CN105119650A - 基于无人飞行器的信号中继***及其信号中继方法 - Google Patents

Abstract

一种基于无人飞行器的信号中继***及其信号中继方法，该***包括地面控制装置(1)和至少一个无人飞行器(3)。天线控制单元(9)根据通信模块(5)接收的无人飞行器(3)的飞行状态信息计算所述中继信号发射器(7)和无人飞行器(3)的定向天线之间的天线参数信息并发送所述天线参数信息到天线模块(2)，飞行状态模块(10)通过电子罗盘(11)、高度计(12)和GPS模块(13)测量所述无人飞行器(3)的飞行状态信息并通过所述通信模块(5)发送至所述控制模块(5)，天线调整单元(16)根据通信模块(5)发送的天线参数信息调整天线参数且使得定向天线(15)之间进行对准。

Description

基于无人飞行器的信号中继***及其信号中继方法

技术领域

本发明属于信号中继领域，特别是涉及一种基于无人飞行器的信号中继***及其信号中继方法。

背景技术

中继技术最早适用于多个用户对于有限通信资源的分配，现在又广泛应用于无线通信领域。简单说来，大概分成两种情况如下：其一，比如当一个区域内的不特定多数用户公用某个固定带宽的网络资源的时候，此时通过中继技术，临时调配其中的部分网络资源给当前使用用户，然后在当前用户使用完毕该资源时，将该部分网络资源再另行调配给其他需要使用的用户。由于并非所有用户都会在同一时间使用该网络资源，所以通过合理调配能够让一个固定的网络资源更好地服务更多用户。一个典型的例子，就是电话***中电话线路的调用过程。其二，在无线通信中，由于某个网络设备的信号覆盖范围是有限的，为了能够让该信号覆盖范围符合用户需求，有时候，需要将该信号覆盖范围在特定范围内扩大，此时需要通过一个设备接收源信号并将该信号向外转发，采用类似信号接力的方式，扩大无线信号覆盖范围。

在上述中继技术的应用过程中，中继设备与中继方法的也得到了长足的发展，但是不可忽视的问题是，现有的中继设备与中继方法，基本是基于静态的方式，来对网络资源进行调配。换句话说，环境中的各种网络设备在设计之初进行了方案设计，但是一旦施工完成，所有的网络设备都是相对较为固定的，仅能依据事先制定好的策略来进行网络资源分配，这样的设计方式，必然导致了中继技术在灵活性和智能化程度方面，都存在改进空间。也导致在用户的实际网络使用需求不断扩大和多元化的过程中，产生了新的技术问题。

对于灾难情况下，包括：地震、洪涝、台风、火灾等地质环境灾害，原有的通信基础设施已被破坏，需要快速在灾难区域建立临时通信***。传统的车载应急通信***，常常会因为灾害情况下，道路损毁等极端因素无法及时到达指定位置；卫星通信***可以在灾难情况继续使用，但是卫星通信的成本高昂，通信带宽受限,同样，例如某地突发高人流量的情况，例如：演唱会，圣诞节购物，火车站春运等场景，已有的通信网络不足以应付巨大的数据或语音通信需求。

无人飞行器由于能够完成直上直下的起飞与降落，并且能够在空中悬停，飞行更加灵活，所以相较于传统的固定翼式飞行器，有其自身特点，并得到了广泛应用。专利文献CN202713632公开了一种基于WIFI的无人驾驶飞行器多通道无线链路***，包括空中WIFI全向天线，空中WIFI无线局域网络(3)，空中有线局域网交换机(4)，空中局域网设备；地面WIFI全向天线，地面WIFI定向天线(9)，地面WIFI无线局域网络(10)，地面有线局域网交换机(11)，地面局域网设备，空中WIFI无线局域网络(3)连接空中WIFI全向天线，空中WIFI无线局域网络(3)连接空中有线局域网交换机(4)，空中有线局域网交换机(4)连接空中局域网设备；地面WIFI无线局域网络(10)连接地面WIFI全向天线(8)和地面WIFI定向天线(9)，地面WIFI无线局域网络(10)连接地面有线局域网交换机(11)，地面有线局域网交换机(11)连接地面局域网设备。该专利可以在多个地面WIFI无线局域网接入点之间进行自动化漫游，扩大通信网络覆盖范围。但其仅进行了WIFI无线局域网的移动布网，不能适用于所需的信号中继，且其无法对信号中继进行调整控制，从而其中继效果差，另外该专利无法对无人机进行控制，也无从对信号中继进行有目的地调整。

