用于无线电监测的空中智能机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了用于无线电监测的空中智能机器人，将接收天线、电子罗盘、无线电监测接收单元、中央处理单元和导航模块均安装在机体上，所述中央处理单元分别与导航模块、电子罗盘和无线电监测接收单元连接，所述接收天线与无线电监测接收单元连接，所述中央处理单元先通过测向测出无线电信号源所在方向，再根据测向结果自主控制机体的飞行，最后根据在飞行航迹上进一步监测的数据计算出无线电信号源的位置。本实用新型专利技术利用一个中央处理单元同时控制无线电监测与机体的飞行控制，减少了模块数量，其相互干扰降低；而且集成度高，体积大幅缩减，功耗降低，电磁兼容性更好。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及空中无线电监测领域，特别是涉及一种利用测向结果自主规划航迹来定位信号源的用于无线电监测的空中智能机器人。
技术介绍
空中无线电监测作为传统监测模式的一种补充，在现有的监测网上可以形成远程控制、联合测向、重点监测等多功能现代化立体化监测网，将可实现对所管辖区全频段、全业务、全时段、全方位的监测覆盖，从而全面提升技术管理水平。实现空中监测与以往的监测方式最大的不同在于需要适用于空中监测飞行的载体的配合使用，而不同的监测活动从监测任务的需求、性质和预算方面对所使用的监测载体类型也有不同的要求；根据目前空中监测承担的任务应用场景可以将空中监测任务划分为重大活动保障任务、应急响应任务以及日常巡监任务。空中无线电监测具有巨大的优势，因为无线电波在地面传播时，会因为种种介质的折射、反射、绕射而变得杂乱无章；而空中传播几乎没有反射，具有直达性，所以通过空中监测得到的无线电信号源方向和位置往往是很准确的；其次，空中监测位置变化快，可以由一个点迅速切换到另一个点，进行立体交叉多点定位，这样得到的位置精确度非常高，所以对空中平台无线电监测的需求越来越多。目前，在我国国内利用空中机器人对无线电进行监测的装置、方法还很少。对空中机器人的控制大多在停留在地面站远程遥控阶段，现有的空中无线电监测平台主要有:有人驾驶固定翼飞机、有人驾驶单旋翼直升机、单旋翼无人直升机、飞艇四种，均无法实现在空中自主测向定位信号源。美国各枢纽机场早就装备了有人驾驶固定翼飞机载无线电监测系统，中国也于2010年开始投入使用，其造价在数千万元人民币以上。由于每次飞行成本数十万元以上，并且不能悬停守候；使得该固定翼飞机不仅制造成本非常高，飞行成本也非常高，而且作为较大型的飞机，需要事先申请航路，不便于执行紧急任务。2007年深圳出现造价在数百万元人民币以上的有人驾驶单旋翼直升机载无线电监测系统，单旋翼直升机的飞行成本为每小时3千元人民币以上；制造成本较高，飞行成本也较高。2011年云南出现了飞艇载无线电监测系统，虽然飞艇安全性好，但飞行成本较高，每次充氦气费用通常在1万元人民币以上。2012年中国出现了造价在数十万元人民币以上的单旋翼无人直升机，虽然单旋翼无人直升机与前面的单旋翼直升机、固定翼飞机和飞艇载无线电监测系统相比制造成本和飞行成本较低，但其对于操作人员的技术要求较高，不利于推广和普及，并且容易出现摔机事故，存在较大的安全隐患。现有空中无线电监测技术仍然存在共同的技术问题：1、现有的空中无线电监测系统，制造成本高，飞行成本高；2、现有的空中无线电监测系统操作困难，需要训练有素的专业飞行员或者操作员，不利于推广和普及；3、现有的空中无线电监测系统在运行时，安全性低，并且难以兼顾安全性和无线电监测所需的灵活性，一旦出现事故，损失很大；4、现有的空中无线电监测系统结构复杂，机体庞大，存放和维护费用也高。申请人于2014年6月30日申请了申请号为201410303894.1的中国专利技术专利“一种基于多旋翼机器人的地面遥控的空中无线电监测系统”和申请号为201410304041.X的中国专利技术专利“基于多旋翼机器人的空中无线电监测系统”，虽然解决了上述问题，但是还存在以下问题：A、依然需要地面遥控单元控制多旋翼机器人执行各种飞行姿态，在空中完成无线电监测任务，对操作人员的要求较高；B、近年来的基于空中机器人的无线电监测，普遍存在操控难度大、风险高和智能化水平低等不足，特别是在空中自主测向、自主规划航迹方面，缺少切实有效的手段；C、现有的空中无线电监测系统依然采用地面遥控器来控制无人机的飞行航迹，无法实现多旋翼机器人根据测向结果自主规划飞行航迹并通过飞行航迹的变化对无线电信号源进行定位。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提出一种用于无线电监测的空中智能机器人。本技术利用一个中央处理单元同时控制无线电监测与机体的飞行控制，减少了模块数量，使其相互干扰降低；而且集成度高，体积缩减，功耗降低，电磁兼容性更好。本技术采用以下技术方案来实现：用于无线电监测的空中智能机器人，其特征在于包括：用于飞行的机体；用于获取无线电信号的接收天线；用于获取接收天线所指方向，实时获取该方向对应的方位角的电子罗盘；用于接收无线电信号的无线电监测接收单元；用于调度监测任务、控制机体飞行、调度无线电监测接收单元、分析和记录监测数据的中央处理单元；用于导航和自身定位的导航模块；所述接收天线、电子罗盘、无线电监测接收单元、中央处理单元和导航模块均安装在机体上，所述中央处理单元分别与导航模块、电子罗盘和无线电监测接收单元连接，所述接收天线与无线电监测接收单元连接，所述中央处理单元先通过测向测出无线电信号源所在方向，再利用测向结果通过飞行控制模块控制机体的飞行航迹，最后根据继续飞行过程中测量到的数据计算无线电信号源的位置。