CN219536071U - 一种无人机空中中继设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无人机空中中继设备，该无人机空中中继设备包括无人机和5G电磁表面项控阵天线；无人机顶部中心处设有安装座，安装座上通过水平旋转机构安装有旋转座；旋转座上设有支撑臂，5G电磁表面项控阵天线通过支撑臂安装于旋转座上；旋转座通过水平旋转机构能够相对于安装座水平360°转动，所述支撑臂设有倾角调节机构，5G电磁表面项控阵天线通过支撑臂能够相对于旋转座调节倾角。该无人机空中中继设备是无人机和5G电磁表面项控阵天线的结合体，该无人机空中中继设备将5G电磁表面项控阵天线安装在无人机上，且能够进行多角度自动调节，从而满足5G电磁表面项控阵天线在无人机上的搭载。

Description

一种无人机空中中继设备

技术领域

本实用新型涉及无人机设备领域，具体涉及一种无人机空中中继设备。

背景技术

随着科学技术的发展，在无人机科技领域，尤其对无法进行有线骨干网络的连接环境快速应对的需要，由于无人机具有反应迅速，机动能力强，运行成本低等优点，无人机空中挂载信号中继器这种方法是一种新的要求和思路。

现有的无人机中继设备较多，如专利申请号为CN202020212905.6的专利文献中所公开的“无人机遥控信号中继装置”、专利申请号为CN201621285327.9的专利文献中所公开的“中继无人机无线自组通信系统及飞行式中继设备”等。随着中继设备的发展，5G电磁表面项控阵天线是近年来中继器中的新生产品，其基于“界面电磁学”理论，提出“电磁场调控”方法实现相位控制；采用“相控”和“辐射”功能集成一体化的相控电磁表面天线技术，避免了高功耗、高成本的移相网络与控制电路，5G电磁表面项控阵天线的定向波束可实现视距20公里以内区域的无线网络覆盖，相较与现有中继设备无线网盖覆盖范围更广。

但是，5G电磁表面项控阵天线同样存在缺陷，5G电磁表面项控阵天线之间建立无线传输通道时，需要进行5G电磁表面项控阵天线的角度切换，在满足天线波束角度切换的前提下，5G电磁表面项控阵天线之间才能建立无线传输通道，现有的无人机中继设备并不能满足5G电磁表面项控阵天线的安装需求。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种无人机空中中继设备，该无人机空中中继设备是无人机和5G电磁表面项控阵天线的结合体，5G电磁表面项控阵天线在无人机上能够进行多角度自动调节，从而满足5G电磁表面项控阵天线在无人机上的搭载。

本实用新型采用的技术方案为：

一种无人机空中中继设备，该无人机空中中继设备包括无人机和5G电磁表面项控阵天线；所述无人机顶部中心处设有安装座，安装座上通过水平旋转机构安装有旋转座；所述旋转座上设有支撑臂，5G电磁表面项控阵天线通过支撑臂安装于旋转座上；

所述旋转座通过水平旋转机构能够相对于安装座水平360°转动，所述支撑臂设有倾角调节机构，5G电磁表面项控阵天线通过支撑臂能够相对于旋转座调节倾角。

进一步，所述安装座为顶部带有圆形安装凹槽的安装座；所述旋转座为圆柱体结构，其底部插入安装座的圆形安装凹槽内；所述水平旋转机构为安装于安装座底部中心处的水平旋转驱动电机，水平旋转驱动电机的电机轴穿过安装座与旋转座键连接。

进一步，所述圆形安装凹槽的侧壁上设有与旋转座侧壁滚动接触的导向定位轮，圆形安装凹槽的槽底设有与旋转座底部滚动接触的旋转导向轮；所述旋转座的侧壁上及底部设有配合导向定位轮和旋转导向轮的环形槽。

进一步，所述支撑臂包括撑臂安装座、支撑臂臂体和转动关节；

所述撑臂安装座的底部通过螺栓固定安装于旋转座内，撑臂安装座的顶部设有两个圆弧形板体，两个圆弧形板体之间形成有支撑臂臂体能够插入的间隙，支撑臂臂体的一端通过转轴转动安装于撑臂安装座上；

