一种多旋翼无人机通讯和安全监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种多旋翼无人机通讯和安全监测系统，其特征在于，包括：地面操控系统和位于多旋翼无人机上的远程控制系统；地面操控系统和远程控制系统通过铱星通讯网络连接；地面操控系统接收并处理远程控制系统通过铱星通讯网络传输的探测信息和安全监控数据，以及将操控指令和其他数据发通过铱星通讯网络向远程控制系统发送；远程控制系统通过铱星通讯网络向地面操控系统发送探测信息和安全监控数据；以及接收地面操控系统通过铱星通讯网络发送的操控指令和其他数据，并进行解析处理，完成规定的任务。本实用新型专利技术公开的多旋翼无人机通讯和安全监测系统，实现在铱星有效通讯范围内任何地点实时安全监测的目的。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于飞行器应急控制和安全监测领域，尤其涉及多旋翼无人机通讯和安全监测系统。
技术介绍
多旋翼无人机飞行器（UAV）因其架构简单、操纵性佳、制造成本低、稳定性好、较弱的陀螺效应以及良好的空间操作灵活性等特点成为了目前的研究热点。同时，又由于其多变量、非线性、强耦合、欠驱动的特性，对控制模型以及参数的设定有非常严格的要求。随着航空工业的发展以及电池续航能力的提升，多旋翼无人机的巡航速度、续航半径、续航时间以及飞行高度都有较大的提升。目前已有的远程监控系统包括无线电高速数传系统、图传系统、2.4G手持遥控系统等，有效监测范围从100m到22km不等，其中美国900MHz Xtend无线数传模块最远增益距离为22km，一般有效距离为3km左右。现有的远程监控系统监测范围的有限性，已经无法满足多旋翼无人机飞行半径和飞行高度的要求，无法有效实现多旋翼无人机的地面遥控、参数调整、数据分析以及安全检测等，从而在多旋翼无人机遇到紧急突发情况时（包括电池电压过低，风速过大，紧急避障）无法控制多旋翼无人机的空中开伞、姿态调整、飞行速度及高度调整，容易造成多旋翼无人机机体损坏、设备损伤、人身伤害等各种突发性安全问题。另一方面，铱星系统（又称铱星计划）是美国摩托罗拉公司提出的第一代真正依靠卫星通信系统提供联络的全球个人通信方式，旨在突破现有基于地面的蜂窝无线通信的局限，通过太空向任何地区、任何人提供语音、数据、传真及寻呼信息。其最大特点是，通过卫星之间的接力来实现全球通信，相当于把地面蜂窝移动电话系统搬到了天上.它与目前使用的静止轨道卫星通信系统比较有两大优势：一是轨道低，传输速度快，信息损耗小，通信质量大大提高；二是铱星系统不需要专门的地面接收站，地球上人迹罕至的不毛之地，通信落后的边远地区，自然灾害现场通讯都变得畅通无阻。通过铱星通讯网络的全方位的数据通信能力，地面控制设备可以更好地对多旋翼无人机进行安全监测及应急控制。在多旋翼无人机出现飞行故障、机体损伤、地面数据链路丢失等突发情况，通过GPS卫星定位可以及时寻回多旋翼无人机，以免造成更大损失。此外借助于铱星通讯网络，在铱星有效通讯范围内多旋翼无人机通信上的空间限制将不再存在，通信范围不再受地理环境等外部因素影响，使得多旋翼无人机在地震救援、抢险救灾、大气监测、海洋监测、地理勘测等领域拥有更加广泛的应用。
技术实现思路
本技术记载并公开了一套能在多旋翼飞行器飞行过程中进行无线通讯和数据分析的远程通讯系统，实现操作者对多旋翼飞行器的实时地面遥控、参数调整、数据分析、安全监测以及紧急情况下应急控制、及时寻回等功能，以达到在铱星有效通讯范围内任何地点、任何时间、任何距离的实时安全监测的目的。因此在设计多旋翼无人机铱星通讯系统时，应考虑到及时性、稳定性、独立性、可监测等问题。及时性就是要要求多旋翼无人机在主控系统上电后就能够及时的接入铱星通讯网络，为接下来的工作建设好链路；稳定就是要保证多旋翼无人机在建立了数据传输链路之后，能够保证该链路一直有效工作，直至数据传送和指令接收等工作的结束；独立性就是指在多旋翼出现故障无法继续飞行时，包括坠毁、GPS信息丢失、电源故障等，该通讯系统不受其影响仍然能够正常工作，返回当前位置信息，供地面人员找回多旋翼；可监测就是指多旋翼无人机接入铱星通讯网络建立数据传送链路之后，所执行的所有指令操作、数据收发都能够被地面操控平台所监测。