CN212906006U - 一种无人机集群测控指挥多功能车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种无人机集群测控指挥多功能车，包括载车系统、方舱系统、供配电系统、多媒体系统、网络通信系统、测控链路系统。载车系统可实现快速机动部署、方舱系统为设备提供安装空间为人员提供舒适工作环境，供配电系统负责提供稳定可靠电源，多媒体系统提供视频摄录存储和视频语音通话，网络通信系统负责舱内局域网和外部公共网络数据交互，测控链路系统负责对空中无人机集群遥测监视和遥控执行，实现一站多机、集群测控功能。本实用新型采用全双工测控链路、时分多址通信模式，卫星通信授时测控策略，解决了现有无人机测控点对点通信带宽窄、无法满足一站多机需求。

Description

一种无人机集群测控指挥多功能车

技术领域

本实用新型属于无人机群控制领域，特别是一种无人机集群测控指挥多功能车。

背景技术

无人机目前已经在民用和军事领域广泛使用，尤其是无人机集群的应用市场需求更为迫切。目前市场上无人机地面测控指挥装置，一站一机、功能单一，品种众多，各类装置兼容性差。使用时需要解决众多设备之间相互配套问题，需要耗费大量的时间和精力协调各方资源。因此急需一种集测控、指挥、传输、通信、供电为一体的多功能装置，并且具备操控简单、灵活机动、快速部署、适应能力强等特点。中国专利CN 110588487 A公开了一种多机同空测控指挥车及测控方法，其存在如下技术问题：一、测控天线采用折叠铰链结构裸露于舱顶，缺少必要的防护风吹日晒会加速天线材料的老化，雨雪过后难免造成接口腐蚀、断路；二、单台发电机供电，虽配备UPS电源但应急供电时间有限，发电机故障后供电安全风险大；三、测控信号采用串口通信传输距离有限、速率有限、拓展性差；四、工控机采用串口收发测控数据，造成每台工控机仅能收发一架无人机的测控数据，虽配备备用工控机，但使用灵活性差、备份可靠性低；五、缺少多媒体系统，指挥功能实现效果有限；六、网络通信风险大，未实现内部通信网络和外部公共网络传输的有效物理隔离；七、测控半双工策略八路上行遥控发送完毕后接收八路下行遥测的TDMA通信模式存在缺陷，单架无人机测控上下行更新一次间隔周期时间过长，测控传输频率很难提高。八、测控时序采用地面与空中两种时隙M和S，未采用卫星授时空地握手，随时间推移会产生累积误差，测控通信异常或中断后，空地两种时隙衔接错位，增加多架无人机测控收发混乱风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无人机集群测控指挥多功能车，具备一站多机、一车多用、机动部署、使用便捷等功能。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

一种无人机集群测控指挥多功能车，包括载车系统、方舱系统、供配电系统、多媒体系统、网络通信系统、测控链路系统；

所述方舱系统与载车系统连接，所述方舱系统、多媒体系统、网络通信系统、测控链路系统均与供配电系统连接，所述多媒体系统、测控链路系统均与网络通信系统连接；所述方舱系统作为设备安装、人员工作的空间；所述供配电系统用于提供电源，所述多媒体系统用于提供视频摄录存储和视频语音通话，所述网络通信系统用于舱内局域网和外部公共网络数据交互，所述测控链路系统用于对空中无人机集群遥测监视和遥控执行。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本实用新型具备一车多用功能，载车系统可实现快速机动部署、方舱系统为设备提供安装空间为人员提供舒适工作环境，供配电系统负责提供稳定可靠电源，多媒体系统提供视频摄录存储和视频语音通话，网络通信系统负责舱内局域网和外部公共网络数据交互，测控链路系统负责对空中无人机集群遥测监视和遥控执行，可实现一站多机、集群测控功能。

(2)采用全双工测控链路、时分多址通信模式，卫星通信授时测控策略，解决了现有无人机测控点对点通信带宽窄、传输速率低、无法满足一站多机需求。

(3)本实用新型兼顾无人机测控和指挥功能，配备网络通信和多媒体设备，可连接外部空勤信息，指挥无人机集群参与有人机或其他空中飞行器构成体系作战。

附图说明

图1无人机集群测控指挥多功能车系统框图。

图2无人机集群测控指挥多功能车主视图。

图3无人机集群测控指挥多功能车俯视图。

图4无人机集群测控指挥多功能车侧视图。

图5无人机集群测控指挥多功能车后视图。

图6无人机集群测控指挥多功能车测控机柜图。

图7无人机集群测控指挥多功能车舱体剖视图。

图8无人机集群测控指挥多功能车测控链路系统框图。

图9无人机集群测控指挥多功能车网络传输框图。

图10无人机集群测控指挥多功能车集群时统与时隙示意图。

图11无人机集群测控指挥多功能车指挥席显示器界面图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的介绍。