所述支撑臂臂体上设有配合倾角调节机构安装的安装槽，支撑臂臂体的另一端设有配合转动关节的上连接板和下连接板，上连接板和下连接板之间形成有转动关节能够插入的间隙，转动关节转动安装于支撑臂臂体的另一端上。

进一步，所述转动关节包括第一转动关节和第二转动关节；第一转动关节包括竖直圆柱体和水平圆柱体，第一转动关节通过竖直圆柱体转动安装于支撑臂臂体的另一端上，其通过水平圆柱体与第二转动关节转动连接；所述第二转动关节其一侧为天线连接座，另一侧为双连接耳板结构，双连接耳板之间形成有水平圆柱体能够插入的间隙。

进一步，所述倾角调节机构包括电推杆、关节转角器和连接转轴；

所述电推杆的一端在支撑臂臂体的安装槽内与支撑臂臂体铰接，其另一端通过铰接座与旋转座铰接，电推杆能够带动支撑臂臂体及5G电磁表面项控阵天线在竖直方向进行60°旋转；

所述第一转动关节的竖直圆柱体和水平圆柱体内各安装有一个关节转角器、一个连接转轴；竖直圆柱体一侧通过连接转轴与支撑臂臂体的上连接板转动连接，其另一侧通过关节转角器与支撑臂臂体的下连接板连接；

水平圆柱体的一侧通过连接转轴与第二转动关节的连接耳板转动连接，其另一侧通过关节转角器与第二转动关节的连接耳板连接。

进一步，所述无人机为四轴无人机或六轴无人机。

本实用新型的有益效果是：

该无人机空中中继设备是无人机和5G电磁表面项控阵天线的结合体，该无人机空中中继设备将5G电磁表面项控阵天线安装在无人机上，且能够进行多角度转换，从而满足基站与基站之间通过无人机空中中继设备建立临时无线传输通道，使通信信号覆盖自然灾害区域。

在角度调节方面，该无人机空中中继设备通过水平旋转机、旋转座配合安装座实现5G电磁表面项控阵天线水平方向上的360°角度调节；通过支撑臂臂体配合电推杆实现5G电磁表面项控阵天线竖直方向上的60°倾角调节；进一步的，通过支撑臂的第一转动关节和第二转动关节配合关节转角器实现5G电磁表面项控阵天线相对于支撑臂臂体上、下及左、右的摆角调节。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型安装座、水平旋转机构和旋转座的连接示意图；

图3为本实用新型支撑臂的安装位置示意图；

图4为本实用新型支撑臂的结构示意图；

图1—4中，1—无人机，2—5G电磁表面项控阵天线，3—安装座，4—水平旋转机构，5—旋转座，6—导向定位轮，7—旋转导向轮，8—环形槽，9—撑臂安装座，10—支撑臂臂体，11—螺栓，12—圆弧形板体，13—上连接板，14—下连接板，15—第一转动关节，16—第二转动关节，17—竖直圆柱体，18—水平圆柱体，19—天线连接座，20—双连接耳板结构，21—电推杆，22—关节转角器，23—铰接座。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例的附图、对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

云南省山区面积较大，山体滑坡事件时有发生，山体滑坡事件冲击山下村落时，易导致光纤被冲断、基站断电、通信彻底断绝；应急通信车辆到达区域距离灾区约较远处遇水及道路掩埋阻拦不能前出，通信信号无法覆盖现场，同时因现场情况不明，救援人员及车辆不能贸然进入。因此，采用无人机空中挂载信号中继器在受灾区域临近建立无线网络覆盖是相对较好的解决方法。

本实施例提供一种无人机空中中继设备，为了使无线网盖覆盖范围更广，本实施例采用5G电磁表面项控阵天线，5G电磁表面项控阵天线可市购北京行晟科技有限公司 R1-A31-C1型5G电磁表面项控阵天线，将5G电磁表面项控阵天线搭载在四轴或六轴无人机上，并通过以下详细结构，实现，5G电磁表面项控阵天线在无人机上的角度调节，从而满足基站与基站之间通过无人机空中中继设备建立临时无线传输通道，使通信信号覆盖自然灾害区域。

