CN113697106A - 一种太阳能无人机监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无人机监控技术领域，具体为一种太阳能无人机监控方法。该方法为首先构建包括多架太阳能无人机、太阳能飞艇、地面指挥控制中心以及地面边境监控***的监控处理***；太阳能无人机将监测到的数据发送给太阳能飞艇，太阳能飞艇将太阳能无人机传回的监控信息与正常情况下的边境地面信息进行比对处理之后，标记异常画面，再将异常画面发送给地面指挥控制中心，地面指挥控制中心接收到相关信息后通过边境监控***进一步核实相关情况，获取精确位置并发出警报。本发明运用几架太阳能无人机就可实现对某一地区边境线的完全监视，实现24小时不间断工作，减少边境巡逻人员的工作量，通过所述的太阳能无人机监控方法时时掌握边境动态。

Description

一种太阳能无人机监控方法
技术领域
本发明属于无人机监控技术领域，涉及监控***，具体为一种太阳能无人机监控方法。
背景技术
随着电子信息技术的发展，震动、声响、红外等传感器以及光学、光电设备的应用，泄漏电缆，震动光纤的铺设和电子墙的建立，边境监视设备越来越智能化，监视效果越来越高效。
在太空运行的卫星具有运行速度快、监视范围广、不受外界限制等特点，但其运行一周对同一地点二次监视需要一定的间隔，不能做到对某一地点实时的信息获取和传递。另外，如果让卫星针对边境某一特定区域长时间监视，从技术等方面可以做到，但就经济性和所取得的效益方面来考虑不太合算。
发明内容
本发明旨在解决背景技术中的技术问题，提供了一种太阳能无人机监控方法。
本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种太阳能无人机监控方法，首先构建包括多架太阳能无人机、太阳能飞艇、地面指挥控制中心以及地面边境监控***的监控处理***；太阳能无人机具有监视地面信息、发送信息至太阳能飞艇、接收太阳能飞艇的控制信息并按照确定的航迹飞行到任务执行地的功能，多架太阳能无人机分别分布至特定边境上方，沿着与边境线垂直的方向做往复的直线运动，其往复运动的最大范围是相邻的两架太阳能无人机所监视的重叠区域始终覆盖边境线的极值；太阳能飞艇位于能和所有太阳能无人机进行信号传输的位置处，太阳能飞艇作为信息处理中转站具有接收各太阳能无人机的监控信息和发送控制信息至各太阳能无人机的功能，太阳能飞艇将太阳能无人机传回的监控信息与正常情况下的边境地面信息进行比对处理之后，标记异常画面，再将异常画面发送给地面指挥控制中心，地面指挥控制中心接收到相关信息后通过边境监控***进一步核实相关情况，获取精确位置并发出警报。本发明在现有地面边境监视***的基础上，研发了本发明所述的一种太阳能无人机监控方法，借助于太阳能无人机、太阳能飞艇的空中优势及长航时特点，与地面边境监视***一起构建更加高效便捷的边境监控方法。太阳能飞艇位于太阳能无人机附近几公里的地方，接收各个太阳能无人机发回的信息并经初级处理后发送到地面指挥控制中心，地面指挥控制中心的工作人员根据定位信息和警报作出相应的决策。
优选的，太阳能无人机包括无人机本体，无人机本体上集成有无人机储能***、信号发送模块、信号接收模块、合成孔径雷达、红外摄像头模块、测速测高传感器、中央处理器以及用于控制无人机飞行的机载控制***，无人机本体上还覆盖有太阳能板，太阳能板与无人机储能***相连接为太阳能无人机整体供电。无人机储能***、信号发送模块、信号接收模块、合成孔径雷达、红外摄像头模块、测速测高传感器、机载控制***均连接至中央处理器，无人机储能***为整体供电，合成孔径雷达、红外摄像头模块、测速测高传感器将检测到的数据发送给中央处理器，中央处理器将得到的图片等信息经过处理后传输至信号发送模块，信号发送模块又将其发送至太阳能飞艇，信号接收模块能接受来自太阳能飞艇的控制信号，信号接收模块将信号发送至中央处理器，中央处理器再发送信号给机载控制***，机载控制***控制太阳能无人机飞行。
