为中心呈辅射状，在每个径向支架的上设置于多个沿主涵道的轴向延伸的齿轮轴，如302A、302B、302C、302D和302F，发动机设置在齿轮架的中央，发动机600的输出轴500A连接于大齿轮50并连接于主浆叶。本实用新型虽然以在齿轮500通过五个小齿轮400以将动能传递给环形齿轮为例进行了说明，但是，大齿轮也可以通过一个小齿轮400以将动能传递给环形齿轮105，如果采用一个齿轮传动能时，可以在除设置小齿轮的径向支架的其它支架上设置配重块以使无人机平衡。

图2到图4中，由发动机600驱动主桨叶旋转的同时，也驱动大齿轮500旋转，大齿轮500带动多个小齿轮放置，小齿轮透过去时机架上的窗部和对应的线圈架102上的窗部与环形齿轮105啮合而驱动环形齿轮旋转，环形齿轮带动磁铁保持在线圈架102中的空腔旋转，由于本实用新型所设置的磁铁为呈N极性、S极性、N极性、S极性，…布置，如此在磁铁在线圈中旋转时，在每个线圈中产生了交变的旋转磁场所，从而在线圈中产生了电能。下面结合附图5描述电能的分配。

图5是本实用新型提供的发电机的电能分配的组成框图。如图5所示，根据本实用新型一个实施例，油电混合动力无人机的发电机100产生的电能经整流器左D200整流成直流电，而后经充电器CH1充入到蓄电池E1中，利用蓄电E1给设置于小涵道中的四个电机，如电机200A、电机200B、电机200C和电机200D。根据本实用新型一个实施例，为防止蓄电池给充电器提供电能，在充电器的正电源输出端和蓄电池的正极端之间设置了一个二极管D2，二极管D2的正极连接于充电器CH1的正电源输出端，负极连接于畜电池E1的正极。充电器CH1的公共端连接于畜电池的负极端。在蓄电池E1通过二极管D1向电机提供电能。

根据本实用新型一个实施例，设置于四个小涵道的小桨叶由四个电机驱动，每个电机的转速由电机控制电路根据指令来控制，下面结合图6来进行说明。

图6是本实用新型提供的驱动装置的组成框图，如图6所示，根据本实用新型一个实施例，驱动装置包括电机200，其包括外壳、置于外壳内的定子和转子，还包括与转子的轴一同旋转的速度编码器VS200和整流编码器CD200，电机控制电路包括电机驱动器DR200，还包括极性控制单元P200、速度控制单元VC200以及脉宽调制控制单元PWM200，电机驱动器DR200为响应于控制信号而进行开关控制的半导体装置，以将电力Vcc传输到定子的绕组。在这里，由于电机驱动单元DR200设置成向定子的定子绕组供应直流电，因此其结构可以根据电动机的类型(定子绕组的相数)而改变。。

极性控制单元P200接收来自电机的整流编码器CD200的光传感器信号，并向电机驱动单元DR200发送用于实现电整流器的控制信号，从而实现电整流器。速度控制单元VC200接收来自电机的速度编码器的编码器VS200信号，并向脉宽调制控制单元PWM200发送速度控制信号。无人机的飞行控制器根据发送的指令向脉宽调制控制单元PWM200发送转速的控制信号contr。脉宽调制控制单元PWM200向电机驱动器DR200发送用于根据控制信号对电机200的转速进行控制的PWM信号。

本实用新型中，无人机载控制系统中的通信子系统和地面服务器中的通信模块的组成相同，所包括的发射器和接收器组成也相同，下面结合图7-12来描述本详细描述。

图7是本实用新型提供无人机通信子系统射频单元的组成框图，如图8所示，无人机通信子系统射频率单元包括发射器、接收器、频率合成器801、频率源829和PN码产生器828，所述发射器包括射频调制器（调制器）805，其用于将待发送的密文数据调制到由频率合成器801产生的第一频率信号上，所述频率合成器801根据所述PN码产生器828产生的PN码将频率源产生的频率合成不同的频率，所述接收器包括混频器808，所述混频器808用于将接收的信号与频率合成器801所产生的第二频率信号进行混频从而解调出发送端所发送的密文数据。发射器还至少包括加密器803和二进进制序列产生器801，二进进制序列的长度为一个字节，从高到低的数据位按顺序记为K[n]，加密器803将待发送的明文数据分成M个字节，任一字节的任一位记为D[m,k]，则密文数据的M个字节的任一位S[m,k]根据下式计算得到：