专利文献CN103078673A公开了一种适用于山区电网巡检的专用无人直升机***，其包括有传感网络、信息传输网络及信息处理中心，所述的传感网络包括对无人机平台进行测控的地面站测控***、对输电杆塔的动态属性进行获取的光电吊舱、在遇到障碍时进行自主避障的避障***、搭载光电吊舱和避障***的无人机平台，所述的地面站测控***包括有对无人机及其所携带的光电吊舱进行控制的地面站控制装置及地面站测控软件，所述的测控软件用于识别各种静态的电力属性并用于控制地面站控制装置的动作，所述的无人机平台包括有飞控***，飞控***与避障***双向相连以获得避障***所检测到的参数并下达相应的控制指令，所述的光电吊舱与飞控***双向相连，所述的光电吊舱通过其携带的光电设备获取各种图像视频信息，通过机载电台—信息传输网络传输至地面站测控***；同时将自身工况的遥测信息上传给飞控***，通过飞控***转发至地面站测控软件；地面站测控***通过机载电台、飞控***控制光电吊舱的各种动作，所述的信息传输网络包括有车载电台、通讯中继站及机载电台，所述的车载电台为与地面站控制装置相连以接受地面站控制装置的各种指令，车载电台还与地面站测控软件相连以发送无人机及光电吊舱的自身状态停息及所获取的信息，所述的车载电台还与防灾减灾指挥中心相连以发送光电吊舱的自身状态信息及所获取的信息，所述的机载电台与无人机平台的飞控***双向相连，以下达飞行指令并接收飞控***所获得的各种参数，车载电台与机载电台分别与通讯中继站相通讯连接，通过通讯中继站交换获取所需要参数及指令，所述的信息处理中心包括有防灾减灾指挥中心以及用于评估巡视图像诊断的巡视图像诊继评估***，防灾减灾指挥中收将所获得以各种参数发送给巡视图像诊断评估***。该专利能够实现高效电网巡检，其信息处理网络能够变故障处置为隐患控制，能够极大的降低电网故障率，有效降低电网运营成本，但其依然不能适用于所需的信号中继，且其无法对信号中继进行调整控制，从而其中继效果差，另外该专利无法对无人机进行控制，也无从对信号中继进行有目的地调整，最后，该专利结构复杂，使用范围狭窄。

因此，本领域急需一种可移动的定向无线信号提供装置能够向空间确定的方向提供一个相对来说，方向单一、传输距离较远的无线信号，多部该定向无线信号提供装置能够将源通信信号通过无线方式延伸。飞行中继信号放大设备则是接收定向无线信号提供装置所提供的定向信号，将其转化为一个大范围的无线网络信号。而且可以对无人机和信号中继进行实时精确调整且适用范围广，结构简单的基于无人飞行器的信号中继***及其控制方法。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

根据本发明的第一方面，本发明公开的一种基于无人飞行器的信号中继***包括地面控制装置和至少一个无人飞行器。

所述地面控制装置包括GIS模块、通信模块、控制模块和中继信号发射器。

所述GIS模块用于输入和输出无人飞行器的飞行路线信息并可用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的所述飞行路线信息。

所述通信模块利用无线网络建立所述地面控制装置与所述无人飞行器之间的通信。

所述控制模块包括飞行控制单元和天线控制单元，所述飞行控制单元基于所述GIS模块提供的所述飞行路线信息调整无人飞行器的飞行状态；所述天线控制单元根据所述通信模块接收的无人飞行器的飞行状态信息计算所述中继信号发射器和无人飞行器之间的定向天线的天线参数信息并发送所述天线参数信息到天线模块。