优选的，无人机本体包括机身和主桨叶，主桨叶安装至机身的前端，机身顶部安装有与机身方向垂直的中间翼，中间翼关于机身轴线对称设置，中间翼的前端关于机身轴线对称安装有两个副桨叶，中间翼的后端关于机身轴线对称安装有两个副翼；中间翼的两端对称安装有边翼，机身的尾部对称安装有两个水平尾翼和一个朝上设置的垂直尾翼；水平尾翼均安装有水平舵，垂直尾翼上安装垂直舵，主桨叶、副桨叶、副翼、水平舵和垂直舵均受机载控制***控制；机身上还固连有用于承载储能***、信号发送模块、信号接收模块、机载控制***、合成孔径雷达、红外摄像头模块、中央处理器以及测速测高传感器的储舱；太阳能板安装在机身、中间翼、边翼以及水平尾翼的表面。无人机上的副翼、水平舵和垂直舵能够在机载控制***的控制下使太阳能无人机实现滚转、升降和偏航运动。信号发送模块、信号接收模块、机载控制***、合成孔径雷达、红外摄像头模块、中央处理器以及测速测高传感器集成为一个***模块，以减轻太阳能无人机自身的重量；储舱安装在机身的正下方。
优选的，太阳能飞艇包括飞艇本体，飞艇本体上集成有飞艇储能***、信息接收模块、信息发送模块、数据处理***以及用于控制太阳能飞艇飞行的艇载控制***，飞艇本体顶部覆盖有太阳能板，太阳能板与飞艇储能***相连接为太阳能飞艇整体供电。飞艇储能***、信息接收模块、信息发送模块和艇载控制***均连接至数据处理***，飞艇储能***用于整体供电，信号接收模块用于接收太阳能无人机发送的数据以及接收地面指挥控制中心发送的命令；信号发送模块是将数据处理***处理之后的数据发送至地面指挥控制中心，数据处理***中存储有正常情况下的边境地面信息，数据处理***将太阳能无人机传回的监控信息与正常情况下的边境地面信息进行比对处理之后，标记异常画面，并将异常画面数据信息发送给信号发送模块。
优选的，飞艇本体包括飞艇囊体，飞艇囊体的后端设置有由艇载控制***控制的推进***，飞艇囊体的尾部围绕推进***设置有上、下垂直尾翼和左、右水平尾翼，垂直尾翼和水平尾翼上分别设置有由艇载控制***控制的垂直舵和水平舵，飞艇囊体在执行任务时充满氦气，飞艇囊体的底部固连有用于承载飞艇储能***、信息接收模块、信息发送模块、数据处理***以及艇载控制***的吊舱。飞艇储能***、信息接收模块、信息发送模块、数据处理***以及艇载控制***集成为一个***模块，以减轻太阳能飞艇的自重。水平舵、垂直舵和推进***在艇载控制***的控制作用下工作，太阳能飞艇的水平舵控制其升降，省去了太阳能飞艇通过充放气来实现上升下降的繁琐过程，太阳能飞艇的垂直舵控制其偏航，太阳能飞艇在推进***的作用下可以向任意方向移动。
优选的，边境监控***包括设置在边境墙上的铁丝网，铁丝网上均匀布置有多个由震动传感器、声响传感器、红外传感器、光学设备、定位模块和摄像装置构建的电子检测装置。边境监控***为现有***，其上的设备能够根据功能需要增加。
优选的，若地面指挥控制中心正在某地边境执行任务，又接到另一地方的协助的信息，则地面指挥控制中心将信号发送至太阳能飞艇，太阳能飞艇的数据处理***根据当前所在地与即将前往目的地的信息规划出一条飞行轨迹，并将该飞行轨迹发送给艇载控制***以及所有太阳能无人机的机载控制***，然后太阳能飞艇在其艇载控制***的控制下与所有太阳能无人机一起按照特定飞行轨迹前往目的地执行监视任务。这可以使相邻地面指挥控制中心之间更好的协助工作。
优选的，所有太阳能无人机和太阳能飞艇在白天光照较强时，在原先往复直线运动的基础上爬升到20km左右位置巡航充电，此时太阳能无人机具有一定的势能，傍晚光照较弱时，在保持往复直线运动的基础上下滑到较低高度巡航，以便节省电能。如此往复实现24小时不间断的监视。
本发明的有益效果是：具有监视范围广、飞行时间长的特点，运用几架太阳能无人机就可实现对某一地区边境线的完全监视，并且一次升空就可以持续工作几个月甚至几年，实现24小时不间断工作，减少边境巡逻人员的工作量，能够通过本发明所述的太阳能无人机监控方法时时掌握边境动态；太阳能无人机融入到现有的地面边境监控***中，从而实现对边境地区的空地一体化监视。
