系留无人机与绞车的交互式同步自动收放线系统技术方案

本发明专利技术为系留无人机与绞车的交互式同步自动收放线系统，无人机通过线缆和绞车连接；无人机包括飞控模块和第一通讯单元；绞车包括收放线模块和第二通讯单元，收放线模块用于收卷和放卷线缆；还包括控制台，控制台与第一通讯单元无线通讯，用于控制无人机的飞行状态；第一通讯单元和第二通讯单元无线通讯，第一通讯单元将控制信号分别分发至飞控模块和第二通讯单元，飞控模块根据控制信号调整飞行姿态；收放线模块根据控制信号输出预放卷速度和预放卷长度进行收卷或放卷线缆；通过无人机和绞车的无线通讯，实现控制信号的分发，并根据控制信号进行放线、卷线的控制，达到主动放线的效果，无人机飞行不再额外耗费动能拖拽线缆，达到高载重的效果。达到高载重的效果。达到高载重的效果。

【技术实现步骤摘要】
系留无人机与绞车的交互式同步自动收放线系统


[0001]本专利技术涉及系留无人机
，特别是涉及一种系留无人机与绞车的交互式同步自动收放线系统。

技术介绍

[0002]无人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，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。
[0003]特别的，当遇到地震、洪水、泥石流等自然灾害时，保障灾区的通信畅通，是救灾工作的重要部分；传统方式是运营商采用应急通信车、应急卫星车及海事卫星电话，但由于车辆整体载重、天线塔体高度的限制（18米左右），应急通信车只能保证很小范围内信号覆盖（如现场指挥所、重点抢险单位等），并受路况限制，很多时候无法接近保障目标；通过无人机承载信号中转盒子飞上天空充当临时的基站可以很好的解决这个问题；无人机的飞行高度足够，且不受底面的环境影响；但是再利用无人机充当临时基站，存在以下两个问题；一是：无人机续航不够；二是：无人机上的负载（例如通讯基站等）就需要稳定的信号传输；在现有技术中，采用了系留无人机来解决这些问题，但是系留无人机也需要进行飞行控制，那么系留无人机的缆线便成为了一种阻碍，现有技术通常的做法是由无人机飞行拖拽下方缆线进行放线，而这种做法无疑浪费了无人机的动力，也浪费了无人机的载重量；现有技术采用在缆线上设置张力感应器进行张力检测的方式，具体是在张力超过一定数值时进行放线装置的被动放线，以解决一定的线缆放线的问题；但是这种方式也有弊端，因为是采用张力传感器的方式，所以线缆只有在发生了张力变化时才会由放线机构放线，也就是说线缆在发生了实际的外向张力时，会对两端的机构都产生相应拉力，那么也是在消耗无人机的飞行动能和载重能力，这种装置的工作过程大致是：当无人机上升时，无人机通过线缆将拉力传递给与线缆相连的放线绞车，当拉力达到一定程度时，（系统通过张力传感器检测拉力）放线电机离合装置打开，辊筒开始放线，此时也就是无人机带着辊筒转动进行放线，无人机不断要克服缆线的重力，还要出力拉动辊筒转动，较大损耗了无人机的动力。当无人机下降需要收线时，该系统的收线电机收到张力传感器的信号而启动，以恒定速度进行放线，系统设定1、2、3挡放线速度供选择。由于放线速度是固定的，此时需要操作无人机的下降速度与放线速度配合，稍有不慎就会出现线短拉扯无人机或线多溢出缠绕绞车等问题，不利于安全。该系统无论收线和放线，其张力传感器都会对无人机的动力造成一定消耗。因而存在影响飞机飞行，减少飞机有效载荷、降低飞机抗风能力甚至将飞机扯翻等安全隐患。

