CN207869090U - 一种多通道无人机的无线通讯系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多通道无人机的无线通讯系统,包括地面监控设备、地面端通信链路、天空端通信链路和无人机设备；所述地面端监控设备包括地面站、遥控器和显示设备，所述地面端通信链路包括地面端网口转接模块、地面端交换机和地面端数据传输模块；所述无人机设备包括飞控设备、云台设备和载荷设备，所述天空端通信链路包括天空端网口转接模块、天空端交换机和天空端数据传输模块。本实用新型通过网口转换和交换机的数据汇集，将无人机与地面监控设备之间的数据传输整合到一个通讯链路中，减小了通信系统的体积和成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机与地面之间的通讯，特别是涉及一种多通道无人机的无线通讯系统。
背景技术
随着科技的发展和进步，无人机被广泛地应用于数据采集监控领域，特别是输电线路的监控系统中，无人机更是起到了越来越重要的作用。
其中，对于无人机的远程控制和通信，一般需要三种无线链路：一是遥控信号链路控制无人机飞行；二是数传链路实现无人机与地面站之间的通信；三是图传链路将无人机所拍摄到的视频数据传回地面端，在显示设备中进行显示；大多数的通信方案都是采用三种独立的链路系统，这就需要三套独立的电台设备和天线系统；同时为了防止相互之间的干扰，这些设备的工作频段互不相同，且安装时相互间需要保持一定的距离，不仅系统复杂使用不便，而且其抗干扰能力和稳定性也比较差，还有一些产品和方案则是简单的将数传和图传集合在一起，减少了链路复杂度，但是这些方案仍然存在着很大的缺陷，主要体现在：一是传输通道数量少且扩展能力差，如果新增通信需求，则必须增加更多的通信设备，而通信设备的功耗和尺寸都相对较大，会严重影响无人机的性能；二是工作频率固定，容易受到其他通信设备的干扰，环境适应性较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多通道无人机的无线通讯系统，通过网口转换和交换机的数据汇集，将无人机与地面监控设备之间的数据传输整合到一个通讯链路中，减小了通信系统的体积和成本。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多通道无人机的无线通讯系统，包括地面监控设备、地面端通信链路、天空端通信链路和无人机设备；
所述地面端监控设备包括地面站、遥控器和显示设备，所述地面端通信链路包括地面端网口转接模块、地面端交换机和地面端数据传输模块；所述地面站、遥控器和显示设备分别通过地面端网口转接模块，将数据接口转换为网口后连接到地面端交换机，所述地面端交换机与地面端数据传输模块连接；
所述无人机设备包括飞控设备、云台设备和载荷设备，所述天空端通信链路包括天空端网口转接模块、天空端交换机和天空端数据传输模块，所述飞控设备、云台设备和载荷设备分别通过天空端网口转接模块，将数据接口转换为网口后连接到天空端交换机，所述天空端交换机与天空端数据传输模块连接；
所述地面端数据传输模块和天空端数据传输模块通过无线通信进行数据传输。
优选地，所述地面端网口转接模块包括第一网口转接单元、第二网口转接单元和第三网口转接单元，所述地面站通过第一网口转接单元连接到地面端交换机，所述遥控器通过第二网口转接单元连接到地面端交换机，所述显示设备通过第三网口转接单元连接到地面端交换机。
优选地，所述天空端网口转接模块包括第四网口转接单元、第五网口转接单元和第六网口转接单元，所述飞控设备通过第四网口转接单元连接到天空端交换机，所述云台设备通过第五网口转接单元连接到天空端交换机，所述载荷设备通过第六网口转接单元连接到天空端交换机。
优选地，所述载荷设备包括安装在云台设备上的WIFI相机。
优选地，所述地面端数据传输模块和天空端数据传输模块包括相同的射频收发电路，所述射频收发电路包括网络接口、微处理器、射频选择开关、射频收发天线和三个频率不同的射频收发单元；所述微处理器通过网络接口与地面端交换机或天空端交换机连接，微处理器还与射频选择开关连接，射频选择开关分别与每一个射频收发单元连接，各个射频收发单元均与射频收发天线连接。
在地面端数据传输模块和天空端数据传输模块中，只需要控制射频选择开关的切换，即可切换不同频率的射频收发单元进行工作，从而改变地面监控设备与无人机之间的通信频率，不易受到其他通信设备的干扰，提高了无线通讯系统的抗干扰能力。