， ,其中，k和n由设定的密码确定。

接收器还包括解密器809，所所述接收器包括解密器809和二进制伪随机序列产生器，解密器809将接收的密文数据分成M个字节，根据下式将密文数据解密得到明文数据：

， ,其中，k和n由设定的密码确定。

射频部分还还包括双工器806和天线804，所述功放807和混频器808通过双工器连接于天线804。

根据一个实施例，频率合成器801包括倍频器825、倍频器827、倍频器820、第一移相器824、移相器823、移相器830、乘法器821、乘法器822和加法器826，其中，倍频器825用于对频率源829提供的信号进行倍频得到第一信号；移相器824用于对第一信号进行移相得到与第一信号相互正交的第二信号；倍频器827用于对频率源829提供的信号进行倍频得到第三信号；移相器823用于对第三信号进行移相得到与第三信号相互正交的第四信号；乘法器821用于对第二信号和第四信号进行相乘，并提供给加法器826；乘法器822用于对第一信号和第三信号进行相乘，并提供给加法器826；加法器对乘法器821和乘法器822提供的信号进行加法运算，而后提供给倍频器820从而得到第一频率信号，所述加法器826的输出信号经移相器830移相后得到第二频率信号。

图8是本实用新型提供的频率源的组成框图，如图8所示，本实用新型提供的频率源829包括：晶体振荡器、分别比为K的分频器、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器VCO和分别比为N的分频器，其中，晶体振荡器用于产生固定频率信号并提供给分频器，分频器对晶体振荡器进行分频并提供给鉴相器；VCO根据参考Vf和低通滤波器提供的电压产生压控振荡信号，并经分频器分频而后提供的鉴相器，鉴相器比较分频器和分频器提供的信号的相位并经低通滤波器LPF滤除高频从而产生电压信号，该电压信号与Vf叠加以进一步控制VCO产生的频率信号。

图9是本实用新型提供的压控振荡器（VCO）的电路图，如图9所示，本实用新型提供的压控振荡器（VCO）压控振荡器包括薄膜体声波振荡器BAWF1、薄膜体声波振荡器BAWF2、场效应管T3、场效应管T4、场效应管T7、场效应管T5、场效应管T6、场效应管T8和恒流源，其中，场效应管T3的源极连接于场效应管T4的漏极，场效应管T3的漏极和栅极均接于电源EC；场效应管T7的栅极连接于场效管T3的源极，漏极连接于电源EC，源极连接于恒流源；场效应管T5的源极连接于效应管T6的漏极，场效应管T5的漏极和栅极均接于电源EC；场效管T8的漏极连接于电源EC，栅极接于场效管T5的源极，源极连接于恒电源；场效应管的栅极T4和场效应管T5的栅极相连，并为信号输入端，场效应管T4的源极和场效应管T6的源极为信号输出端。场效应管T4的漏极连接于薄膜体声波谐振BAWF1的第一端；场效应管T6的漏极连接于薄膜体声波谐振器BAWF2的第一端；薄膜体声波谐振器BAWF1的第二端和薄膜体声波谐振器BAWF2的第二端相连接，并为电压控制端。控制电压Vf通过电阻R10连接于控制端。