具体的，如图1所示，该无人机空中中继设备包括无人机1和5G电磁表面项控阵天线2；无人机1顶部中心处固定安装有安装座3，安装座3上通过水平旋转机构4安装有旋转座5；旋转座5上设有支撑臂，5G电磁表面项控阵天线2通过支撑臂安装于旋转座5上，图1中支撑臂未示出。

水平方向上的角度调节实现方式：

如图2所述，安装座3为顶部带有圆形安装凹槽的安装座3；旋转座5为圆柱体结构，旋转座5底部插入安装座3的圆形安装凹槽内；水平旋转机构4为安装于安装座3底部中心处的水平旋转驱动电机，水平旋转驱动电机的电机轴穿过安装座3与旋转座5键连接。

水平旋转驱动电机启动后，水平旋转驱动电机的电机轴带动旋转座5相对于安装座3及无人机1进行水平转动，旋转座5转动的同时带动支撑臂及5G电磁表面项控阵天线2同步转动。旋转座5相对安装座3及无人机1的转动范围为水平360°，从而实现5G电磁表面项控阵天线2水平方向上的360°角度调节。

进一步的，为了减小转动阻力，以及对旋转座5转动时进行导向，如图2所示，圆形安装凹槽的侧壁上设有与旋转座5侧壁滚动接触的导向定位轮6，圆形安装凹槽的槽底设有与旋转座5底部滚动接触的旋转导向轮7；旋转座5的侧壁上及底部设有配合导向定位轮6和旋转导向轮7的环形槽8。

竖直方向上的倾角调节实现方式，以及上、下及左、右方向上的摆角调节实现方式：

本实施例中的竖直方向上的倾角以及上、下及左、右方向上的摆角调节主要依靠于支撑臂以及安装在于支撑臂上的倾角调节机构相互配合进行实现。

如图3和图4所示，支撑臂包括撑臂安装座9、支撑臂臂体10和转动关节；撑臂安装座9的底部通过螺栓11固定安装于旋转座5内，撑臂安装座9的顶部设有两个圆弧形板体12，两个圆弧形板体12之间形成有支撑臂臂体10能够插入的间隙，支撑臂臂体10的一端通过转轴转动安装于撑臂安装座9上；支撑臂臂体10上设有配合倾角调节机构安装的安装槽，倾角调节机构包括电推杆21、关节转角器22和连接转轴；其中，电推杆21的一端在支撑臂臂体10的安装槽内与支撑臂臂体10铰接，另一端通过铰接座23与旋转座5铰接。电推杆21启动后，带动支撑臂臂体10及5G电磁表面项控阵天线2在竖直方向进行旋转，竖直方向旋转范围为60°，从而使支撑臂臂体10相对于撑臂安装座9转动至竖直状态，实现5G电磁表面项控阵天线2的倾角调节。

进一步的，如图3和图4所示，支撑臂臂体10的另一端设有配合转动关节的上连接板13和下连接板14，上连接板13和下连接板14之间形成有转动关节能够插入的间隙，转动关节转动安装于支撑臂臂体10的另一端上。转动关节包括第一转动关节15和第二转动关节16；第一转动关节15包括竖直圆柱体17和水平圆柱体18，第一转动关节15通过竖直圆柱体17转动安装于支撑臂臂体10的另一端上，其通过水平圆柱体18与第二转动关节16转动连接；第二转动关节16其一侧为天线连接座19，另一侧为双连接耳板结构20，双连接耳板之间形成有水平圆柱体18能够插入的间隙。

第一转动关节15的竖直圆柱体17内，一侧安装有一个关节转角器22，另一侧安装有一个连接转轴，竖直圆柱体17一侧通过连接转轴与支撑臂臂体10的上连接板13转动连接，另一侧通过关节转角器22与支撑臂臂体10的下连接板14连接。关节转角器22为现有市购产品，其多用于多关节机械手，最小长度和直径尺寸可控制在7cm以内，本实例中采用零差云控-eRob70FXXI-直筒I型关节模组作为关节转角器，其启动后可使第一转动关节15带动第二转动关节16及5G电磁表面项控阵天线2相对于支撑臂臂体10进行180°范围的左右转动，从而实现5G电磁表面项控阵天线2相对于支撑臂臂体10左、右方向上的摆角调节。