附图说明
图1为本发明所述监控处理***的整体结构示意图。
图2为本发明所述太阳能无人机的结构示意图。
图3为本发明所述太阳能飞艇的结构示意图。
图4为本发明所述太阳能无人机工作时的监视示意图。
图5为本发明太阳能无人机巡航到边境一侧的最大范围图。
图6为本发明太阳能无人机不同时刻的飞行高度图。
图中：1、太阳能无人机；2、太阳能飞艇；3、地面指挥控制中心；4、地面边境监控***；5、机身；6、主桨叶；7、中间翼；8、副桨叶；9、副翼；10、边翼；11、水平尾翼；12、垂直尾翼；13、水平舵；14、垂直舵；15、储舱；16、飞艇囊体；17、推进***；18、吊舱。
具体实施方式
参照图1至图6，对本发明所述的一种太阳能无人机监控方法进行详细说明。
一种太阳能无人机监控方法，如图1所示，首先构建包括多架太阳能无人机1、太阳能飞艇2、地面指挥控制中心3以及地面边境监控***4的监控处理***，太阳能无人机1的数量根据任务需求来确定，本具体实施例是以我国某省边境线为参考，设置了四架太阳能无人机1实现对其整个边境线的监视，也可以该监控处理***作为分***，用多个这样的分***实现对我国整个边境线的监视管控。
如图2所示，太阳能无人机1包括无人机本体，无人机本体上集成有无人机储能***、信号发送模块、信号接收模块、合成孔径雷达、红外摄像头模块、测速测高传感器、中央处理器以及用于控制无人机飞行的机载控制***，无人机本体上还覆盖有太阳能板，太阳能板与无人机储能***相连接为太阳能无人机1整体供电；无人机本体包括机身5和主桨叶6，主桨叶6安装至机身5的前端，机身5顶部安装有与机身5方向垂直的中间翼7，中间翼7关于机身5轴线对称设置，且中间翼7安装至机身5的从前到后的三分之一位置处，中间翼7的前端关于机身5轴线对称安装有两个副桨叶8，中间翼7的后端关于机身5轴线对称安装有两个副翼9；中间翼7的两端对称安装有边翼10，机身5的尾部对称安装有两个水平尾翼11和一个朝上设置的垂直尾翼12；水平尾翼11均安装有水平舵13，垂直尾翼12上安装垂直舵14，主桨叶6、副桨叶8、副翼9、水平舵13和垂直舵14均受机载控制***控制；机身5上还固连有用于承载储能***、信号发送模块、信号接收模块、机载控制***、合成孔径雷达、红外摄像头模块、中央处理器以及测速测高传感器的储舱15；太阳能板安装在机身5、中间翼7、边翼10以及水平尾翼11的表面，无人机上的副翼9、水平舵13和垂直舵14能够在机载控制***的控制下使太阳能无人机1实现滚转、升降和偏航运动；信号发送模块、信号接收模块、机载控制***、合成孔径雷达、红外摄像头模块、中央处理器以及测速测高传感器集成为一个***模块，以减轻太阳能无人机1自身的重量；储舱15安装在机身5的正下方；太阳能无人机1具有监视地面信息、发送信息至太阳能飞艇2、接收太阳能飞艇2的控制信息并按照确定的航迹飞行到任务执行地的功能，多架太阳能无人机1分别分布至特定边境上方，如图4所示，沿着与边境线垂直的方向做往复的直线运动，如此往复实现24小时不间断的监视。其往复运动的最大范围是相邻的两架太阳能无人机1所监视的重叠区域始终覆盖边境线的极值，如图5所示。
如图3所示，太阳能飞艇2包括飞艇本体，飞艇本体上集成有飞艇储能***、信息接收模块、信息发送模块、数据处理***以及用于控制太阳能飞艇2飞行的艇载控制***，飞艇本体顶部覆盖有太阳能板，太阳能板与飞艇储能***相连接为太阳能飞艇2整体供电；飞艇本体包括飞艇囊体16，飞艇囊体16的后端设置有由艇载控制***控制的推进***17，飞艇囊体16的尾部围绕推进***17设置有上、下垂直尾翼12和左、右水平尾翼11，垂直尾翼12和水平尾翼11上分别设置有由艇载控制***控制的垂直舵14和水平舵13，飞艇囊体16在执行任务时充满氦气，飞艇囊体16的底部固连有用于承载飞艇储能***、信息接收模块、信息发送模块、数据处理***以及艇载控制***的吊舱18。