本發(fā)明屬于航拍監(jiān)測(cè)管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無人機(jī)群智能調(diào)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用面越來越廣，在民用領(lǐng)域及軍用領(lǐng)域均體現(xiàn)出不可或缺的重要性, 尤其航空攝影和監(jiān)測(cè)的應(yīng)用越來越廣泛，采用無人機(jī)作為航空攝影工具已成為目前發(fā)展的主流。無人機(jī)能夠應(yīng)用于航拍、森林防護(hù)、災(zāi)情勘察等監(jiān)控應(yīng)用場(chǎng)合。目前，適合民用的無人機(jī)基本都是多螺旋直升式無人機(jī)，配備有鋰電池、GPS定位模塊和飛行驅(qū)動(dòng)模塊，以及拍攝設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備。用戶在使用無人機(jī)進(jìn)行航拍等應(yīng)用時(shí)，通常通過無人機(jī)對(duì)當(dāng)前環(huán)境場(chǎng)景進(jìn)行拍攝，并將拍攝到的環(huán)境圖像保存在存儲(chǔ)卡，在拍攝完畢后，從存儲(chǔ)卡中取出無人機(jī)所拍攝到的環(huán)境圖像，這種方式雖然能夠拍攝到所需的環(huán)境圖像，但是用戶需要待無人機(jī)全程拍攝完畢后才能從存儲(chǔ)卡上獲取所需的環(huán)境圖像，不能及時(shí)了解到無人機(jī)所拍攝的內(nèi)容，不能實(shí)時(shí)對(duì)無人機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和操作。由于各類自然災(zāi)害和突發(fā)事件頻發(fā)，若不能及時(shí)了解事態(tài)進(jìn)展，會(huì)嚴(yán)重限制對(duì)災(zāi)害的救援評(píng)估和對(duì)突發(fā)事件的控制處理，從而造成更為嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

另一方面，無人機(jī)攝像形成的圖像信息量非常龐大，在考慮設(shè)備成本和設(shè)備自重的情況下，現(xiàn)有無人機(jī)不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，安裝了無線通訊的無人機(jī)也只能在信號(hào)強(qiáng)的區(qū)域內(nèi)通過wife或藍(lán)牙等方式傳輸數(shù)據(jù)。導(dǎo)致通訊延遲接收問題，不能實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，不能達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。

再次，現(xiàn)有通過無人機(jī)進(jìn)行無人監(jiān)控的方式只能針對(duì)小范圍區(qū)域的監(jiān)控，當(dāng)面臨大范圍和超遠(yuǎn)距離的監(jiān)控時(shí)，無法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多架次的區(qū)域和時(shí)間配合。而且無法避免盲區(qū)和重復(fù)監(jiān)測(cè)的情況發(fā)生。然而，現(xiàn)有技術(shù)中用于實(shí)現(xiàn)范圍廣和無死角的監(jiān)測(cè)方式，多見于提高多螺旋直升式無人機(jī)的里程性能，增加起飛架次進(jìn)行頻繁監(jiān)控和同時(shí)監(jiān)測(cè)。實(shí)際上，無論螺旋直升式無人機(jī)飛行里程如何增加，都有范圍限制，最終必須及時(shí)返航充電。尤其是面臨故障問題必須迫降或返航時(shí)，監(jiān)測(cè)效果受到很大影響。因此迫切需要一種范圍廣、無死角、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、信息同步性高的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有無人機(jī)管理存在的問題和不足，提出了一種范圍廣、無死角、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、信息同步性高的無人機(jī)全景實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的采用如下技術(shù)方案：一種無人機(jī)群智能調(diào)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括無人機(jī)和總服務(wù)器，其特征是：在被監(jiān)測(cè)區(qū)域的邊緣或內(nèi)部間隔設(shè)置有n個(gè)通訊平臺(tái)，并對(duì)被監(jiān)測(cè)區(qū)域等分成p個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)；所述通訊平臺(tái)設(shè)置有能與無人機(jī)進(jìn)行圖像信息傳輸?shù)臒o線通訊設(shè)備，各通訊平臺(tái)設(shè)置有與總服務(wù)器進(jìn)行有線或無線傳輸?shù)脑O(shè)備；所述通訊平臺(tái)設(shè)置有無人機(jī)起降平臺(tái)，以及無人機(jī)充電裝置；所述無人機(jī)包括鋰電池、GPS定位模塊、飛行驅(qū)動(dòng)模塊、拍攝設(shè)備和無線通訊模塊；每個(gè)通訊平臺(tái)至少配備有一個(gè)無人機(jī)。