优选地，所述射频收发单元包括调制解调器、放大器、滤波器和本振源，所述射频选择开关依次通过调制解调器、放大器、滤波器与射频收发天线连接，所述本振源的输出端与调制解调器连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过网口转换和交换机的数据汇集，将无人机与地面监控设备之间的数据传输整合到一个通讯链路中，减小了通信系统的体积和成本；同时在地面端数据传输模块和天空端数据传输模块中，只需要控制射频选择开关的切换，即可切换不同频率的射频收发单元进行工作，从而改变地面监控设备与无人机之间的通信频率，不易受到其他通信设备的干扰，提高了无线通讯系统的抗干扰能力。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为地面端网络转接模块的原理框图；
图3为天空端网络转接模块的原理框图；
图4为射频收发链路的原理框图；
图5为射频收发单元的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种多通道无人机的无线通讯系统，包括地面监控设备、地面端通信链路、天空端通信链路和无人机设备；
所述地面端监控设备包括地面站、遥控器和显示设备，所述地面端通信链路包括地面端网口转接模块、地面端交换机和地面端数据传输模块；所述地面站、遥控器和显示设备分别通过地面端网口转接模块，将数据接口转换为网口后连接到地面端交换机，所述地面端交换机与地面端数据传输模块连接；
所述无人机设备包括飞控设备、云台设备和载荷设备，所述天空端通信链路包括天空端网口转接模块、天空端交换机和天空端数据传输模块，所述飞控设备、云台设备和载荷设备分别通过天空端网口转接模块，将数据接口转换为网口后连接到天空端交换机，所述天空端交换机与天空端数据传输模块连接；
所述地面端数据传输模块和天空端数据传输模块通过无线通信进行数据传输。
优选地，所述载荷设备包括安装在云台设备上的WIFI相机。
如图2所示，所述地面端网口转接模块包括第一网口转接单元、第二网口转接单元和第三网口转接单元，所述地面站通过第一网口转接单元连接到地面端交换机，所述遥控器通过第二网口转接单元连接到地面端交换机，所述显示设备通过第三网口转接单元连接到地面端交换机。在本申请的实施例中，第一网口转接单元的具体类型与地面交换机的数据接口相关，例如，地面站的数据接口是串口时，第一网口转接单元可以采用串口/以太网转换器；若地面站的数据接口是网口，第一网口转接单元可以是简单的网口连接器；第二网口转接单元的具体类型与遥控器的数据接口相关，例如遥控器可以利用WIFI进行数据输出，第二网口转接单元可以采用WIFI/以太网转接器；第三网口转接单元的具体类型与显示设备的数据接口相关，例如，显示设备的数据接口一般采用串口，第三网口转接单元可以采用串口/以太网转接器。
如图3所示，所述天空端网口转接模块包括第四网口转接单元、第五网口转接单元和第六网口转接单元，所述飞控设备通过第四网口转接单元连接到天空端交换机，所述云台设备通过第五网口转接单元连接到天空端交换机，所述载荷设备通过第六网口转接单元连接到天空端交换机。在本申请的实施例中，第四网口转接单元的具体类型与飞控设备（无人机的飞行控制设备）相关，例如，飞控设备的数据接口为串口时，第四转接单元可以采用串口/以太网转换器；第五网口转接单元的具体类型与云台设备相关，例如云台设备的数据接口为串口时，第五转接单元可以采用串口/以太网转换器；第六网口转接单元的具体类型与载荷设备相关，在本申请中，载荷设备为WIFI相机，故第六网口转接单元可以是WIFI/以太网转换器。
如图4所示，所述地面端数据传输模块和天空端数据传输模块包括相同的射频收发电路，所述射频收发电路包括网络接口、微处理器、射频选择开关、射频收发天线和三个频率不同的射频收发单元；所述微处理器通过网络接口与地面端交换机或天空端交换机连接，微处理器还与射频选择开关连接，射频选择开关分别与每一个射频收发单元连接，各个射频收发单元均与射频收发天线连接。
在地面端数据传输模块和天空端数据传输模块之间的通讯收到其他通讯设备的干扰时，只需要控制射频选择开关的切换，即可切换不同频率的射频收发单元进行工作，从而改变地面监控设备与无人机之间的通信频率，从而避免其他通信设备干扰所带来的影响，提高了无线通讯系统的抗干扰能力。但是，需要说明的是，地面端数据传输模块的射频选择开关切换时，天空端数据传输模块的射频选择开关需要进行同步切换，使地面端数据传输模块和天空端数据传输模块的通信频率保持一致；射频选择开关的同步切换可以由遥控器控制，也可由地面站进行控制。