本实施例的一种无人机集群测控指挥多功能车，包括载车系统、方舱系统、供配电系统、多媒体系统、网络通信系统、测控链路系统；

所述方舱系统与载车系统连接，方舱系统、多媒体系统、网络通信系统、测控链路系统均与供配电系统连接，多媒体系统、测控链路系统均与网络通信系统连接；载车系统可实现快速机动部署，方舱系统为设备提供安装空间、为人员提供舒适工作环境，供配电系统负责提供稳定可靠电源，多媒体系统提供视频摄录存储和视频语音通话，网络通信系统负责舱内局域网和外部公共网络数据交互，测控链路系统负责对空中无人机集群遥测监视和遥控执行，实现一站多机、集群测控功能。

如图1-图11所示，无人机集群测控指挥多功能车，包括载车系统、方舱系统、供配电系统、多媒体系统、网络通信系统、测控链路系统。

所述载车系统的载车底盘1与方舱系统的舱体5之间通过锁扣固定连接，实现机动部署。所述供配电系统包括电源壁盒8、备用发电机11、静音发电机12、配电箱22、 UPS电源29；备用发电机11、静音发电机12均固定在载车底盘1上，配电箱22、UPS 电源29均设置在舱体5内；市电经舱体5上的电源壁盒8接入配电箱22，静音发电机 12为主发电机，系统采用市电或发电机双路电源供电，备用发电机11在静音发电机12 故障时应急备份使用，UPS电源29设置在舱体5内，在供电异常时提供应急电源。舱体 5顶部安装顶置空调7，为舱内创造舒适的工作环境。

结合图2、图6所示，所述测控链路系统包括测控馈线9、测控天线10、链路控制箱18、多台显示器和多台工控机23；所述链路控制箱18、多台显示器和多台工控机23 均设置在舱体5内；所述工控机23与综合光端机24和网络交换机25连接；网络交换机25与串口服务器26连接，串口服务器26与链路控制箱18连接，链路控制箱18与测控天线10连接。结合图8，所述遥控指令由多台工控机23通过网口发出，先经网络交换机25，再经串口服务器26将遥控指令由网络信号转为成串口信号后，传输至链路控制箱18，经链路控制箱18编码调制后，由测控天线10以无线电波形式辐射至空中无人机。空中无人机遥测无线电波由测控天线10接收传导至链路控制箱18，经链路控制箱18解调解码后以串口信号传输至串口服务器26，再经串口服务器26将遥测信息由串口信号转为网络信号后，传输至网络交换机25，经网络交换机25再传输至工控机23，再经工控机23解析后由第一显示器17、第二显示器19和第三显示器33通过人机交互界面以图形文字显示。

如图2、图3、图5所示，测控馈线9一端经天线壁盒16转接后连接舱内的链路控制箱18，另一端连接测控天线10；所述舱体5前端和后端均设有电动升降杆2，所述测控天线10固定在舱体5后端的电动升降杆2上；所述舱体5上部设有天线箱14和馈线箱15，分别用于存放测控天线10和测控馈线9，存储和运输时，测控馈线9存放于馈线箱15内，测控天线10存放于天线箱14内。工作时测控馈线9从馈线箱15内取出连接至测控天线10，测控天线10经支架装配到电动升降杆2的顶端。

所述网络通信系统包括串口服务器26、网络交换机25、综合光端机24、信号壁盒6；

所述舱体5上设有信号壁盒6，外部网线、外部光纤均与信号壁盒6连接；所述串口服务器26与网络交换机25连接，所述网络交换机25、信号壁盒6均与综合光端机 24连接；网络交换机25、综合光端机24通过信号壁盒6经网线或光纤连接外部网络，实现舱内局域网与外部网络互联互通，数据共享。

如图6所示，所述舱体5内设有测控柜31，测控柜31台面上方装配多媒体面板20，多媒体面板20上安装网络接口、视频接口，音频接口、USB接口，串口接口，方便操作人员连接测控柜内的工控机、硬盘录像机、串口服务器、网络交换机、IP广播终端。测控柜31台面下方装配键鼠抽屉21，存储键盘和鼠标，拉出即可操作。