所述信号发射器发送所需中继信号。

至少一个无人飞行器设有飞行状态模块和天线模块，所述飞行状态模块通过电子罗盘、高度计和GPS模块测量所述无人飞行器的飞行状态信息并通过所述通信模块发送至所述控制模块，所述天线模块包括定向天线、全向天线和天线调整单元，所述天线调整单元根据通信模块发送的天线参数信息调整天线参数且使得定向天线之间进行对准。

优选地，至少一个带有定向接收天线和定向发射天线的第一无人飞行器，所述定向接收天线定向接收中继信号和所述定向发射天线定向发射中继信号，至少一个带有定向接收天线和全向发射天线的第二无人飞行器，所述定向接收天线接收所述第一无人飞行器发射的中继信号并通过所述全向发射天线发射中继信号。

优选地，所述GIS模块包括GIS路线信息导入导出单元、路线信息展示单元和路线信息维护单元，其中，所述GIS路线信息导入导出单元用于GIS地图中无人飞行器路线信息的导入和导出；所述路线信息展示单元用于在GIS地图上展示路线信息；所述路线信息维护单元用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的路线信息。

优选地，所述通信模块使用3G/4G网络或卫星通信网络作为通信载体。

优选地，所述无人飞行器上设有在不同方向上的用于探测障碍物的多个超声波探测传感器，所述飞行控制单元包括避障模块，当所述超声波探测传感器探测到障碍物时，所述避障模块发出避让信号。

优选地，所述控制模块设有人机界面以进行人工控制。

优选地，所述通信模块设有实现中继信号接收与中继信号发射之间的数据转换的中继通信路由模块。

优选地，所述天线调整单元进行定向天线对准使得方位角误差≤1度和俯仰角误差≤0.5度。

根据本发明的第二方面，本发明公开的基于无人飞行器的信号中继***的信号中继方法，其包括以下步骤：

第一步骤中，所述GIS模块接收信号中继任务并规划无人飞行器的飞行路线信息。

第二步骤中，所述飞行控制单元基于所述GIS模块提供的飞行路线信息调整无人飞行器的飞行状态，所述无人飞行器到达预定的位置。

第三步骤中，所述飞行器状态模块测量无人飞行器的飞行状态信息并通过所述通信模块发送至所述控制模块。

第四步骤中，所述天线控制单元根据所述通信模块接收的无人飞行器的飞行状态信息计算无人飞行器之间的定向天线的天线参数信息并发送所述天线参数信息到天线模块。

第五步骤中，所述天线调整单元根据通信模块发送的天线参数信息调整天线参数且使得定向天线之间进行对准。

优选地，当设有在无人飞行器的不同方向上的多个超声波探测传感器探测到障碍物时，避障模块发出避让信号。

本发明提出的方案，能够向空间确定的方向提供一个相对来说，方向单一、传输距离较远的无线信号，多部该定向无线信号提供装置能够将源通信信号通过无线方式延伸，而且能够实时精确调整且适用范围广，结构简单,本发明的飞行误差主要由GPS误差造成，飞行差分精度可控制在10米范围内，高度误差在1米范围内；根据地形差异，两架飞行器之间可实现3KM-5KM定向无线通信。此外，本发明可实现秒级天线参数和飞行姿态调整，以保证无人飞行器定向天线对准，其中对准方位角的误差≤1度，俯仰角的误差≤0.5度；由于一般的定向天线的半功率波瓣宽度B>10度·。因此，在最大误差范围内，发射定向天线可对准接收天线，正常工作。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的基于无人飞行器的信号中继***的示意图。

图2是根据本发明一个实施例的基于无人飞行器的信号中继***的结构示意图。

图3是根据本发明另一个实施例的基于无人飞行器的信号中继***的结构示意图。

图4是根据本发明一个实施例的基于无人飞行器的信号中继***的中继方法的步骤示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