飞艇储能***、信息接收模块、信息发送模块、数据处理***以及艇载控制***集成为一个***模块，以减轻太阳能飞艇2的自重；水平舵13、垂直舵14和推进***17受艇载控制***而工作，太阳能飞艇2的水平舵13控制其升降，省去了太阳能飞艇2通过充放气来实现上升下降的繁琐过程，太阳能飞艇2的垂直舵14控制其偏航，太阳能飞艇2在推进***17的作用下可以向任意方向移动；所有太阳能无人机1和太阳能飞艇2在白天光照较强时，在原先往复直线运动的基础上爬升到20km左右位置巡航充电，此时太阳能无人机1具有一定的势能，傍晚光照较弱时，在保持往复直线运动的基础上下滑到较低高度巡航，以便节省电能，太阳能无人机不同时刻的飞行高度图见图6。
太阳能飞艇2位于能和所有太阳能无人机1进行信号传输的位置处，一般位于太阳能无人机1附近几公里的地方，太阳能飞艇2作为信息处理中转站具有接收各太阳能无人机1的监控信息和发送控制信息至各太阳能无人机1的功能，太阳能飞艇2将太阳能无人机1传回的监控信息与正常情况下的边境地面信息进行比对处理之后，标记异常画面，再将异常画面发送给地面指挥控制中心3，地面指挥控制中心3接收到相关信息后通过边境监控***进一步核实相关情况，获取精确位置并发出警报，地面指挥控制中心3的工作人员根据定位信息和警报做出相应的决策，若有紧急情况发生，则派遣应急处理人员赶往事发地，在应急处理人员赶往事发地的过程中，地面指挥控制中心3不断与应急处理人员通信告知更加精确的信息以及相关事件的处理方案；边境监控***包括设置在边境墙上的铁丝网，铁丝网上均匀布置有多个由震动传感器、声响传感器、红外传感器、光学设备、定位模块和摄像装置构建的电子检测装置；若地面指挥控制中心3正在某地边境执行任务，又接到另一地方的协助的信息，则地面指挥控制中心3将信号发送至太阳能飞艇2，太阳能飞艇2的数据处理***根据当前所在地与即将前往目的地的信息规划出一条飞行轨迹，并将该飞行轨迹发送给艇载控制***以及所有太阳能无人机1的机载控制***，然后太阳能飞艇2在其艇载控制***的控制下与所有太阳能无人机1一起按照特定飞行轨迹前往目的地执行监视任务。这可以使相邻地面指挥控制中心3之间更好的协助工作。
本发明在现有地面边境监视***的基础上，研发了本发明所述的一种太阳能无人机监控方法，借助于太阳能无人机1、太阳能飞艇2的空中优势及长航时特点，与地面边境监视***一起构建更加高效便捷的边境监控方法。
以上具体结构是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或者替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能无人机监控方法，其特征在于，首先构建包括多架太阳能无人机(1)、太阳能飞艇(2)、地面指挥控制中心(3)以及地面边境监控***(4)的监控处理***；太阳能无人机(1)具有监视地面信息、发送信息至太阳能飞艇(2)、接收太阳能飞艇(2)的控制信息并按照确定的航迹飞行到任务执行地的功能，多架太阳能无人机(1)分别分布至特定边境上方，沿着与边境线垂直的方向做往复的直线运动，其往复运动的最大范围是相邻的两架太阳能无人机(1)所监视的重叠区域始终覆盖边境线的极值；太阳能飞艇(2)位于能和所有太阳能无人机(1)进行信号传输的位置处，太阳能飞艇(2)作为信息处理中转站具有接收各太阳能无人机(1)的监控信息和发送控制信息至各太阳能无人机(1)的功能，太阳能飞艇(2)将太阳能无人机(1)传回的监控信息与正常情况下的边境地面信息进行比对处理之后，标记异常画面，再将异常画面发送给地面指挥控制中心(3)，地面指挥控制中心(3)接收到相关信息后通过边境监控***进一步核实相关情况，获取精确位置并发出警报。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能无人机监控方法，其特征在于，太阳能无人机(1)包括无人机本体，无人机本体上集成有无人机储能***、信号发送模块、信号接收模块、合成孔径雷达、红外摄像头模块、测速测高传感器、中央处理器以及用于控制无人机飞行的机载控制***，无人机本体上还覆盖有太阳能板，太阳能板与无人机储能***相连接为太阳能无人机(1)整体供电。