如图6、图8、图9所示，测控柜31内装配两台网络交换机25，两台网络交换机组建两个局域网，实现两局域网之间物理隔离。一台网络交换机25组建的局域网用于无人机遥控和遥测信息传输，另一台网络交换机25组建的局域网与外部网络连接用于无人机信息、视频图像、语音通话、空勤信息等交互传输。

所述多媒体系统包括云台摄像机3、硬盘录像机27、话筒、扬声喇叭13、IP广播终端28。所述云台摄像机3固定在舱体5前端的电动升降杆2上；所述硬盘录像机27、话筒、IP广播终端28均设置在舱体5内；所述舱体5两侧装配扬声喇叭13，满足现场指挥语音广播需求。结合图2、图6、图9所示，所述云台摄像机3通过云台螺旋线4 与硬盘录像机连接，话筒和扬声喇叭13均与IP广播终端28连接；所述硬盘录像机27、 IP广播终端28与网络交换机25连接；所述云台摄像机3将场区图像摄录后传输至硬盘录像机27，硬盘录像机27将场区图像存储并通过显示器33显示，硬盘录像机27与网络交换机25连接，将场区视频共享于由网络交换机25组建的局域网。外部摄影机可以通过信号壁盒6连接综合光端机24，通过外部网络实现影像远程传输。IP广播终端28 与连接网络交换机25连接，在工控机23内安装IP语音视频终端软件，借助话筒、扬声喇叭13、摄影机等多媒体设备实现舱内与舱外语音和视频通信。

进一步的，所述舱体5外部四周装配场地灯30，舱体5内顶装部配顶灯32满足夜间作业照明需求。进一步的，结合图5、图6所示，舱体5外装配两根测控天线10，对应舱内测控柜31中的两台链路控制箱18，构成两套测控链路，一主一备提高测控安全性。

如图7所示，舱内设置六个测控席位和两个指挥席位，其中六个测控席位功能相同，互为备份。如图11所示，指挥席位显示器配置四画面矩阵界面，画面1显示空勤态势、画面2显示无人机集群态势、画面3显示场地实景、画面4显示视频语言对讲桌面，通过四画面实时显示，向指挥员提供空中、地面实景信息，为指挥决策提供依据。

如图10所示，无人机集群同空测控链路实现多机同空方法，以九机同空为例展开说明，如一个测控席位对应多架无人机，即测控席位配置的一台工控机对应多架无人机，如1号工控机对应1、2、3号无人机，2号工控机对应4、5、6号无人机，3号工控机对应7、8、9号无人机，1、2、3号无人机的遥控指令由1号工控机通过网口依次发送至网络交换机，4、5、6号无人机的遥控指令由2号工控机通过网口依次发送至网络交换机，7、8、9号无人机的遥控指令由3号工控机通过网口依次发送至网络交换机25， 9架无人机的遥控指令经网络交换机25传输至串口服务器26，由串口服务器26将网络遥控信号转换为串口遥控信号传输至链路控制箱18，链路控制箱18根据协议将9路遥控指令编码后装载至9个时隙帧内，按照时序依次为时统1、时隙1、时隙2、时隙3、时隙4、时隙5、时隙6、时隙7、时隙8、时隙9通过测控天线10以无线电波形式辐射发送至无人机。无人机收到对应的遥控数据后，下行发送自身遥测数据无线电波，经测控天线10接收后传输至链路控制箱18，链路控制箱18解码后将9架无人机的串口遥测信息发送至串口服务器26，由串口服务器26将串口遥测信息转换成遥测网络信息，发送至对应工控机23。工控机23根据协议，1号工控机解析显示1、2、3号的无人机遥测信息，2号工控机解析显示4、5、6号的无人机遥测信息，3号工控机解析显示7、8、 9号的无人机遥测信息。每完成一次九架无人机测控上下行通信后，进行一次空地时统握手，然后进入下一个循环周期。时统帧由帧头和时统帧内容组成。时隙帧由发送请求、发送遥控数据、接收缓冲、接收遥测数据和时隙缓冲组成。

