基于無人飛行器的信號中繼系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于信號中繼領(lǐng)域，特別是涉及一種基于無人飛行器的信號中繼系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中繼技術(shù)最早適用于多個用戶對于有限通信資源的分配，現(xiàn)在又廣泛應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域。簡單說來，大概分成兩種情況如下:其一，比如當(dāng)一個區(qū)域內(nèi)的不特定多數(shù)用戶公用某個固定帶寬的網(wǎng)絡(luò)資源的時候，此時通過中繼技術(shù)，臨時調(diào)配其中的部分網(wǎng)絡(luò)資源給當(dāng)前使用用戶，然后在當(dāng)前用戶使用完畢該資源時，將該部分網(wǎng)絡(luò)資源再另行調(diào)配給其他需要使用的用戶。由于并非所有用戶都會在同一時間使用該網(wǎng)絡(luò)資源，所以通過合理調(diào)配能夠讓一個固定的網(wǎng)絡(luò)資源更好地服務(wù)更多用戶。一個典型的例子，就是電話系統(tǒng)中電話線路的調(diào)用過程。其二，在無線通信中，由于某個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信號覆蓋范圍是有限的，為了能夠讓該信號覆蓋范圍符合用戶需求，有時候，需要將該信號覆蓋范圍在特定范圍內(nèi)擴(kuò)大，此時需要通過一個設(shè)備接收源信號并將該信號向外轉(zhuǎn)發(fā)，采用類似信號接力的方式，擴(kuò)大無線信號覆蓋范圍。
[0003]在上述中繼技術(shù)的應(yīng)用過程中，中繼設(shè)備與中繼方法的也得到了長足的發(fā)展，但是不可忽視的問題是，現(xiàn)有的中繼設(shè)備與中繼方法，基本是基于靜態(tài)的方式，來對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行調(diào)配。換句話說，環(huán)境中的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在設(shè)計之初進(jìn)行了方案設(shè)計，但是一旦施工完成，所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都是相對較為固定的，僅能依據(jù)事先制定好的策略來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源分配，這樣的設(shè)計方式，必然導(dǎo)致了中繼技術(shù)在靈活性和智能化程度方面，都存在改進(jìn)空間。也導(dǎo)致在用戶的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)使用需求不斷擴(kuò)大和多元化的過程中，產(chǎn)生了新的技術(shù)問題。
[0004]對于災(zāi)難情況下，包括:地震、洪澇、臺風(fēng)、火災(zāi)等地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害，原有的通信基礎(chǔ)設(shè)施已被破壞，需要快速在災(zāi)難區(qū)域建立臨時通信系統(tǒng)。傳統(tǒng)的車載應(yīng)急通信系統(tǒng)，常常會因?yàn)闉?zāi)害情況下，道路損毀等極端因素?zé)o法及時到達(dá)指定位置；衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以在災(zāi)難情況繼續(xù)使用，但是衛(wèi)星通信的成本高昂，通信帶寬受限，同樣，例如某地突發(fā)高人流量的情況，例如:演唱會，圣誕節(jié)購物，火車站春運(yùn)等場景，已有的通信網(wǎng)絡(luò)不足以應(yīng)付巨大的數(shù)據(jù)或語音通信需求。
