CN208439437U - 通信控制设备、无人机及无人机*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种通信控制设备无人机及无人机***；其中，该设备应用于无人机；该设备包括飞行控制器、第一天线、第二天线和摄像头；第一天线、第二天线和摄像头分别与飞行控制器连接；飞行控制器用于通过第一天线接收和发送除图像数据以外的数据；摄像头用于采集图像数据；飞行控制器还用于通过第二天线发送图像数据。本实用新型将图像数据进行单独传输，降低了所需带宽，从而延长了传输距离。

Description

通信控制设备、无人机及无人机***

技术领域

本实用新型涉及无人机通讯技术领域，尤其是涉及一种通信控制设备、无人机及无人机***。

背景技术

无人机(UAV，unmanned aerial vehicle)，即无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，可以由机载计算机完全地或间歇地自主地操作。随着科技的发展，无人机在电力行业应用越来越广泛，如进行电力***的巡检等：现有的无人机对高清图像的传输能力较差，传输距离较短，无法满足巡检要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种通信控制设备、无人机及无人机***，以降低无人机通讯过程中传输图像数据所需的带宽，从而延长传输距离。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种通信控制设备，该设备应用于无人机；该设备包括飞行控制器、第一天线、第二天线和摄像头；第一天线、第二天线和摄像头分别与飞行控制器连接；飞行控制器用于通过第一天线接收和发送除图像数据以外的数据；摄像头用于采集图像数据；飞行控制器还用于通过第二天线发送图像数据。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述第二天线包括定向天线；第二天线采用2.4GHz频段进行数据传输。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述第一天线采用5.8GHz频段进行数据传输。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述摄像头包括30倍光学变焦摄像头。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述飞行控制器包括机载计算机。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种无人机，包括机架及上述通信控制设备；该机架采用碳纤材料制造。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括电源；该电源用于为无人机供电；该电源包括15C高压聚合物锂电池。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括电机；该电机采用超轻航空铝材冲注；该电机用于输出力矩，以使无人机进行航行。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括自动追踪器；该自动追踪器与第一天线连接；该自动追踪器用于通过第一天线发送无人机的全球定位***坐标。

第三方面，本实用新型实施例还提供一种无人机***，该***包括上述无人机及地面通讯站。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供了一种通信控制设备、无人机及无人机***；其中，该设备应用于无人机；该设备包括飞行控制器、第一天线、第二天线和摄像头；飞行控制器通过第一天线接收和发送除图像数据以外的数据；通过摄像头采集图像数据；飞行控制器通过第二天线发送图像数据；该方式将图像数据进行单独传输，降低了所需带宽，从而延长了传输距离。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本实用新型的上述技术即可得知。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种通信控制设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种无人机的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种无人机的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种无人机***的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

目前，无人机在电力行业应用越来越广泛，如进行电力***的巡检等：但现有的无人机对高清图像的传输能力较差，传输距离较短，无法满足巡检要求。基于此，本实用新型实施例提供了一种通信控制设备，该设备应用于无人机，可以应用于电力***的巡检及其他图像无线传输领域。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种通信控制设备进行详细介绍。

参见图1所示的一种通信控制设备的结构示意图，该设备应用于无人机；该设备包括飞行控制器100、第一天线101、第二天线102和摄像头103；第一天线101、第二天线102和摄像头103分别与飞行控制器100连接；飞行控制器100用于通过第一天线101接收和发送除图像数据以外的数据；摄像头103用于采集图像数据；飞行控制器100还用于通过第二天线102发送图像数据。

上述摄像头103可以为根据图像需求安装的型号的摄像头，由于无人机的工作任务一般需要进行远距离的图像采集，因此会选取具有远距离采集高清图像功能的摄像头作为无人机的摄像头103；在选定摄像头后，需要将相关的摄像驱动安装至上述飞行控制器100中，以便飞行控制器100对接收到的图像数据进行处理。摄像头103可以根据预先设定的频率，或者飞行控制器100发送的摄像指令进行图像数据采集，将采集到的图像数据发送至飞行控制器。