无人机集群多机同空实现方法为采用一种全双工测控链路，测控链路采用时分多址通信模式，利用卫星通信授时策略，建立测控上下行时统，由时统帧建立上下行测控信号握手后，将时间分割成多个时隙，每个时隙分配给一架无人机，该架无人机在对应时隙内完成一次遥控上行和一次遥测下行，待所有无人机完成一次测控通信后，进入下一次循环，周而复始。

Claims (9)

1.一种无人机集群测控指挥多功能车，其特征在于，包括载车系统、方舱系统、供配电系统、多媒体系统、网络通信系统、测控链路系统；

所述方舱系统与载车系统连接，所述方舱系统、多媒体系统、网络通信系统、测控链路系统均与供配电系统连接，所述多媒体系统、测控链路系统均与网络通信系统连接；所述方舱系统作为设备安装、人员工作的空间；所述供配电系统用于提供电源，所述多媒体系统用于提供视频摄录存储和视频语音通话，所述网络通信系统用于舱内局域网和外部公共网络数据交互，所述测控链路系统用于对空中无人机集群遥测监视和遥控执行。

2.根据权利要求1所述的无人机集群测控指挥多功能车，其特征在于，所述供配电系统包括电源壁盒(8)、备用发电机(11)、静音发电机(12)、配电箱(22)、UPS电源(29)；所述备用发电机(11)和静音发电机(12)固定在载车系统上，配电箱(22)、UPS电源(29)均设置在方舱系统内；所述方舱系统上设有电源壁盒(8)，用于市电与方舱系统内的配电箱(22)的供电；所述UPS电源(29)在设置在方舱系统，供电异常时提供应急电源。

3.根据权利要求1所述的无人机集群测控指挥多功能车，其特征在于，所述测控链路系统包括测控馈线(9)、测控天线(10)、链路控制箱(18)、多台显示器和多台工控机(23)；

所述链路控制箱(18)、多台显示器和多台工控机(23)均设置在方舱系统内；所述工控机(23)与综合光端机(24)和网络交换机(25)连接；网络交换机(25)与串口服务器(26)连接，串口服务器(26)与链路控制箱(18)连接，链路控制箱(18)通过测控馈线(9)与测控天线(10)连接。

4.根据权利要求3所述的无人机集群测控指挥多功能车，其特征在于，所述测控馈线(9)经天线壁盒(16)转接后与测控天线(10)连接，所述方舱系统后端均设有电动升降杆(2)，所述测控天线(10)固定在方舱系统后端的电动升降杆(2)上；所述方舱系统上部设有天线箱(14)和馈线箱(15)，分别用于存放测控天线(10)和测控馈线(9)。

5.根据权利要求1所述的无人机集群测控指挥多功能车，其特征在于，所述网络通信系统包括串口服务器(26)、网络交换机(25)、综合光端机(24)、信号壁盒(6)；所述方舱系统上设有信号壁盒(6)；所述串口服务器(26)与网络交换机(25)连接，所述网络交换机(25)、信号壁盒(6)均与综合光端机(24)连接；网络交换机(25)、综合光端机(24)通过信号壁盒(6)连接外部网络。

6.根据权利要求5所述的无人机集群测控指挥多功能车，其特征在于，所述网络交换机(25)为两台，两台网络交换机组建两个局域网，一台网络交换机(25)组建的局域网用于无人机遥控和遥测信息传输，另一台网络交换机(25)组建的局域网与外部网络连接用于无人机信息、视频图像、语音通话、空勤信息交互传输。

7.根据权利要求1所述的无人机集群测控指挥多功能车，其特征在于，所述多媒体系统包括云台摄像机(3)、硬盘录像机(27)、话筒、扬声喇叭(13)、IP广播终端(28)；所述云台摄像机(3)固定在方舱系统前端的电动升降杆(2)上；所述硬盘录像机(27)、话筒、IP广播终端(28)均设置在方舱系统内；所述方舱系统两侧装配扬声喇叭(13)；所述云台摄像机(3)与硬盘录像机连接，话筒和扬声喇叭(13)均与IP广播终端(28)连接；所述硬盘录像机(27)、IP广播终端(28)与网络交换机(25)连接。

8.根据权利要求1所述的无人机集群测控指挥多功能车，其特征在于，所述方舱系统外部四周装配场地灯(30)，内顶装部配顶灯(32)。

9.根据权利要求3所述的无人机集群测控指挥多功能车，其特征在于，所述方舱系统外装配两根测控天线(10)，对应舱内测控柜(31)中的两台链路控制箱(18)，构成两套测控链路。

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