本发明的实施例描述了一种基于无人飞行器的信号中继***，如图1的基于无人飞行器的信号中继***的示意图示出了所需中继信号通过中继信号发射器7产生，无人飞行器3接收中继信号并定向发送到另外的无人飞行器3，所需中继信号的区域上方的无人飞行器将定向接收的中继信号全向覆盖到该区域。

如图2所示的根据本发明的一个实施例的基于无人飞行器的信号中继***的示意图，一种基于无人飞行器的信号中继***包括地面控制装置1和至少一个无人飞行器3。

所述地面控制装置1包括GIS模块4、通信模块5、控制模块6和中继信号发射器7。地面控制装置1主要用来接收信号中继任务，地面控制装置1首先确定中继线路，在中继线路上根据GIS信息处理分析，确定参与中继任务的编队无人机飞行器数量和悬停位置。优选地，无人飞行器可降落在高地充电桩的位置。

所述GIS模块4用于输入和输出无人飞行器3的飞行路线信息并可用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的所述飞行路线信息。GIS模块4中展示飞行路线信息，并提供飞行路线信息的规划、选择和框选等操作，并可用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的飞行路线信息。

在一个实施例中，所述GIS模块4包括GIS线路信息导入导出单元19、线路信息展示单元20和线路信息维护单元21。其中，GIS线路信息导入导出单元19，用于GIS地图中无飞行器飞行路线信息的导入和导出，其导入和导出的格式包括但不限于文本、XML、CSV、EXCEL、WORD、PDF等格式；路线信息展示单元20，用于在GIS地图上展示飞行路线信息；线路信息维护单元21，用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的飞行路线信息。GIS模块4为飞行线路规划提供地理信息查询，包括GPS信息、地点和飞行线路的海拔高度信息，建筑物、道路、河流信息等等。

所述通信模块5利用无线网络建立所述地面控制装置1与所述无人飞行器3之间的通信。在一个实施例中，通信模块5利用各种无线或有线通信技术建立地面控制装置1与无人飞行器3之间的数据链通信，包括飞行状态和天线参数控制的上行数据链以及飞行状态、天线状态、应急通信路由状态的下行数据链。在一个实施例中，通信模块5使用3G/4G网络或卫星通信网络作为通信的载体。

所述控制模块6包括飞行控制单元8和天线控制单元9，所述飞行控制单元8基于所述GIS模块4提供的所述飞行路线信息调整无人飞行器3的飞行状态；所述天线控制单元9根据所述通信模块5接收的无人飞行器3的飞行状态信息计算所述中继信号发射器7和无人飞行器3的定向天线之间的天线参数信息并发送所述天线参数信息到天线模块2。在一个实施例中，飞行控制单元8根据中继信号任务，基于GIS模块提供的地理信息，以及实际距离地点最近的可用无线通信网络状态，调整无人飞行器飞行状态，其包括无人飞行器起降点、悬停点、降落点、航迹点、返航点，航迹上的飞行高度、飞行速度。天线控制单元9利用通信模块5回传的发射和接收定向或全向天线参数，实时计算相邻的两架飞行器之间的发射和接收定向天线参数，天线参数包括：天线高度，GPS位置，方位角，俯仰角，发射功率，接收灵敏度等信息。两相邻飞行器之间天线参数的计算为秒级更新速度，地面控制装置将计算结果通过通信模块4传递给两相邻飞行器。在一个实施例中，天线控制单元9收集当前天线参数还可以包括：发射功率，接收功率，俯仰角和方位角。通过计算之后的天线参数，实时调整发射天线和接收天线参数，实现相邻飞行器的天线对准操作。

所述中继信号发射器7发送所需中继信号。中继信号发射器7可以是发射塔。

至少一个无人飞行器3设有飞行状态模块10和天线模块2，所述飞行状态模块10通过电子罗盘11、高度计12和GPS模块13测量所述无人飞行器3的飞行状态信息并通过所述通信模块5发送至所述控制模块5，所述天线模块2包括定向天线14、全向天线15和天线调整单元16，所述天线调整单元16根据通信模块5发送的天线参数信息调整天线参数且使得定向天线14之间进行对准。