上述飞行控制装置100也被称为“飞控”，是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心。该飞行控制装置可以为机载计算机或数据处理器等，或者为由传感器、机载计算机和伺服作动设备集成的模块。该飞行控制装置在接收到采集到的图像数据后，可以对该图像数据进行格式转化等处理，将该图像数据转化为天线可以传输的数据格式，并进行编码加密等，以使第二天线102将该图像数据发送至地面通讯站；该飞行控制装置还可以通过第一天线101接收地面通讯站发送的控制指令等数据，并对该数据进行处理，以使无人机根据该控制指令航行或进行其他工作。

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。上述第一天线101一般为具有可逆性的天线，即具有接收和发送数据的功能；该第一天线101用于接收和发送除图像数据以外的数据，如接收对无人机的控制指令，发送无人机的航向、航速等飞行参数等。上述第二天线102可以为具有可逆性的天线，也可以为仅具有发射信号功能的天线，向与无人机进行通讯的地面通讯站发送。

本实用新型实施例提供了一种通信控制设备、无人机及无人机***；其中，该设备应用于无人机；该设备包括飞行控制器、第一天线、第二天线和摄像头；飞行控制器通过第一天线接收和发送除图像数据以外的数据；通过摄像头采集图像数据；飞行控制器通过第二天线发送图像数据；该方式将图像数据进行单独传输，降低了所需带宽，从而延长了传输距离。

本实用新型实施例还提供了另一种通信控制设备，该设备在图1所示的通信控制设备的基础上实现；该设备包括机载计算机(相当于上述飞行控制器)、第一天线、第二天线和摄像头；其中，第一天线为全向天线，采用了5.8GHz频段对除了图像数据的数据进行传输；第二天线为定向天线，采用了2.4GHz频段对图像进行数据传输；该摄像头可以为光学变焦倍数为30倍的摄像头；由于光学变焦倍数较大，则可以较为清晰地拍摄远处的景物，且图像清晰度可达到1080P；机载计算机对摄像头采集到的图像数据处理后，将其通过第二天线传输。

上述机载计算机，也称为机载电脑，是一种能对飞机飞行中的各种信息，如控制指令、航线、方位及障碍物等，进行测量、处理、传递、显示和控制的模块化设备；通常由计算机和过程输入输出(I/O)通过两大部分组成；其中，计算机由主机、输入输出设备和外部磁盘机、磁带机等组成。在计算机外部又增加一部分过程输入/输出通道，以完成无人机运行过程中检测数据的处理；另一方面将计算机产生的对无人机运行过程进行控制的命令、信息转换成对无人机的控制变量的信号，再送往无人机的控制器(如电机，加速计等)去，从而使控制器行使对无人机运行控制。

上述第一天线为22DBI的全向天线；全向天线在水平方向图上表现为360°均匀辐射，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。第一天线具有发射信号及接受信号的功能及较大的信号覆盖范围；采用5.8GHz频段进行通讯，该通讯方式一般采用的直接序列扩频技术，信道较多频率较高，抗干扰能力较强。

上述第二天线为定向天线；定向天线(Directional antenna)是指在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁波特别强，而在其他的方向上发射及接收电磁波则为零或极小的一种天线；采用定向发射天线的目的是增加辐射功率的有效利用率，增加保密性。第二天线只单向传送图像，从而减小了不必要的带宽；采用2.4GHz频段进行通讯，该通讯方式的频宽胜于其他ISM频段，这就提高了整体数据传输速率。

该设备利用第一天线及第二天线将图像数据和其他数据分别传输，且利用第二天线对图像数据进行单向传输的，该方式使得带宽降低，从而延长了图像数据的传输距离。

本实用新型实施例还提供一种无人机，其结构示意图如图2所示，包括机架20及上述通信控制设备21。

上述机架采用碳纤材料制造；碳纤维(carbon fiber，简称CF)材料，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性。使用该材料对无人机的机架进行轻量级设计，使得无人机的重量大大减轻，从而提高无人机的续航能力。

本实用新型实施例还提供另一种无人机，该无人机在图2所示的无人机的基础之上实现。该无人机的结构示意图如图3所示；该无人机包括机架20、通信控制设备21、电源22、电机23及自动追踪器24；其中，该机架采用碳纤材料制造；该电源可以为15C高压聚合物锂电池，用于为无人机供电；该电机采用超轻航空铝材冲注，用于输出力矩，以使无人机进行航行；该自动追踪器与第一天线连接，用于通过第一天线发送无人机的全球定位***坐标，以使地面通信站对根据该坐标对无人机的航线进行监控。