所述充電裝置為有線充電裝置或無線充電裝置。

所述有線充電裝置，在無人機(jī)起降平臺(tái)的中部設(shè)置有兩個(gè)凹槽，凹槽內(nèi)分別匹配安裝有導(dǎo)電插槽，兩個(gè)導(dǎo)電插槽通過導(dǎo)線與充電器及電源連接；在無人機(jī)起降平臺(tái)的中部還設(shè)置有兩個(gè)平行的導(dǎo)電彈片，兩個(gè)平行的導(dǎo)電彈片的前端或中部設(shè)置有導(dǎo)電觸頭，當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)電彈片被壓下后，兩導(dǎo)電觸頭分別能插入相應(yīng)導(dǎo)電插槽內(nèi)；在無人機(jī)起降平臺(tái)的前邊緣固定有柔性擋板，無人機(jī)起降平臺(tái)的兩側(cè)設(shè)置有發(fā)散狀的柔性擋板，兩側(cè)柔性擋板的最窄段大于或等于無人機(jī)兩側(cè)寬度；位于各柔性擋板上分別設(shè)置有電磁鐵，無人機(jī)機(jī)體的前側(cè)和兩側(cè)分別設(shè)置有導(dǎo)磁體，各導(dǎo)磁體與相應(yīng)電磁鐵位置對(duì)應(yīng)；無人機(jī)的前側(cè)底部分別設(shè)置有兩個(gè)導(dǎo)電觸片，兩導(dǎo)電觸片的寬度與所述兩導(dǎo)電彈片寬度一致；所述電磁鐵與控制器輸出端連接，無線通訊設(shè)備的信號(hào)輸出端與控制器信號(hào)輸入端連接。所述無人機(jī)起降平臺(tái)的前端和后端分別設(shè)置有前端信號(hào)發(fā)射器A和后端信號(hào)發(fā)射器B，所述無人機(jī)的機(jī)體前端和后端分別設(shè)置有前端信號(hào)接收器A’和后端信號(hào)接收器B’。

所述無線充電裝置，在無人機(jī)起降平臺(tái)的內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)腔，內(nèi)腔中安裝有充電發(fā)射線圈，所述充電發(fā)射線圈通過繼電器常開端與市電連接；在無人機(jī)底部的平行桿支架上卡裝有底座，在底座內(nèi)部設(shè)置有充電接收線圈，充電接收線圈的輸出端依次連接整流電路和穩(wěn)壓電路后與無人機(jī)內(nèi)的蓄電池充電器連接；同時(shí)，在無人機(jī)起降平臺(tái)的內(nèi)腔中設(shè)置有電磁鐵圈，并在所述底座內(nèi)部設(shè)置有磁鐵裝置；所述電磁鐵圈與控制器輸出端連接，無線通訊設(shè)備的信號(hào)輸出端與控制器信號(hào)輸入端連接，繼電器的線圈控制端與控制器輸出端連接。每當(dāng)返航的無人機(jī)在附近區(qū)域時(shí)候，通過無人機(jī)本身的GPS坐標(biāo)判斷距離平臺(tái)的位置，當(dāng)所在的位置在設(shè)定的范圍內(nèi)時(shí)，平臺(tái)會(huì)通過磁感線圈通電，把無人機(jī)吸引下來，無人機(jī)底部平行桿支架上的底座會(huì)吸附在平臺(tái)表面的任意位置，由充電線圈進(jìn)行充電，充電完成后停止供電，引力隨之消失。位于無人機(jī)底部的平行桿支架上的底座設(shè)置有卡槽，卡槽上部設(shè)置有扣件，扣件的一端鉸接在卡槽一側(cè)壁，扣件的另一端通過鎖緊件連接于卡槽另一側(cè)壁。

所述通訊平臺(tái)為固定式，或者為移動(dòng)式通訊平臺(tái)。所述移動(dòng)式通訊平臺(tái)包括含驅(qū)動(dòng)力的車體和軌道，車體底部的軌道輪匹配安裝于軌道上；所述車體內(nèi)設(shè)置有無線通訊設(shè)備和GPS定位模塊以及電源模塊；無線通訊設(shè)備用于對(duì)服務(wù)器建立長距離通訊和對(duì)無人機(jī)建立短距離通訊；所述車體的側(cè)面設(shè)置有無人機(jī)升降平臺(tái)。所述無人機(jī)起降平臺(tái)的前端和后端分別設(shè)置有前端信號(hào)發(fā)射器A和后端信號(hào)發(fā)射器B，所述無人機(jī)的機(jī)體前端和后端分別設(shè)置有前端信號(hào)接收器A’和后端信號(hào)接收器B’。前端信號(hào)發(fā)射器A作為前端引導(dǎo)信號(hào)源，后端信號(hào)發(fā)射器B作為后端引導(dǎo)信號(hào)源。