为此，本技术提供一种多旋翼无人机通讯和安全监测系统，包括：地面操控系统和位于多旋翼无人机上的远程控制系统；地面操控系统和远程控制系统通过铱星通讯网络连接；所述地面操控系统接收并处理远程控制系统通过铱星通讯网络传输的探测信息和安全监控数据，以及将操控指令发通过铱星通讯网络向远程控制系统发送；所述远程控制系统通过铱星通讯网络向地面操控系统发送探测信息和安全监控数据；以及接收地面操控系统通过铱星通讯网络发送的操控指令，并进行解析处理，完成规定的任务;其中，所述地面操控系统包括：地面操控主机、通讯数据延长线、地面控制模块和地面天线；所述地面操控主机通过通讯数据延长线与地面控制模块连接，用于建立地面操控系统和位于多旋翼无人机上的远程控制系统之间的铱星通讯网络数据传输通路，接收并处理远程控制系统发送、经过铱星通讯网络和地面控制模块回传的数据，以及将操控指令发送给地面控制模块，然后再通过地面天线向远程控制系统发送；所述通讯数据延长线连接地面操控主机和地面控制模块，用于使地面操控主机和地面控制模块在地理位置上分离；所述地面控制模块与地面天线连接，用于将地面操控主机发送的操控指令转换成一定格式的数据流，并储在一个缓存区内，然后通过地面天线将该数据流以微波的形式传送给铱星通讯网络；以及将地面天线所接收到的微波信号，解析成可以直接读取的代码，并通过数据延长线传送给地面操控主机，供其解析处理；地面天线包括地面GPS天线和地面铱星通讯天线；地面GPS天线用于接收当前地理位置信息；地面铱星通讯天线用于接收远程控制系统回传的探测信息和安全监控数据、以及向远程控制系统发送操控指令；其中，所述远程控制系统包括：无人机操控主机、远程控制模块和远程天线；所述无人机操控主机与远程控制模块连接，用于对远程控制模块通过远程天线接收的操控指令进行解析处理，完成规定的任务；并通过远程控制模块和远程天线向地面操控系统发送探测信息和安全监控数据；远程控制模块与远程天线、无人机操控主机连接，接收无人机操控主机采集的探测信息和安全监控数据，将该数据转换成一定格式的数据流，并存储在一个缓存区内，通过远程天线将该数据流以微波的形式传送给铱星通讯网络；以及将远程天线从铱星通讯网络所接收到的微波信号解析成可以直接读取的代码，发送给无人机操控主机，供其解析处理；远程天线包括远程GPS天线和远程铱星通讯天线；远程GPS天线用于接收当前地理位置信息；远程铱星通讯天线用于接收地面操控系统发送的操控指令、以及向地面操控系统发送探测信息和安全监控数据。其中，所述远程控制系统还通过GPS天线接收多旋翼无人机当前地理位置信息，并通过铱星通讯网络将所述当前地理位置信息发送给地面操控系统。其中，所述通讯数据延长线采用RS232转RS485延长的方式，使地面操控主机和地面控制模块之间的距离在20米以上。其中，所述地面控制模块将地面天线所接收到的微波信号，解析成可以直接读取的代码，以及远程控制模块将远程天线从铱星通讯网络所接收到的微波信号解析成可以直接读取的代码中，所述可以直接读取的代码是HEX码。其中，所述探测信息包括：多旋翼无人机上的传感器、探测器获取的数据；所述安全监控数据包括：多旋翼无人机当前姿态值、电压值、速度值、飞行高度值以及当前地理位置信息。其中，所述远程天线与所述远程控制模块中的通信模块一体化装配，且远程天线与通信模块之间通过馈线连接。综上，本技术记载并公开了一套能在多旋翼飞行器飞行过程中进行无线通讯和数据分析的远程通讯系统，实现操作者对多旋翼飞行器的实时地面遥控、参数调整、数据分析、安全监测以及紧急情况下应急控制、及时寻回等功能，以达到在铱星有效通讯范围内任何地点、任何时间、任何距离的实时安全监测的目的，解决了多旋翼无人机需要在任何飞行时刻都能够顺利完成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多旋翼无人机通讯和安全监测系统，其特征在于，包括：接收并处理远程控制系统通过铱星通讯网络传输的探测信息和安全监控数据，以及将操控指令发通过铱星通讯网络向远程控制系统发送的地面操控系统，和位于多旋翼无人机上，通过铱星通讯网络向地面操控系统发送探测信息和安全监控数据；以及接收地面操控系统通过铱星通讯网络发送的操控指令，并进行解析处理，完成规定的任务的远程控制系统；地