在一个实施例中，飞行状态模块10通过电子罗盘11，高度计12和GPS模块13测量无人飞行器3的包含方位信息、高度信息以及位置信息的飞行状态信息，电子罗盘11通过传感器实时收集飞行器方位信息，高度计11通过传感器实时收集飞行器高度信息，GPS模块13通过传感器实时收集飞行器位置信息。天线调整单元可通过步进电机精确调整定向天线14的方位角、俯仰角等天线参数使得定向天线14之间对准。

本发明的一个实施例通过对无人飞行器的飞行控制和天线控制实现了中继信号可移动地远距离定向中继并通过全向天线向目标区域投放中继信号，本发明的中继效果显著且可控，操作方便。

如图3所示的根据本发明另一个实施例的基于无人飞行器的信号中继***的示意图，一种基于无人飞行器的信号中继***包括地面控制装置1和至少一个无人飞行器3。

所述地面控制装置1包括GIS模块4、通信模块5、控制模块6和中继信号发射器7。

所述GIS模块4用于输入和输出无人飞行器3的飞行路线信息并可用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的所述飞行路线信息。

所述通信模块5利用无线网络建立所述地面控制装置1与所述无人飞行器3之间的通信。通信模块5设有实现中继信号接收与中继信号发射之间的数据转换的中继通信路由模块24。在实施例中，中继通信路由模块24实现信号接收与信号发射之间的数据转换，该数据转换过程可以是任何符合国际通信标准或协议的数据包转换。在数据包转发的同时，该模块24实时监测路由的包转发成功率，路由上丢包率，数据延时，抖动等关键指标，并将数据通过通信模块4回传至地面控制装置1。

所述控制模块6包括飞行控制单元8和天线控制单元9，所述飞行控制单元8基于所述GIS模块4提供的所述飞行路线信息调整无人飞行器3的飞行状态；所述天线控制单元9根据所述通信模块5接收的无人飞行器3的飞行状态信息计算所述中继信号发射器7和无人飞行器3的定向天线之间的天线参数信息并发送所述天线参数信息到天线模块2，所述控制模块6设有人机界面以进行人工控制。

中继信号发射器7发送所需中继信号。

至少一个无人飞行器3‘、3“设有飞行状态模块10和天线模块2，所述飞行状态模块10通过电子罗盘11、高度计12和GPS模块13测量所述无人飞行器3的飞行状态信息并通过所述通信模块5发送至所述控制模块5，至少一个带有定向接收天线25和定向发射天线17的第一无人飞行器3‘，所述定向接收天线25定向接收中继信号和所述定向发射天线17定向发射信号，至少一个带有定向接收天线25和全向发射天线18的第二无人飞行器3“，所述定向接收天线25接收所述第一无人飞行器3‘发射的中继信号并通过所述全向发射天线18发射中继信号。所述天线调整单元16根据通信模块5发送的天线参数信息调整天线参数且使得定向天线25、17之间进行对准。

第一无人飞行器3‘携带的定向发射天线17为大功率定向天线，定向接收天线25为高灵敏度定向天线。第二无人飞行器3“以信号覆盖为目的。其携带的定向接收天线25为高灵敏度定向天线，全向发射天线18为大功率全向天线。

无人飞行器3‘、3“上设有在不同方向上的用于探测障碍物的多个超声波探测传感器22，所述飞行控制单元8包括避障模块23，当所述超声波探测传感器22探测到障碍物时，所述避障模块23发出避让信号。实施例中，无人飞行器3‘、3“在不同的方向上配置超声波探测传感器22，探测无人飞行周围障碍物，在飞行方向的一定距离上探测到障碍物时，向飞行控制单元8的避障模块23发出减速避障请求，当距离进一步缩小时，向飞行控制单元8发出悬停或上升请求。