压控振荡器（VCO）还包括场效应管T9、场效应管T10、场效应管T11和恒流源CS，恒流源CS的一端连接于电源EC，另一端连接于场效应管T11的漏极，场效应管T11的源极接地，栅极连接于其漏极，并连接于场效应管T9的栅极和场效应管T10的栅极，场效应管T9的源极接地，漏极连接于场效应管T7的源极以给其提供恒定电流；场效应管T10的源极接地，漏极连接于场效应管T8的源极以给其提供恒定电流。

图10是本实用新型提供的发射器中高频功率放大器（功放）的电路图，如图10所示，本实用新型提供的高频功率放大电路包括高频信号输入端IN、输入匹配网络、放大器、输出匹配网络、高频信号输出端OUT及偏置电路，放大器由高功放管T44组成，高频信号输入端IN经输入匹配网络300进行阻抗匹配，而将信号输入到高功放管T44的基极，高功放管T44的集电极输出的信号经输出匹配网络与天线回路进行阻抗匹配而后将信号输入到天线回路，偏置电路由晶体管T43和电阻R47组成，晶体管T43基极经电阻R41连接于控制电压Vcon，晶体管T43的集电极连接于电源Vcc1,发射极经电阻R47给高功放管T44的基极提供电流。

优选地，高频功率放大电路还包括温度补偿电路，温度补偿电路包括晶体管T41、晶体管T42、电阻R43、电阻R43和电阻R44，其中，晶体管T42的基极连接于电阻R42的第一端，电阻R42的第二端连接于电阻R41的第一端，电阻R41的第二端连接于控制电压Vcon，电阻R41的第一端同时连接于晶体管T41的集电极和晶体管T43的基极；晶体管T42集电极经电阻R43连接于电源Vcc1，发射极经电阻R44连接于地，并连接于晶体管T41的基极；晶体管T41的发射极接地，集电极连接于电组R41的第一端。本实用新型由于采用了如此结构的温度补偿电路，使得高频功率放大电路的温度补偿能力大大提高。

根据一实施例，高频功率放大电路还包括稳电压电路，所述稳压电路包括电容C41和二极管D41，电容C41的一端连接于晶体管T43的基极，另一端接地；二极管的正极接地，负极连接于晶体管T43的基极。

图11是本实用新型提供的加密器加密过程的示意图，如图12所示，二进制伪随机序列产生器802产生的二进进制序列的长度Nbit，从高到低的数据位按顺序记为K[n]，加密器将待发送的明文数据分成M等份，每份的长度为Nbit，任一等份的任一位记为D[m,k]，则密文数据的M个字节的任一位S[m,k]根据下式计算得到：

其中， ，n和k由输入的密码确定。

如图9中，二进制伪随机序列产生器802产生的二进进制序列的长度为一个字节，每个字节包括8bit，从高到低的数据位按顺序记为K[n]，将待发送的明文数据分成M字节，每个字节的长度为8bit，任一字节的任一位记为D[m,k]将根据下式将明文数据进行加密得到密文数据：

。

其中 ，n由设定的密码确定。

可选地，还可以采用如下优选的方式进行加密：二进制伪随机序列产生器801产生的二进进制序列的长度为一个字节，每个字节包括8bit，从高到低的数据位按顺序记为K[n]，将待发送的明文数据分成M字节，每个字节的长度为8bit，任一字节的任一位记为D[m,k]将根据下式将明文数据进行加密得到密文数据

其中 ，k由输入的密码确定

图12是本实用新型提供的解密器解密过程的示意图，如图12所示，二进制伪随机序列产生器802产生的二进进制序列的长度Nbit，从高到低的数据位按顺序记为K[n]，解密器将接收的密文数据分成M等份，每份的长度为Nbit，任一等份的任一位记为S[m,k]，则解密后明文数据的M个字节的任一位D[m,k]根据下式计算得到：

。

式中， ，n和k由输入的密码确定。

根据一实施例，二进制伪随机序列产生802产生的二进进制序列的长度为一个字节，每个字节包括8bit，从高到低的数据位按顺序记为K[n]，将接收的密文数据分成M字节，每个字节的长度为8bit，任一字节的任一位记为S[m,k]将根据下式将密文数据进行解密得到明文数据：