有益效果：本發(fā)明解決了無人機(jī)監(jiān)控最主要的三個(gè)問題：一是解決了大量圖像信息實(shí)時(shí)傳送問題，從而滿足實(shí)施監(jiān)測(cè)的目的。二是解決了無人機(jī)必須頻繁充電才能保持正常飛行狀態(tài)的問題。三是解決了多架次不同時(shí)刻各無人機(jī)無法有效調(diào)度問題，實(shí)現(xiàn)了合理分配飛行區(qū)域和飛行時(shí)間，避免重復(fù)監(jiān)測(cè)和漏側(cè)問題。

本發(fā)明具有圖像信息實(shí)時(shí)傳輸功能，各無人機(jī)與最接近通訊平臺(tái)的有效距離滿足圖像信息傳輸距離要求時(shí)，將新存儲(chǔ)的圖像信息傳輸至最接近的通訊平臺(tái)。從而各無人機(jī)能夠以最快的速度將大量圖像信息轉(zhuǎn)移給最近的通訊平臺(tái)，并由該通訊平臺(tái)及時(shí)將信息傳遞給總服務(wù)器。無需降落無需返航就能進(jìn)行圖像信息傳輸。

本發(fā)明適合大范圍監(jiān)測(cè)的功能，各通訊平臺(tái)統(tǒng)一調(diào)度相互配合，無人機(jī)不斷起落于各調(diào)度平臺(tái)，不斷更換和續(xù)航的無人機(jī)能實(shí)現(xiàn)不間斷監(jiān)測(cè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離連續(xù)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)。

本發(fā)明能夠?qū)Ω鳠o人機(jī)補(bǔ)充電能，交替飛行從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)。實(shí)現(xiàn)電能及時(shí)補(bǔ)充。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的通訊平臺(tái)航線路徑示意圖之一；

圖2是本發(fā)明的通訊平臺(tái)航線路徑示意圖之二；

圖3是含有有線充電裝置的無人機(jī)起降平臺(tái)；

圖4是圖3的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖3的電路連接框圖；

圖6是含有無線充電功能的無人機(jī)起降平臺(tái)示意圖；

圖7是固定于無人機(jī)底部支架上的底座側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖7的俯視示意圖；

圖9是本圖6和圖7中采用的電路連接框圖；

圖10是移動(dòng)式通訊平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)，1為通訊平臺(tái)，2為被監(jiān)測(cè)區(qū)域，3為無人機(jī)飛行線路，4為被分割的監(jiān)測(cè)區(qū)，5為無人機(jī)起降平臺(tái)，6為導(dǎo)電彈片，7為導(dǎo)電觸頭，8為凹槽，9為導(dǎo)電插槽，10為前邊緣柔性擋板，11為兩側(cè)柔性擋板，12為電磁鐵，13為插座，14為插頭，20為前端引導(dǎo)信號(hào)源，21為后端引導(dǎo)信號(hào)源，22為移動(dòng)式通訊平臺(tái)的車體，23為軌道，30為卡槽，31為底座，32為扣件，33為充電接收線圈，34為磁鐵裝置，35為銷軸，36為無人機(jī)底部的平行支架，37為無人機(jī)起降平臺(tái)，38為充電發(fā)射線圈，39為電磁鐵圈。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：一種無人機(jī)群智能調(diào)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，參見圖1或圖2，圖1是在被監(jiān)測(cè)區(qū)域的邊緣設(shè)置有多個(gè)通訊平臺(tái)1，圖2是將被檢測(cè)區(qū)域2分成p個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)。通訊平臺(tái)1設(shè)置有能與無人機(jī)進(jìn)行圖像信息傳輸?shù)臒o線通訊設(shè)備，由于無人機(jī)通過高清攝像機(jī)不斷記錄和存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，不易通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸（無線網(wǎng)絡(luò)傳輸不僅信號(hào)穩(wěn)定性差，而且需要流量很大，成本很高）。當(dāng)無人機(jī)靠近某通訊平臺(tái)1時(shí)，可通過wife與無人機(jī)建立局域網(wǎng)內(nèi)的圖像信息傳輸，確?？焖俑咝鬏敂?shù)據(jù)。無人機(jī)采用多螺旋無人機(jī)，能夠控制飛行速度并能滯留空中，無人機(jī)在經(jīng)過通訊平臺(tái)1的有效距離范圍，適當(dāng)降低飛行速度等待數(shù)據(jù)傳輸完成后再快速通過。相鄰?fù)ㄓ嵠脚_(tái)1之間距離合適的話，無人機(jī)基本可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸，將攜帶的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)同步到最近的通訊平臺(tái)1。