天线调整单元16进行定向天线对准使得方位角误差≤1度和俯仰角误差≤0.5度。

参见图4所示的根据本发明一个实施例的基于无人飞行器的信号中继***的信号中继方法，其包括以下步骤。

第一步骤S1中，所述GIS模块4接收信号中继任务并规划无人飞行器3的飞行路线信息。

第二步骤S2中，所述飞行控制单元8基于所述GIS模块4提供的飞行路线信息调整无人飞行器3的飞行状态，所述无人飞行器3到达预定的位置。

第三步骤S3中，所述飞行状态模块10测量无人飞行器3的飞行状态信息并通过所述通信模块5发送至所述控制模块6。

第四步骤S4中，所述天线控制单元8根据所述通信模块5接收的无人飞行器3的飞行状态信息计算无人飞行器3之间的定向天线14的天线参数信息并发送所述天线参数信息到天线模块2。

第五步骤S5中，所述天线调整单元16根据通信模块5发送的天线参数信息调整天线参数且使得定向天线14之间进行对准。

在一个实施例中，当设有在无人飞行器3的不同方向上的多个超声波探测传感器22探测到障碍物时，避障模块23发出避让信号。

在一个实施例中，为防止由于环境因素造成的无人飞行器之间的定向天线对准不稳定造成网络中断问题，在GIS模块4接收信号中继任务并规划无人飞行器3的飞行路线信息的第一步骤中可设计多条无线通信冗余路由，即派出多个无人飞行器组合提供无线路由冗余，保证通信畅通无中断。

在一个实施例中，结合通信模块5可实现无人机飞行器飞行状态实时监控，包括编队中各飞行器当前GPS位置，高度，速度，通信状态，飞行环境，障碍物预判等信息。所有无人飞行器状态信息，通过人机交互模块实时向用户呈现。

在一个实施例中，中继通信路由模块24可以实时监测通信路由状态，保证通信路由稳定，可用；在中继点发生故障情况下，模块24会产生告警，***判断故障原因后，可尝试自愈，如果自愈失败，可通过人工干预处理故障点。为保障通信路由的稳定性，一般都会制定冗余或迂回路由，保障至少有一条以上应急中继路由可用。

在本方法中，无人飞机器按照地面控制装置中的规划起飞后，飞往各自的设定目标地点，到达目标地点后进行悬停，保持机身稳定的情况下，开始通过通信模块4建立无人飞行器和地面控制装置之间的协同操作。第一无人飞行器主要向相邻的飞行器发送自身的高度参数、GPS位置参数、电子罗盘参数和天线参数等信息，两个相邻的中继飞行器彼此通过天线控制单元对准控制，建立定向天线的无线通信，该天线控制单元通过通信模块5实时收集无人飞行器状态、天线参数等信息，实时计算，实时调整，保证定向天线的方位角和俯仰角始终保持在对端定向天线发射信号的主瓣范围内。在所有无人飞行器之间的无线通信完全建立完毕之后，由第二飞行器通过全向天线向目标区域投放无线信号。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种基于无人飞行器的信号中继***，其包括地面控制装置(1)和至少一个无人飞行器(3)，其中，

所述地面控制装置(1)包括GIS模块(4)、通信模块(5)、控制模块(6)和中继信号发射器(7)，其中，

所述GIS模块(4)用于输入和输出无人飞行器(3)的飞行路线信息并可用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的所述飞行路线信息；

所述通信模块(5)利用无线网络建立所述地面控制装置(1)与所述无人飞行器(3)之间的通信；

所述控制模块(6)包括飞行控制单元(8)和天线控制单元(9)，所述飞行控制单元(8)基于所述GIS模块(4)提供的所述飞行路线信息调整无人飞行器(3)的飞行状态；所述天线控制单元(9)根据所述通信模块(5)接收的无人飞行器(3)的飞行状态信息计算所述中继信号发射器(7)和无人飞行器(3)的定向天线之间的天线参数信息并发送所述天线参数信息到天线模块(2)；