。

其中 ，n由设定的密码确定。

可选地，还可以采用如下优选的方式进行加密：二进制伪随机序列产生器802产生的二进进制序列的长度为一个字节，每个字节包括8bit，从高到低的数据位按顺序记为K[n]，将接收的密文数据分成M字节，每个字节的长度为8bit，任一字节的任一位记为S[m,k]将根据下式将密文数据进行解密得到明文数据：

其中，k由输入的密码确定。

根据一个实施例，二进制伪随机序列产生器也可以由密码存储表来代替，从存储表中选择哪个密码由用户选择，只要在无人机在执行任务前，设定了密码，则执行任务期间，无人机和地面服务器或者地面终端就利用该密码对数据进行加解密，如此可增强通信的安全性。

本实用新型提供的系统中，由于采用一个字长的二进制伪随机序对数据进行并行的加解密，因此节约了成本，并加快了加解密速度。

此外，本实用新型提供的加解密方法可以通过计算机可用程序代码的计算机程序来实现，计算机可用程序代码被存储在数据处理系统内的计算机可读存储介质中，如存储在存储器、光盘、硬盘等中。

以上结合附图描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种油电混合动力旋翼无人机，其包括圆环形机架和设置在机架周围的多个桨叶，机架的中央设置有圆柱形主涵道，其特征在于，主涵道内设置有发动机和齿轮机构；机架中在主涵道周围设置有环状凹槽，所述凹槽内设置有发电机，所述发电机包括定子和转子，所述定子包括与环状凹槽同心的中空的圆环形线圈架，圆环形线圈架上等间隔缠绕有N个线圈；圆环形线圈架内的空腔内设置有转子，转子至少包括永久磁铁和环形的齿轮，在相邻线圈之间的圆环形线圈架上及机架上形成有使所述环形齿轮的一部分露出于主涵道的窗部；发动机通过齿轮机构透过窗部与环形的齿轮啮合从而使转子在圆环形线圈架内的空腔内旋转。

2.根据权利要求1所述的油电混合动力旋翼无人机，其特征在于，所述转子包括与圆环形线圈架同心的磁铁环，所述磁铁环包括：环状的磁铁盒、多块永久磁铁、环形齿轮和多个滑轮，环状的磁铁盒用于收纳多块磁铁，相邻两块磁铁极性相同，该环形齿轮与环状的磁铁盒同心并设置于环状的磁铁盒上；该多个滑轮以与所述圆环形线圈架中空腔内壁接触的方式均匀配置于所述环状的磁铁盒上。

3.根据权利要求2所述的油电混合动力旋翼无人机，其特征在于，齿轮机构至少包括一个主齿轮和至少一个传递齿轮，传递齿轮通过与主齿轮和环形齿轮啮合的方式，将主齿轮的动能传递给环形齿轮，所述主齿轮固定于发动机的输出轴上，发动机的输出轴连接有主桨叶。

4.根据权利要求3中所述的油电混合动力旋翼无人机，其特征在于：磁铁环旋转时，圆环形线圈架上缠绕的线圈输出电能。

5.根据权利要求4所述的油电混合动力旋翼无人机，其特征在于，圆环形线圈架上缠绕的线圈输出的电能经整流滤波后能够给可充电电池充电。

6.根据权利要求5所述的油电混合动力旋翼无人机，其特征在于，桨叶由电动机提供动力，电动机由可充电电池能提供能源。

7.根据权利要求6所述的油电混合动力旋翼无人机，其特征在于，电动机设置在磁铁环附近，其包括机壳和设置在机壳内的线圈，电动机的线圈通过电流滑环连接于电机驱动器，当磁铁环旋转时，电动机的线圈旋转从而驱动桨叶旋转。

8.根据权利要求7所述的油电混合动力旋翼无人机，其特征在于，所述电机靠近机架，当磁铁环旋转时，会驱动电动机的线圈旋转，从而带动连接于其轴上的桨叶旋转。