[0005]無人飛行器由于能夠完成直上直下的起飛與降落，并且能夠在空中懸停，飛行更加靈活，所以相較于傳統(tǒng)的固定翼式飛行器，有其自身特點(diǎn)，并得到了廣泛應(yīng)用。專利文獻(xiàn)CN202713632公開了一種基于WIFI的無人駕駛飛行器多通道無線鏈路系統(tǒng)，包括空中WIFI全向天線，空中WIFI無線局域網(wǎng)絡(luò)(3)，空中有線局域網(wǎng)交換機(jī)(4)，空中局域網(wǎng)設(shè)備；地面WIFI全向天線，地面WIFI定向天線(9)，地面WIFI無線局域網(wǎng)絡(luò)(10)，地面有線局域網(wǎng)交換機(jī)(11)，地面局域網(wǎng)設(shè)備，空中WIFI無線局域網(wǎng)絡(luò)(3)連接空中WIFI全向天線，空中WIFI無線局域網(wǎng)絡(luò)(3)連接空中有線局域網(wǎng)交換機(jī)(4)，空中有線局域網(wǎng)交換機(jī)(4)連接空中局域網(wǎng)設(shè)備；地面WIFI無線局域網(wǎng)絡(luò)(10)連接地面WIFI全向天線(8)和地面WIFI定向天線(9)，地面WIFI無線局域網(wǎng)絡(luò)(10)連接地面有線局域網(wǎng)交換機(jī)(11)，地面有線局域網(wǎng)交換機(jī)(11)連接地面局域網(wǎng)設(shè)備。該專利可以在多個地面WIFI無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)之間進(jìn)行自動化漫游，擴(kuò)大通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。但其僅進(jìn)行了 WIFI無線局域網(wǎng)的移動布網(wǎng)，不能適用于所需的信號中繼，且其無法對信號中繼進(jìn)行調(diào)整控制，從而其中繼效果差，另外該專利無法對無人機(jī)進(jìn)行控制，也無從對信號中繼進(jìn)行有目的地調(diào)整。
[0006]專利文獻(xiàn)CN103078673 A公開了一種適用于山區(qū)電網(wǎng)巡檢的專用無人直升機(jī)系統(tǒng)，其包括有傳感網(wǎng)絡(luò)、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)及信息處理中心，所述的傳感網(wǎng)絡(luò)包括對無人機(jī)平臺進(jìn)行測控的地面站測控系統(tǒng)、對輸電桿塔的動態(tài)屬性進(jìn)行獲取的光電吊艙、在遇到障礙時進(jìn)行自主避障的避障系統(tǒng)、搭載光電吊艙和避障系統(tǒng)的無人機(jī)平臺，所述的地面站測控系統(tǒng)包括有對無人機(jī)及其所攜帶的光電吊艙進(jìn)行控制的地面站控制裝置及地面站測控軟件，所述的測控軟件用于識別各種靜態(tài)的電力屬性并用于控制地面站控制裝置的動作，所述的無人機(jī)平臺包括有飛控系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)與避障系統(tǒng)雙向相連以獲得避障系統(tǒng)所檢測到的參數(shù)并下達(dá)相應(yīng)的控制指令，所述的光電吊艙與飛控系統(tǒng)雙向相連，所述的光電吊艙通過其攜帶的光電設(shè)備獲取各種圖像視頻信息，通過機(jī)載電臺一信息傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸至地面站測控系統(tǒng)；同時將自身工況的遙測信息上傳給飛控系統(tǒng)，通過飛控系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)至地面站測控軟件；地面站測控系統(tǒng)通過機(jī)載電臺、飛控系統(tǒng)控制光電吊艙的各種動作，所述的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)包括有車載電臺、通訊中繼站及機(jī)載電臺，所述的車載電臺為與地面站控制裝置相連以接受地面站控制裝置的各種指令，車載電臺還與地面站測控軟件相連以發(fā)送無人機(jī)及光電吊艙的自身狀態(tài)停息及所獲取的信息，所述的車載電臺還與防災(zāi)減災(zāi)指揮中心相連以發(fā)送光電吊艙的自身狀態(tài)信息及所獲取的信息，所述的機(jī)載電臺與無人機(jī)平臺的飛控系統(tǒng)雙向相連，以下達(dá)飛行指令并接收飛控系統(tǒng)所獲得的各種參數(shù)，車載電臺與機(jī)載電臺分別與通訊中繼站相通訊連接，通過通訊中繼站交換獲取所需要參數(shù)及指令，所述的信息處理中心包括有防災(zāi)減災(zāi)指揮中心以及用于評估巡視圖像診斷的巡視圖像診繼評估系統(tǒng)，防災(zāi)減災(zāi)指揮中收將所獲得以各種參數(shù)發(fā)送給巡視圖像診斷評估系統(tǒng)。