所述导航模块为卫星导航模块。接收天线在不同高度将接收到需要监测的无线电信号传输到无线电监测接收单元；无线电监测接收单元将来自不同高度的无线电信号强度数据发送至中央处理单元；中央处理单元测出不同高度的无线电信号中无线电信号最强的高度；再在无线电信号强度最强的高度进行测向，测出无线电信号源所在方向，中央处理单元再根据测向结果控制机体飞行，最后根据继续飞行过程中测量到的数据计算无线电信号源的位置。所述用于无线电监测的空中智能机器人还包括至少一个用于躲避障碍的测距传感器，所述测距传感器与中央处理单元连接，中央处理单元通过测距传感器实时计算空间障碍物是否在机体的飞行航迹上，当中央处理单元计算出空间障碍物在机体的飞行航迹上时，中央处理单元控制机体避开空间障碍物。可有效避免空中无线电监测智能机器人撞上空间障碍物，导致空中无线电监测智能机器人损坏，影响空中无线电监测任务，保证了空中无线电监测智能机器人的安全飞行。所述测距传感器为超声波测距传感器、激光测距传感器或红外线测距传感器等。所述用于无线电监测的空中智能机器人还包括气压计、陀螺仪和加速度传感器，所述中央处理单元分别与气压计、陀螺仪和加速度传感器连接，中央处理单元通过气压计、陀螺仪和加速度传感器自主校正机体的飞行姿态。气压计用于测量空中无线电监测智能机器人的飞行高度，为控制单元提供高度参数；陀螺仪用于防止空中无线电监测智能机器人飞行角速度出现偏差，可用于保持飞行方向，保持飞行稳定；加速度传感器控制空中无线电监测智能机器人的飞行加速度，控制飞行稳定。所述用于无线电监测的空中智能机器人还包括用于进行电量检测的电量传感器，所述用于无线电监测的空中智能机器人包括用于为空中无线电监测智能机器人供电的电源，所述电源分别与中央处理单元和电量传感器连接，所述电量传感器与中央处理单元连接，所述中央处理单元通过电量传感器持续检测机体的当前剩余电量，并判断当前电量是否足够继续飞行；当中央处理单元计算出当前剩余电量仅够返回出发地或备本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于无线电监测的空中智能机器人，其特征在于包括：用于飞行的机体；用于获取无线电信号的接收天线；用于获取接收天线所指方向，实时获取该方向对应的方位角的电子罗盘；用于接收无线电信号的无线电监测接收单元；用于调度监测任务、控制机体飞行、调度无线电监测接收单元、分析和记录监测数据的中央处理单元；用于导航和自身定位的导航模块；所述接收天线、电子罗盘、无线电监测接收单元、中央处理单元和导航模块均安装在机体上，所述中央处理单元分别与导航模块、电子罗盘和无线电监测接收单元连接，所述接收天线与无线电监测接收单元连接，所述中央处理单元先通过测向测出无线电信号源所在方向，再利用测向结果通过飞行控制模块控制机体的飞行航迹，最后根据继续飞行过程中测量到的数据计算无线电信号源的位置。

【技术特征摘要】
1.用于无线电监测的空中智能机器人，其特征在于包括：
用于飞行的机体；
用于获取无线电信号的接收天线；
用于获取接收天线所指方向，实时获取该方向对应的方位角的电子罗盘；
用于接收无线电信号的无线电监测接收单元；
用于调度监测任务、控制机体飞行、调度无线电监测接收单元、分析和记录监测数据的中央处理单元；
用于导航和自身定位的导航模块；
所述接收天线、电子罗盘、无线电监测接收单元、中央处理单元和导航模块均安装在机体上，所述中央处理单元分别与导航模块、电子罗盘和无线电监测接收单元连接，所述接收天线与无线电监测接收单元连接，所述中央处理单元先通过测向测出无线电信号源所在方向，再利用测向结果通过飞行控制模块控制机体的飞行航迹，最后根据继续飞行过程中测量到的数据计算无线电信号源的位置。
2.根据权利要求1所述的用于无线电监测的空中智能机器人，其特征在于：所述空中智能机器人的重量为6-12公斤。
3.根据权利要求1所述的用于无线电监测的空中智能机器人，其特征在于：接收天线在不同高度将接收到需要监测的无线电信号传输到无线电监测接收单元；无线电监测接收单元将来自不同高度的无线电信号强度数据发送至中央处理单元；中央处理单元测出不同高度的无线电信号中无线电信号最强的高度；再在无线电信号强度最强的高度进行测向，测出无线电信号源所在方向；中央处理单元先通过测向测出无线电信号源所在方向，再根据测向结果控制机体飞行，最后根据继续飞行过程中测量到的数据计算无线电信号源的位置。
4.根据权利要求1所述的用于无线电监测的空中智能机器人，其特征在于：所述用于无线电监测的空中智能机器人还包括至少一个用于躲避障碍的测距传感器，所述测距传感器与中央处理单元连接，中央处理单元通过测距传感器实时计算空间障碍物是否在机体的飞行航迹上，当中央处理单元计算出空间障碍物在机体的飞行航迹上时，中央处理单元控制机体避开空间障碍物。
5.根据权利要求1所述的用于无线电监测的空中智能机器人，其特征在于：所述用于无线电监...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔铠韬，马方立，裴峥，孔明明，何永东，白宇军，邱承跃，
申请(专利权)人：西华大学，成都点阵科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51