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能无人机监控方法，其特征在于，无人机本体包括机身(5)和主桨叶(6)，主桨叶(6)安装至机身(5)的前端，机身(5)顶部安装有与机身(5)方向垂直的中间翼(7)，中间翼(7)关于机身(5)轴线对称设置，中间翼(7)的前端关于机身(5)轴线对称安装有两个副桨叶(8)，中间翼(7)的后端关于机身(5)轴线对称安装有两个副翼(9)；中间翼(7)的两端对称安装有边翼(10)，机身(5)的尾部对称安装有两个水平尾翼(11)和一个朝上设置的垂直尾翼(12)；水平尾翼(11)均安装有水平舵(13)，垂直尾翼(12)上安装垂直舵(14)，主桨叶(6)、副桨叶(8)、副翼(9)、水平舵(13)和垂直舵(14)均受机载控制***控制；机身(5)上还固连有用于承载储能***、信号发送模块、信号接收模块、机载控制***、合成孔径雷达、红外摄像头模块、中央处理器以及测速测高传感器的储舱(15)；太阳能板安装在机身(5)、中间翼(7)、边翼(10)以及水平尾翼(11)的表面。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种太阳能无人机监控方法，其特征在于，太阳能飞艇(2)包括飞艇本体，飞艇本体上集成有飞艇储能***、信息接收模块、信息发送模块、数据处理***以及用于控制太阳能飞艇(2)飞行的艇载控制***，飞艇本体顶部覆盖有太阳能板，太阳能板与飞艇储能***相连接为太阳能飞艇(2)整体供电。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能无人机监控方法，其特征在于，飞艇本体包括飞艇囊体(16)，飞艇囊体(16)的后端设置有由艇载控制***控制的推进***(17)，飞艇囊体(16)的尾部围绕推进***(17)设置有上、下垂直尾翼(12)和左、右水平尾翼(11)，垂直尾翼(12)和水平尾翼(11)上分别设置有由艇载控制***控制的垂直舵(14)和水平舵(13)，飞艇囊体(16)在执行任务时充满氦气，飞艇囊体(16)的底部固连有用于承载飞艇储能***、信息接收模块、信息发送模块、数据处理***以及艇载控制***的吊舱(18)。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能无人机监控方法，其特征在于，边境监控***包括设置在边境墙上的铁丝网，铁丝网上均匀布置有多个由震动传感器、声响传感器、红外传感器、光学设备、定位模块和摄像装置构建的电子检测装置。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能无人机监控方法，其特征在于，若地面指挥控制中心(3)正在某地边境执行任务，又接到另一地方的协助的信息，则地面指挥控制中心(3)将信号发送至太阳能飞艇(2)，太阳能飞艇(2)的数据处理***根据当前所在地与即将前往目的地的信息规划出一条飞行轨迹，并将该飞行轨迹发送给艇载控制***以及所有太阳能无人机(1)的机载控制***，然后太阳能飞艇(2)在其艇载控制***的控制下与所有太阳能无人机(1)一起按照特定飞行轨迹前往目的地执行监视任务。
8.根据权利要求7所述的一种太阳能无人机监控方法，其特征在于，所有太阳能无人机(1)和太阳能飞艇(2)在白天光照较强时，在原先往复直线运动的基础上爬升到20km左右位置巡航充电，傍晚光照较弱时，在保持往复直线运动的基础上下滑到较低高度巡航。
9.根据权利要求3所述的一种太阳能无人机监控方法，其特征在于，储舱(15)安装在机身(5)的正下方。
10.根据权利要求5所述的一种太阳能无人机监控方法，其特征在于，吊舱(18)安装在飞艇囊体(16)的正下方。
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