技术实现思路

[0004]为了解决现有问题，鉴于此，我们设计了这套全自动无人机绞车同步收放线系统，
该系统的收放线系统与无人机的飞控系统建立有双向无线电通讯，绞车的收放线系统可以实时跟随无人机的运动状态做相应的收、放线动作。绞车与无人机相连的线缆始终保持在不紧不松的最佳状态。当无人机上升时，系统的放线机构主动将绞车上的缆线拉出，无需无人机出力。由于绞车系统和无人机间有通讯协议，绞车对无人机要做的动作了如指掌，绞车可以轻松而准确地配合无人机的运动状态进行收、放线。无人机可以随意飞行，不受线缆牵扯。该系统不额外消耗无人机动力，操作简单，也消除了安全隐患。
[0005]本专利技术采用无人机和绞车的交互来实现主动式的放线，保证了先预知飞行指令和飞行变化，同步放线后实现飞行，不浪费无人机的动力源。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种系留无人机与绞车的交互式同步自动收放线系统，包括无人机、线缆和绞车；无人机通过线缆和绞车连接，并通过线缆给无人机供电；无人机包括有飞控模块和第一通讯单元；绞车包括有收放线模块和第二通讯单元，收放线模块用于收卷和放卷线缆；还包括控制台，控制台与第一通讯单元无线通讯，用于控制无人机的飞行状态；第一通讯单元和第二通讯单元无线通讯，当控制台发送控制信号至第一通讯单元时，第一通讯单元将控制信号分别分发至飞控模块和第二通讯单元，飞控模块根据控制信号调整飞行姿态；第二通讯单元将控制信号发送至收放线模块；收放线模块根据控制信号输出预放卷速度和预放卷长度进行收卷或放卷线缆。
[0007]作为优选，第一通讯单元向第二通讯单元发送无人机的实时位置信息，收放线模块根据无人机的实时位置信息和绞车位置信息建立相对位置关系；收放线模块根据控制信号中的方向指令和相对位置关系进行线路收卷或者放卷。
[0008]作为优选，所述收放线模块在接收控制信号时，通过第二通讯单元向第一通讯单元返回成功收放卷信号。
[0009]作为优选，收放线模块还包括放卷组件、辊筒惯性检测单元和测速单元，测速单元与放卷组件相连获得放线和卷线的速度；辊筒惯性检测单元获取测速单元得到的放线或卷线速度形成惯性余量，放卷组件根据惯性余量调整预放卷速度和预放卷长度，以形成实际放卷速度和实际放卷长度进行收卷或放卷线缆。
[0010]作为优选，收放线模块包括电机绕线机和压线单元，线缆在电机绕线机和压线单元之间为第一线缆，第一线缆为绷直状态，压线单元和无人机之间为第二线缆；第二线缆处于松弛与绷紧之间的临界状态；测试单元测试测试第一线缆的放卷速度。
[0011]作为优选，控制信号包括无人机速度信息、加速度信息以及方向信息；收放线模块根据无人机速度信息、加速度信息、方向信息以及相对位置关系控制绞车的卷线或放线的速度。
[0012]作为优选，飞控模块还包括脱钩单元，当无人机线缆拉力因故瞬间达到第一阈值且持续时间达到第二阈值时，停止线缆向无人机供电，无人机无缝转接至机载备用电源供电；脱钩单元解除线缆和无人机的连接。
[0013]作为优选，当脱钩单元解除线缆和无人机的连接时，第一通讯单元向第二通讯单元发送脱钩信号，收放卷模块根据脱钩信号进行线缆收卷。
[0014]作为优选，飞控模块还包括缓冲单元，当无人机未获取到控制信号且无人机线缆拉力过第三阈值但小于第一阈值时，第一通讯单元向第二通讯单元发送缓冲信号，缓冲信
号包括无人机瞬时加速度和线缆张力，收放线模块预设有不同瞬时加速度对应的缓冲放线长度，并进行缓冲放线长度放线。
[0015]作为优选，第一通讯单元和第二通讯单元通过2.4GHz频段通讯。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种系留无人机与绞车的交互式同步自动收放线系统，包括无人机、线缆和绞车；无人机通过线缆和绞车连接，并通过线缆给无人机供电； 无人机包括有飞控模块和第一通讯单元；绞车包括有收放线模块和第二通讯单元，收放线模块用于收卷和放卷线缆；还包括控制台，控制台与第一通讯单元无线通讯，用于控制无人机的飞行状态；第一通讯单元和第二通讯单元无线通讯，当控制台发送控制信号至第一通讯单元时，第一通讯单元将控制信号分别分发至飞控模块和第二通讯单元，飞控模块根据控制信号调整飞行姿态；第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系留无人机与绞车的交互式同步自动收放线系统，包括无人机、线缆和绞车；无人机通过线缆和绞车连接，并通过线缆给无人机供电；其特征在于，无人机包括有飞控模块和第一通讯单元；绞车包括有收放线模块和第二通讯单元，收放线模块用于收卷和放卷线缆；还包括控制台，控制台与第一通讯单元无线通讯，用于控制无人机的飞行状态；第一通讯单元和第二通讯单元无线通讯，当控制台发送控制信号至第一通讯单元时，第一通讯单元将控制信号分别分发至飞控模块和第二通讯单元，飞控模块根据控制信号调整飞行姿态；第二通讯单元将控制信号发送至收放线模块；收放线模块根据控制信号输出预放卷速度和预放卷长度进行收卷或放卷线缆。2.根据权利要求1所述的系留无人机与绞车的交互式同步自动收放线系统，其特征在于，第一通讯单元向第二通讯单元发送无人机的实时位置信息，收放线模块根据无人机的实时位置信息和绞车位置信息建立相对位置关系；收放线模块根据控制信号中的方向指令和相对位置关系进行线路收卷或者放卷。3.根据权利要求1所述的系留无人机与绞车的交互式同步自动收放线系统，其特征在于，所述收放线模块在接收控制信号时，通过第二通讯单元向第一通讯单元返回成功收放卷信号。4.根据权利要求1所述的系留无人机与绞车的交互式同步自动收放线系统，其特征在于，收放线模块还包括放卷组件、辊筒惯性检测单元和测速单元，测速单元与放卷组件相连获得放线和卷线的速度；辊筒惯性检测单元获取测速单元得到的放线或卷线速度形成惯性余量，放卷组件根据惯性余量调整预放卷速度和预放卷长度，以形成实际放卷速度和实际放卷长度进行收卷或放卷线缆。5.根据权利要求4所述的系留无人机与绞车的交互...

【专利技术属性】
技术研发人员：程东升，张田，
申请(专利权)人：深圳市贝贝特科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：