同理，在第一转动关节15的水平圆柱体18内安装有一个关节转角器22和一个连接转轴；水平圆柱体18的一侧通过连接转轴与第二转动关节16的连接耳板转动连接，其另一侧通过关节转角器22与第二转动关节16的连接耳板连接；通过该启动关节转角器22使第二转动关节16带动5G电磁表面项控阵天线2相对于第一转动关节15的水平圆柱体18进行180°范围的上、下转动，从而实现5G电磁表面项控阵天线2相对于支撑臂臂体10上、下方向上的摆角调节。

由于，现有无人机1具备空中悬停功能，利用无人机1飞至受灾区域并在空中悬停，通过水平旋转驱动电机、电推杆21、关节转角器22进行5G电磁表面项控阵天线2的角度切换，满足其天线波束角度切换，使其能够与基站之间建立临时无线传输通道，覆盖自然灾害区域。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无人机空中中继设备，该无人机空中中继设备包括无人机和5G电磁表面项控阵天线；其特征在于：所述无人机顶部中心处设有安装座，安装座上通过水平旋转机构安装有旋转座；所述旋转座上设有支撑臂，5G电磁表面项控阵天线通过支撑臂安装于旋转座上；

所述旋转座通过水平旋转机构能够相对于安装座水平360°转动，所述支撑臂设有倾角调节机构，5G电磁表面项控阵天线通过支撑臂能够相对于旋转座调节倾角。

2.根据权利要求1所述的无人机空中中继设备，其特征在于：所述安装座为顶部带有圆形安装凹槽的安装座；所述旋转座为圆柱体结构，其底部插入安装座的圆形安装凹槽内；所述水平旋转机构为安装于安装座底部中心处的水平旋转驱动电机，水平旋转驱动电机的电机轴穿过安装座与旋转座键连接。

3.根据权利要求2所述的无人机空中中继设备，其特征在于：所述圆形安装凹槽的侧壁上设有与旋转座侧壁滚动接触的导向定位轮，圆形安装凹槽的槽底设有与旋转座底部滚动接触的旋转导向轮；所述旋转座的侧壁上及底部设有配合导向定位轮和旋转导向轮的环形槽。

4.根据权利要求1所述的无人机空中中继设备，其特征在于：所述支撑臂包括撑臂安装座、支撑臂臂体和转动关节；

所述撑臂安装座的底部通过螺栓固定安装于旋转座内，撑臂安装座的顶部设有两个圆弧形板体，两个圆弧形板体之间形成有支撑臂臂体能够插入的间隙，支撑臂臂体的一端通过转轴转动安装于撑臂安装座上；

所述支撑臂臂体上设有配合倾角调节机构安装的安装槽，支撑臂臂体的另一端设有配合转动关节的上连接板和下连接板，上连接板和下连接板之间形成有转动关节能够插入的间隙，转动关节转动安装于支撑臂臂体的另一端上。

5.根据权利要求4所述的无人机空中中继设备，其特征在于：所述转动关节包括第一转动关节和第二转动关节；第一转动关节包括竖直圆柱体和水平圆柱体，第一转动关节通过竖直圆柱体转动安装于支撑臂臂体的另一端上，其通过水平圆柱体与第二转动关节转动连接；所述第二转动关节其一侧为天线连接座，另一侧为双连接耳板结构，双连接耳板之间形成有水平圆柱体能够插入的间隙。

6.根据权利要求5所述的无人机空中中继设备，其特征在于：所述倾角调节机构包括电推杆、关节转角器和连接转轴；

所述电推杆的一端在支撑臂臂体的安装槽内与支撑臂臂体铰接，其另一端通过铰接座与旋转座铰接，电推杆能够带动支撑臂臂体及5G电磁表面项控阵天线在竖直方向进行60°旋转；

所述第一转动关节的竖直圆柱体和水平圆柱体内各安装有一个关节转角器、一个连接转轴；竖直圆柱体一侧通过连接转轴与支撑臂臂体的上连接板转动连接，其另一侧通过关节转角器与支撑臂臂体的下连接板连接；

水平圆柱体的一侧通过连接转轴与第二转动关节的连接耳板转动连接，其另一侧通过关节转角器与第二转动关节的连接耳板连接。

7.根据权利要求1所述的无人机空中中继设备，其特征在于：所述无人机为四轴无人机或六轴无人机。