通訊平臺(tái)1能與總服務(wù)器進(jìn)行有線或無線傳輸?shù)脑O(shè)備，通訊平臺(tái)1能夠含有更完善的收發(fā)設(shè)備，以及通訊平臺(tái)1之間的短距離互相通訊功能，可以通過無線的方式將大量數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器。

通訊平臺(tái)1設(shè)置有無人機(jī)起降平臺(tái)5，以及無人機(jī)充電裝置。無人機(jī)包括鋰電池、GPS定位模塊、飛行驅(qū)動(dòng)模塊、拍攝設(shè)備和無線通訊模塊。每個(gè)通訊平臺(tái)1至少配備有一個(gè)無人機(jī)。

當(dāng)進(jìn)行無線監(jiān)測(cè)任務(wù)時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)無人機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)多個(gè)無人機(jī)所經(jīng)過被監(jiān)測(cè)區(qū)域的時(shí)間點(diǎn)和飛行路線進(jìn)行協(xié)調(diào)。

各無人機(jī)與最接近通訊平臺(tái)1的有效距離滿足圖像信息傳輸距離要求時(shí)，將新存儲(chǔ)的圖像信息傳輸至最接近的通訊平臺(tái)1，由該通訊平臺(tái)1通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將圖像信息傳輸至總服務(wù)器，由總服務(wù)器對(duì)在飛狀態(tài)的無人機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，或者發(fā)出廣播。

各無人機(jī)電量低至安全飛行電量范圍時(shí)，就近選擇合適的通訊平臺(tái)1進(jìn)行充電，并由該通訊平臺(tái)1派出足電量的無人機(jī)代替充電無人機(jī)繼續(xù)監(jiān)測(cè)。

本實(shí)施采用有線充電裝置，參見圖3和圖4，在無人機(jī)起降平臺(tái)5的中部設(shè)置有兩個(gè)凹槽8，凹槽8內(nèi)分別匹配安裝有導(dǎo)電插槽9，兩個(gè)導(dǎo)電插槽9通過導(dǎo)線與充電器及電源連接；在無人機(jī)起降平臺(tái)5的中部還設(shè)置有兩個(gè)平行的導(dǎo)電彈片6，兩個(gè)平行的導(dǎo)電彈片6的前端或中部設(shè)置有導(dǎo)電觸頭7，當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)電彈片6被壓下后，兩導(dǎo)電觸頭7分別能插入相應(yīng)導(dǎo)電插槽9內(nèi)；在無人機(jī)起降平臺(tái)5的前邊緣固定有柔性擋板，無人機(jī)起降平臺(tái)5的兩側(cè)設(shè)置有發(fā)散狀的柔性擋板，兩側(cè)柔性擋板的最窄段大于或等于無人機(jī)兩側(cè)寬度；位于各柔性擋板上分別設(shè)置有電磁鐵12，無人機(jī)機(jī)體的前側(cè)和兩側(cè)分別設(shè)置有導(dǎo)磁體，各導(dǎo)磁體與相應(yīng)電磁鐵12位置對(duì)應(yīng)；無人機(jī)的前側(cè)底部分別設(shè)置有兩個(gè)導(dǎo)電觸片，兩導(dǎo)電觸片的寬度與所述兩導(dǎo)電彈片6寬度一致。