面操控系统和远程控制系统通过铱星通讯网络连接；其中，所述地面操控系统包括：通过通讯数据延长线与地面控制模块连接，用于建立地面操控系统和位于多旋翼无人机上的远程控制系统之间的铱星通讯网络数据传输通路，接收并处理远程控制系统发送、经过铱星通讯网络和地面控制模块回传的数据，以及将操控指令发送给地面控制模块，然后再通过地面天线向远程控制系统发送的地面操控主机；连接地面操控主机和地面控制模块，用于使地面操控主机和地面控制模块在地理位置上分离的通讯数据延长线；与地面天线连接，用于将地面操控主机发送的操控指令转换成一定格式的数据流，并储在一个缓存区内，然后通过地面天线将该数据流以微波的形式传送给铱星通讯网络；以及将地面天线所接收到的微波信号，解析成可以直接读取的代码，并通过数据延长线传送给地面操控主机，供其解析处理的地面控制模块；地面GPS天线和地面铱星通讯天线组成的地面天线；地面GPS天线用于接收多旋翼无人机当前地理位置信息；地面铱星通讯天线用于接收远程控制系统回传的探测信息和安全监控数据、以及向远程控制系统发送操控指令；所述远程控制系统包括：无人机操控主机、远程控制模块和远程天线；与远程控制模块连接，用于对远程控制模块通过远程天线接收的操控指令进行解析处理，完成规定的任务；并通过远程控制模块和远程天线向地面操控系统发送探测信息和安全监控数据的无人机操控主机；与远程天线、无人机操控主机连接，接收无人机操控主机采集的探测信息和安全监控数据，将该数据转换成一定格式的数据流，并存储在一个缓存区内，通过远程天线将该数据流以微波的形式传送给铱星通讯网络；以及将远程天线从铱星通讯网络所接收到的微波信号解析成可以直接读取的代码，发送给无人机操控主机，供其解析处理的远程控制模块；由远程GPS天线和远程铱星通讯天线组成的远程天线；远程GPS天线用于接收当前地理位置信息；远程铱星通讯天线用于接收地面操控系统发送的操控指令、以及向地面操控系统发送探测信息和安全监控数据。...

【技术特征摘要】
1.一种多旋翼无人机通讯和安全监测系统，其特征在于，包括：接收并处理远程控制系统通过铱星通讯网络传输的探测信息和安全监控数据，以及将操控指令发通过铱星通讯网络向远程控制系统发送的地面操控系统，和位于多旋翼无人机上，通过铱星通讯网络向地面操控系统发送探测信息和安全监控数据；以及接收地面操控系统通过铱星通讯网络发送的操控指令，并进行解析处理，完成规定的任务的远程控制系统；地面操控系统和远程控制系统通过铱星通讯网络连接；其中，所述地面操控系统包括：通过通讯数据延长线与地面控制模块连接，用于建立地面操控系统和位于多旋翼无人机上的远程控制系统之间的铱星通讯网络数据传输通路，接收并处理远程控制系统发送、经过铱星通讯网络和地面控制模块回传的数据，以及将操控指令发送给地面控制模块，然后再通过地面天线向远程控制系统发送的地面操控主机；连接地面操控主机和地面控制模块，用于使地面操控主机和地面控制模块在地理位置上分离的通讯数据延长线；与地面天线连接，用于将地面操控主机发送的操控指令转换成一定格式的数据流，并储在一个缓存区内，然后通过地面天线将该数据流以微波的形式传送给铱星通讯网络；以及将地面天线所接收到的微波信号，解析成可以直接读取的代码，并通过数据延长线传送给地面操控主机，供其解析处理的地面控制模块；地面GPS天线和地面铱星通讯天线组成的地面天线；地面GPS天线用于接收多旋翼无人机当前地理位置信息；地面铱星通讯天线用于接收远程控制系统回传的探测信息和安全监控数据、以及向远程控制系统发送操控指令；所述远程控制系统包括：无人机操控主机、远程控制模块和远程天线；与远程控制模块连接，用于对远程控制模块通过远程天线接收的操控指令进行解析处理，完成规定的任务；并通过远程控制模块和远程天线向地面操控系统发送探测信息和安全监控数据的无...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄荣辉，张欣，李勋，王松，陈万里，李大伟，裴慧坤，姚森敬，周伟才，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，北京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：广东;44