如图5所示，所述射频收发单元包括调制解调器、放大器、滤波器和本振源，所述射频选择开关依次通过调制解调器、放大器、滤波器与射频收发天线连接，所述本振源的输出端与调制解调器连接；在本申请的实施例中，不同频率的射频收发单元，具有本振频率不同的本振源。
本实用新型的工作原理如下：本实用新型利用地面端网口转接模块将地面站、显示设备和遥控器数据接口转换为以太网接口，分别连接到地面端交换机，并将地面端交换机与地面端数据传输模块连接；同时利用天空端网口转接模块将飞控设备、云台设备和载荷设备的数据接口转换为以太网接口，分别连接到天空端交换机，并将天空端交换机与天空端数据传输模块连接，只需要进行地面端数据传输模块和天空端数据传输模块之间的无线通信，就可以实现地面端设备（地面站、显示设备和遥控器）与无人机设备（飞控设备、云台设备和载荷设备）之间的数据传输；进而将无人机与地面监控设备之间的数据传输整合到一个通讯链路中，无需再通过数传链路、图传链路和遥控信号链路，来实现无人机的远程控制和通信，减小了通信系统的体积和成本；本实用新型还具有可扩展性强的优势，在需要新增地面端设备时，仅需在地面端网口转接模块增加与新增地面设备相配合的网口转换器，连接到地面端交换机上进行数据汇集即可；在天空端，即使需要在无人机上增加新的设备（如温度检测设备、空气湿度检测设备、风力检测设备等），也仅需将新增设备通过相应的网络转换器，连接到空中端交换机进行数据汇集即可；同时，在地面端数据传输模块和天空端数据传输模块的射频收发电路中，可以进行通信频率的切换，当数据传输受到其他通信设备干扰，使得信号收发受到影响时，只需要同步切换地面端数据传输模块和天空端数据传输模块的信号收发频率，即可避开其他通信设备的干扰，进而本实用新型还提高了无人机的无线通讯系统抗干扰能力。
Claims (6)
1.一种多通道无人机的无线通讯系统，其特征在于：包括地面监控设备、地面端通信链路、天空端通信链路和无人机设备；
所述地面端监控设备包括地面站、遥控器和显示设备，所述地面端通信链路包括地面端网口转接模块、地面端交换机和地面端数据传输模块；所述地面站、遥控器和显示设备分别通过地面端网口转接模块，将数据接口转换为网口后连接到地面端交换机，所述地面端交换机与地面端数据传输模块连接；
所述无人机设备包括飞控设备、云台设备和载荷设备，所述天空端通信链路包括天空端网口转接模块、天空端交换机和天空端数据传输模块，所述飞控设备、云台设备和载荷设备分别通过天空端网口转接模块，将数据接口转换为网口后连接到天空端交换机，所述天空端交换机与天空端数据传输模块连接；
所述地面端数据传输模块和天空端数据传输模块通过无线通信进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种多通道无人机的无线通讯系统，其特征在于：所述地面端网口转接模块包括第一网口转接单元、第二网口转接单元和第三网口转接单元，所述地面站通过第一网口转接单元连接到地面端交换机，所述遥控器通过第二网口转接单元连接到地面端交换机，所述显示设备通过第三网口转接单元连接到地面端交换机。
3.根据权利要求1所述的一种多通道无人机的无线通讯系统，其特征在于：所述天空端网口转接模块包括第四网口转接单元、第五网口转接单元和第六网口转接单元，所述飞控设备通过第四网口转接单元连接到天空端交换机，所述云台设备通过第五网口转接单元连接到天空端交换机，所述载荷设备通过第六网口转接单元连接到天空端交换机。
4.根据权利要求1所述的一种多通道无人机的无线通讯系统，其特征在于：所述载荷设备包括安装在云台设备上的WIFI相机。
5.根据权利要求1所述的一种多通道无人机的无线通讯系统，其特征在于：所述地面端数据传输模块和天空端数据传输模块包括相同的射频收发电路，所述射频收发电路包括网络接口、微处理器、射频选择开关、射频收发天线和三个频率不同的射频收发单元；所述微处理器通过网络接口与地面端交换机或天空端交换机连接，微处理器还与射频选择开关连接，射频选择开关分别与每一个射频收发单元连接，各个射频收发单元均与射频收发天线连接。
6.根据权利要求5所述的一种多通道无人机的无线通讯系统，其特征在于：所述射频收发单元包括调制解调器、放大器、滤波器和本振源，所述射频选择开关依次通过调制解调器、放大器、滤波器与射频收发天线连接，所述本振源的输出端与调制解调器连接。
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