該專利能夠?qū)崿F(xiàn)高效電網(wǎng)巡檢，其信息處理網(wǎng)絡(luò)能夠變故障處置為隱患控制，能夠極大的降低電網(wǎng)故障率，有效降低電網(wǎng)運(yùn)營成本，但其依然不能適用于所需的信號中繼，且其無法對信號中繼進(jìn)行調(diào)整控制，從而其中繼效果差，另外該專利無法對無人機(jī)進(jìn)行控制，也無從對信號中繼進(jìn)行有目的地調(diào)整，最后，該專利結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用范圍狹窄。
[0007]因此，本領(lǐng)域急需一種可移動的定向無線信號提供裝置能夠向空間確定的方向提供一個相對來說，方向單一、傳輸距離較遠(yuǎn)的無線信號，多部該定向無線信號提供裝置能夠?qū)⒃赐ㄐ判盘柾ㄟ^無線方式延伸。飛行中繼信號放大設(shè)備則是接收定向無線信號提供裝置所提供的定向信號，將其轉(zhuǎn)化為一個大范圍的無線網(wǎng)絡(luò)信號。而且可以對無人機(jī)和信號中繼進(jìn)行實(shí)時精確調(diào)整且適用范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單的基于無人飛行器的信號中繼系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，本實(shí)用新型公開的一種基于無人飛行器的信號中繼系統(tǒng)包括地面控制裝置和至少一個無人飛行器。
[0010]所述地面控制裝置包括GIS模塊、通信模塊、控制模塊和中繼信號發(fā)射器。
[0011]所述GIS模塊用于輸入和輸出無人飛行器的飛行路線信息并可用于在GIS地圖上瀏覽、編輯和刪除相應(yīng)的所述飛行路線信息。
[0012]所述通信模塊利用無線網(wǎng)絡(luò)建立所述地面控制裝置與所述無人飛行器之間的通
?目O
[0013]所述控制模塊包括飛行控制單元和天線控制單元，所述飛行控制單元基于所述GIS模塊提供的所述飛行路線信息調(diào)整無人飛行器的飛行狀態(tài)；所述天線控制單元根據(jù)所述通信模塊接收的無人飛行器的飛行狀態(tài)信息計算所述中繼信號發(fā)射器和無人飛行器之間的定向天線的天線參數(shù)信息并發(fā)送所述天線參數(shù)信息到天線模塊。
[0014]所述信號發(fā)射器發(fā)送所需中繼信號。
[0015]至少一個無人飛行器設(shè)有飛行狀態(tài)模塊和天線模塊，所述飛行狀態(tài)模塊通過電子羅盤、高度計和GPS模塊測量所述無人飛行器的飛行狀態(tài)信息并通過所述通信模塊發(fā)送至所述控制模塊，所述天線模塊包括定向天線、全向天線和天線調(diào)整單元，所述天線調(diào)整單元根據(jù)通信模塊發(fā)送的天線參數(shù)信息調(diào)整天線參數(shù)且使得定向天線之間進(jìn)行對準(zhǔn)，其中，所述天線調(diào)整單元通過伺服電機(jī)調(diào)整定向天線的方位角和俯仰角。
[0016]優(yōu)選地，至少一個帶有定向接收天線和定向發(fā)射天線的第一無人飛行器，所述定向接收天線定向接收中繼信號和所述定向發(fā)射天線定向發(fā)射中繼信號，至少一個帶有定向接收天線和全向發(fā)射天線的第二無人飛行器，所述定向接收天線接收所述第一無人飛行器發(fā)射的中繼信號并通過所述全向發(fā)射天線發(fā)射中繼信號。
[0017]優(yōu)選地，所述GIS模塊包括GIS路線信息導(dǎo)入導(dǎo)出單元、路線信息展示單元和路線信息維護(hù)單元，其中，所述GIS路線信息導(dǎo)入導(dǎo)出單元用于GIS地圖中無人飛行器路線信息的導(dǎo)入和導(dǎo)出；所述路線信息展示單元用于在GIS地圖上展示路線信息；所述路