所述中继信号发射器(7)发送所需中继信号；

至少一个无人飞行器(3)设有飞行状态模块(10)和天线模块(2)，所述飞行状态模块(10)通过电子罗盘(11)、高度计(12)和GPS模块(13)测量所述无人飞行器(3)的飞行状态信息并通过所述通信模块(5)发送至所述控制模块(5)，所述天线模块(2)包括定向天线(14)、全向天线(15)和天线调整单元(16)，所述天线调整单元(16)根据通信模块(5)发送的天线参数信息调整天线参数且使得定向天线(14)之间进行对准。

2.根据权利要求1所述的基于无人飞行器的信号中继***，其特征在于包括：

至少一个带有定向接收天线(25)和定向发射天线(17)的第一无人飞行器(3‘)，所述定向接收天线(25)定向接收中继信号和所述定向发射天线(17)定向发射信号；

至少一个带有定向接收天线(25)和全向发射天线(18)的第二无人飞行器(3“)，所述定向接收天线(25)接收所述第一无人飞行器(3‘)发射的中继信号并通过所述全向发射天线(18)发射中继信号。

3.根据权利要求1所述的基于无人飞行器的信号中继***，其特征在于：所述GIS模块(4)包括GIS路线信息导入导出单元(19)、路线信息展示单元(20)和路线信息维护单元(21)，其中，所述GIS路线信息导入导出单元(19)用于GIS地图中无人飞行器路线信息的导入和导出；路线信息展示单元(20)用于在GIS地图上展示路线信息；路线信息维护单元(21)用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的路线信息。

4.根据权利要求1所述的基于无人飞行器的信号中继***，其特征在于：所述通信模块(5)使用3G/4G网络或卫星通信网络作为通信载体。

5.根据权利要求1所述的基于无人飞行器的信号中继***，其特征在于：所述无人飞行器(3)上设有在不同方向上的用于探测障碍物的多个超声波探测传感器(22)，所述飞行控制单元(8)包括避障模块(23)，当所述超声波探测传感器(22)探测到障碍物时，所述避障模块(23)发出避让信号。

6.根据权利要求1所述的基于无人飞行器的信号中继***，其特征在于：所述控制模块(6)设有人机界面以进行人工控制。

7.根据权利要求1所述的基于无人飞行器的信号中继***，其特征在于：所述通信模块(5)设有实现中继信号接收与中继信号发射之间的数据转换的中继通信路由模块(24)。

8.根据权利要求1所述的基于无人飞行器的信号中继***，其特征在于：所述天线调整单元(16)进行定向天线对准使得方位角误差≤1度和俯仰角误差≤0.5度。

9.一种使用根据权利要求1－8中任一项所述的基于无人飞行器的信号中继***的信号中继方法，其包括以下步骤：

第一步骤(S1)中，所述GIS模块(4)接收信号中继任务并规划无人飞行器(3)的飞行路线信息；

第二步骤(S2)中，所述飞行控制单元(8)基于所述GIS模块(4)提供的飞行路线信息调整无人飞行器(3)的飞行状态，所述无人飞行器(3)到达预定的位置；

第三步骤(S3)中，所述飞行状态模块(10)测量无人飞行器(3)的飞行状态信息并通过所述通信模块(5)发送至所述控制模块(6)；

第四步骤(S4)中，所述天线控制单元(8)根据所述通信模块(5)接收的无人飞行器(3)的飞行状态信息计算无人飞行器(3)之间的定向天线(14)的天线参数信息并发送所述天线参数信息到天线模块(2)；

第五步骤(S5)中，所述天线调整单元(16)根据通信模块(5)发送的天线参数信息调整天线参数且使得定向天线(14)之间进行对准。

10.根据权利要求9所述的基于无人飞行器的信号中继***的信号中继方法，其特征在于：当设有在无人飞行器(3)的不同方向上的多个超声波探测传感器(22)探测到障碍物时，避障模块(23)发出避让信号。