上述15C高压聚合物锂电池是锂离子电池的一种，但是与传统的液锂电池(Li-ion)相比，具有能量密度高、小型化、超薄化、轻量化，以及高安全性和低成本等多种明显优势，是一种新型电池；15C表示该电池的放电倍率达到15倍；采用15C高压聚合物锂电池作为电源为无人机进行供电不仅能够减轻无人机的一部分重量，还可以实现更持久的供电，增加巡航时长。

上述超轻航空铝材可以为航空硬铝7075；航空硬铝7075是一种铝合金，具有良好的机械性能、易于加工，且耐磨性好，其强度高，远胜任何软钢；电机是无人机的一个重要组成部分，上述超轻航空铝材一方面可以满足电机的制造材料的性能要求，另一方面可以减轻电机的重量，从而减轻了无人机的重量。

上述自动追踪器可以为GPS模块，主要实现对全球定位***坐标的采集；GPS模块能够在启动的状态下，通过接收多颗定位卫星信号，并这些卫星的轨道数据和传输时间来确定携带者所在的地理位置。该模块可以按照一定频率对无人机所在的位置进行定位，得到该无人机所在位置的全球定位***坐标，并通过第一天线将全球定位***坐标发送至地面通讯站，以使地面通讯站根据该坐标发出控制指令，从而对无人机的航线进行监控及纠正。

本实用新型实施例提供的无人机采用了由碳纤材料制造的机架及超轻航空铝材冲注的电机，并采用15C高压聚合物锂电池作为电源为无人机进行供电，大大减轻了该无人机的重量，并提高了供电能力，从而有效地提高了无人机的续航能力。

对应于上述实施例，本实用新型实施例还提供了一种无人机***，该无人机***的结构示意图如图4所示，该***包括上述无人机40及地面通讯站41。

上述地面通讯站即为在地面的基站；无人机的地面通讯站大部分都是单点地面站。地面站设备组成一般都是由遥控器、电脑、视频显示器，电源***，电台等设备组成；也可以为一台电脑(或手机、平板等移动终端)，一个电台，一个遥控；电脑(或手机、平板等移动终端)上装有控制飞机的软件，通过航线规划工具规划飞机飞行的线路，并设定飞行高度，飞行速度，飞行地点，飞行任务等通过数据口连接的数传电台将任务数据编译发射出去，无人机通过第一天线进行接收并传输至飞行控制器中，飞行控制器根据接收到的数据对无人机的航行进行控制。

本实用新型实施例提供的无人机***，与上述实施例提供的一种通讯控制设备及无人机具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***和/或装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种通信控制设备，其特征在于，所述设备应用于无人机；所述设备包括飞行控制器、第一天线、第二天线和摄像头；所述第一天线、所述第二天线和所述摄像头分别与所述飞行控制器连接；

所述飞行控制器用于通过所述第一天线接收和发送除图像数据以外的数据；

所述摄像头用于采集图像数据；

所述飞行控制器还用于通过所述第二天线发送所述图像数据。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二天线包括定向天线；所述第二天线采用2.4GHz频段进行数据传输。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于,所述第一天线采用5.8GHz频段进行数据传输。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述摄像头包括30倍光学变焦摄像头。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述飞行控制器包括机载计算机。

6.一种无人机，其特征在于，包括机架及权利要求1-5任一项所述的通信控制设备；所述机架采用碳纤材料制造。

7.根据权利要求6所述的无人机，其特征在于，还包括电源；所述电源用于为所述无人机供电；所述电源包括15C高压聚合物锂电池。

8.根据权利要求6所述的无人机，其特征在于，还包括电机；所述电机采用超轻航空铝材冲注；所述电机用于输出力矩，以使所述无人机进行航行。

9.根据权利要求6所述的无人机，其特征在于，还包括自动追踪器；所述自动追踪器与所述第一天线连接；所述自动追踪器用于通过所述第一天线发送所述无人机的全球定位***坐标。

10.一种无人机***，其特征在于，所述***包括上述权利要求6-9任一项所述的无人机及地面通讯站。