參見圖5，電磁鐵12與控制器輸出端連接，無線通訊設(shè)備的信號(hào)輸出端與控制器信號(hào)輸入端連接；當(dāng)無人機(jī)發(fā)出降落信號(hào)且靠近無人機(jī)起降平臺(tái)5時(shí)，通過控制器控制電磁鐵12通電，對(duì)無人機(jī)進(jìn)行定位，使無人機(jī)的兩導(dǎo)電觸片與無人機(jī)起降平臺(tái)5的兩導(dǎo)電彈片6貼合充電，當(dāng)充電結(jié)束后停止充電，需要無人機(jī)執(zhí)行起飛任務(wù)時(shí)，通過控制器控制電磁鐵12斷電，啟動(dòng)無人機(jī)起飛。所述無人機(jī)起降平臺(tái)5的前端和后端分別設(shè)置有前端信號(hào)發(fā)射器A和后端信號(hào)發(fā)射器B，所述無人機(jī)的機(jī)體前端和后端分別設(shè)置有前端信號(hào)接收器A’和后端信號(hào)接收器B’。前端信號(hào)發(fā)射器A作為前端引導(dǎo)信號(hào)源，后端信號(hào)發(fā)射器B作為后端引導(dǎo)信號(hào)源。前端信號(hào)發(fā)射器A和信號(hào)發(fā)射器B的信號(hào)不同用于區(qū)分前后位。

實(shí)施例2：另一種無人機(jī)群智能調(diào)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在實(shí)施例1基礎(chǔ)上，將有線充電裝置修改為無線充電裝置，參見圖6，在無人機(jī)起降平臺(tái)7的內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)腔，內(nèi)腔中安裝有充電發(fā)射線圈38，充電發(fā)射線圈38通過繼電器常開端與市電連接，繼電器的線圈是否通電要受控制器控制。

參見圖7和圖8，在無人機(jī)底部的平行桿支架上卡裝有底座31，在底座31內(nèi)部設(shè)置有充電接收線圈33。位于無人機(jī)底部的平行桿支架36上的底座31設(shè)置有卡槽30，卡槽30上部設(shè)置有扣件32，扣件32的一端通過銷軸35鉸接在卡槽30一側(cè)壁，扣件32的另一端通過鎖緊件連接于卡槽30另一側(cè)壁。

參見圖9，位于底座31內(nèi)部的充電接收線圈33的輸出端依次連接整流電路和穩(wěn)壓電路后與無人機(jī)內(nèi)的蓄電池充電器連接。

另外，在無人機(jī)起降平臺(tái)37的內(nèi)腔中設(shè)置有電磁鐵圈39，并在所述底座1內(nèi)部設(shè)置有磁鐵裝置34。為了確保無人機(jī)支架上的底座落在充電發(fā)射線圈88的正上方，可以將底座1的長度L≥電磁鐵圈直徑D。

電磁鐵圈39與控制器輸出端連接，無線通訊設(shè)備的信號(hào)輸出端與控制器信號(hào)輸入端連接，繼電器的線圈控制端與控制器輸出端連接。

每當(dāng)返航的無人機(jī)在附近區(qū)域時(shí)候，通過無人機(jī)本身的GPS坐標(biāo)判斷距離平臺(tái)的位置，當(dāng)所在的位置在設(shè)定的范圍內(nèi)時(shí)，平臺(tái)會(huì)通過磁感線圈通電，把無人機(jī)吸引下來，無人機(jī)底部平行桿支架上的底座31會(huì)吸附在平臺(tái)表面的任意位置，由充電線圈進(jìn)行充電，充電完成后停止供電，引力隨之消失。

實(shí)施例3：又一種無人機(jī)群智能調(diào)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在實(shí)施例1或是實(shí)施例2的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，與實(shí)施例1或?qū)嵤├?不同的是，實(shí)施例1或?qū)嵤├?采用了通訊平臺(tái)為固定式，本實(shí)施例采用了移動(dòng)式通訊平臺(tái)。

參見圖8所示，移動(dòng)式通訊平臺(tái)包括含驅(qū)動(dòng)力的車體和軌道23，移動(dòng)式通訊平臺(tái)的車體22底部的軌道輪匹配安裝于軌道23上；所述車體內(nèi)設(shè)置有無線通訊設(shè)備和GPS定位模塊以及電源模塊；無線通訊設(shè)備用于對(duì)服務(wù)器建立長距離通訊和對(duì)無人機(jī)建立短距離通訊；所述車體的側(cè)面設(shè)置有無人機(jī)升降平臺(tái)。所述無人機(jī)起降平臺(tái)的前端和后端分別設(shè)置有前端信號(hào)發(fā)射器A和后端信號(hào)發(fā)射器B，所述無人機(jī)的機(jī)體前端和后端分別設(shè)置有前端信號(hào)接收器A’和后端信號(hào)接收器B’。