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1. CN109617595 - Unmanned aerial vehicle base station and unmanned aerial vehicle communication system

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ ZH ]
一种无人机基站及无人机通讯系统


技术领域
本发明涉及基站技术领域,具体来说,涉及一种无人机基站及无人机通讯系统。
背景技术
无人机是一种可完成快递的收集/配送工作的无人机,考虑到城市高层建筑干扰多,人口密集存在人为破坏等因素,目前,无人机主要应用在偏远地区或交通不便的区域。通过无人机有效的解决了上述区域的快递收集/配送问题,可提高快递的处理效率,降低人工成本。
传输距离远、实时性高是无人机通讯的基本要求,因此,无人机在使用过程中需要确保其与地面控制中心的数据传输稳定;其中,无人机使用传统3G/4G通讯方式完成数据传输,但是,偏远地区或交通不便区域,3G/4G信号一般较差,甚至覆盖不到。
因此,为解决数据传输不稳的问题,需要在无人机的飞行范围内设置基站;目前,市场上常见的基站多为航拍无人机或植保无人机使用的基站,即地面的遥控装置,其并不具备与服务器连接、GPS定位、多基站串并联等功能,无法满足无人机的使用。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题,本发明提出一种无人机基站及无人机通讯系统,后台服务器通过基站与无人机进行通讯,达到提高无人机飞行范围的目的。
为实现上述技术目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种无人机基站,包括:
防水壳体,所述防水壳体具有装配腔室;
主板,所述主板设于所述装配腔室内,所述主板上设有控制器;
连接所述控制器的电源模块、发射模块、接收模块、通信模块以及定位模块;以及
接口,所述接口包括与所述控制器连接的SIM卡座和以太网接口;
所述电源模块直接或间接接入主板上的各个功能模块,用于向其提供工作电压;
所述发射模块用于接收所述控制器的指令信息,并传送给功放模块,功放模块对指令信息进行信号放大后传送给机载电台;
所述接收模块用于接收机载电台发送的数据信息,并传送给所述控制器;
所述通信模块通过移动网络/以太网将所述控制器的数据信息发送给后台服务器或接收后台服务器发送的指令信息,并传送给所述控制器;
所述定位模块用于获取位置信息,并将位置信息发送给后台服务器;
所述SIM卡座用于连接移动网络运营商的用户身份识别卡;
所述以太网接口用于连接网络数据连接线。
进一步地,所述控制器还连接有至少一个扩展接口,通过所述扩展接口连接外部设备,所述外部设备为风力计、雨量计或烟火探测装置中的至少一种。
进一步地,所述防水壳体包括防水上壳、下面板、前面板及后面板,所述防水上壳包括上面板,所述上面板的两端分别连接侧板,所述上面板和所述侧板一体成型,所述防水上壳、所述下面板、所述前面板及所述后面板围成所述装配腔室;
所述前面板和所述后面板的顶端分别与所述上面板的内表面固定连接,所述前面板和所述后面板的侧端分别与所述侧板的内表面固定连接,所述下面板的一组对边分别与所述前面板和所述后面板的内表面贴合,另一组对边与所述侧板的内表面固定连接。
进一步地,所述防水上壳与所述前面板、后面板的连接位置设有向外延伸的防水檐。
进一步地,所述主板设于所述下面板上,所述发射模块、所述接收模块、所述通信模块以及所述定位模块集成设置在所述主板上;所述功放模块和所述电源模块设于所述后面板上。
进一步地,所述SIM卡座位于所述主板的前端,所述前面板上设有与所述SIM卡槽相对设置的卡口,所述卡口上设有卡口盖,所述卡口盖与所述卡口之间设有防水垫圈。
进一步地,所述后面板上位于所述功放模块和所述电源模块的安装位置设有散热片,所述散热片与所述后面板为一体结构。
进一步地,所述电源模块的电源接头、所述通信模块及所述定位模块的天线接头、所述接收模块的接收射频接头、所述发射模块的发射射频接接头、所述以太网接口和所述扩展接口均设于所述后面板上。
进一步地,所述电源模块和所述功放模块上设有天线屏蔽壳,所述发射模块、所述接收模块、所述通信模块以及所述定位模块上分别设有屏蔽罩。
本发明还提供一种无人机通讯系统,包括机载电台、上述无人机基站和后台服务器;
所述机载电台向所述无人机基站发送数据信息,以及接收所述无人机基站发出的指令信息;
所述无人机基站利用移动网络或以太网向后服务器发送数据信息或位置信息;
所述后台服务器利用移动网络或以太网向无人机基站发送指令信息。
本发明的有益效果:
本发明所述的无人机基站及无人机通讯系统,该基站适用于物流无人机,将基站设置在偏远地区后,当物流无人机飞行至基站覆盖范围内后,物流无人机的机载电台可与基站之间进行数据传输,基站接收的数据信息利用移动网络或以太网发送给后台服务器;后台服务器下达新的指令信息,指令信息通过移动网络或以太网发送给基站,基站再输送给机载电台。
该无人机基站及无人机通讯系统,基站与物流无人机能保持高速高质的正常数据传输,在偏远地区,也能使物流无人机与后台服务器建立联系,进而确保物流无人机的正常运行,从而可完成偏远地区包裹的接收/配送等任务。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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是本发明实施例所述的无人机基站的结构示意图;
图2是本发明实施例所述的无人机基站的爆炸图;
图3是本发明实施例所述的无人机基站的前面板的结构示意图;
图4是本发明实施例所述的无人机基站的前面板的后视图;
图5是本发明实施例所述的无人机基站的主板的俯视图;
图6是本发明实施例所述的无人机基站的后面板的主视图;;
图7是本发明实施例所述的无人机基站的后面板上无天线屏蔽壳的主视图;
图8是本发明实施例所述的无人机基站的后面板的后视图;
图9是本发明实施例所述的无人机通讯系统的结构框图。
图中:1、防水壳体;2、主板;3、电源模块;4、发射模块;5、接收模块;6、通信模块;7、功放模块;8、电源开关;9、指示灯;10、卡口盖;11、防水垫圈;12、指示灯面板;13、TF卡座;14、SIM卡座、15、以太网接口;16、电源接头;17、天线接头;18、接收射频接头;19、扩展接口;20、天线屏蔽壳;21、散热片;22、发射射频接头;101、防水上壳;102、前面板;103、后面板;104、下面板;
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1-8所示,一种无人机基站,包括:
防水壳体1,防水壳体1具有装配腔室;
主板2,主板2设于装配腔室内,主板2上设有控制器;
连接控制器的电源模块3、发射模块4、接收模块5、通信模块6以及定位模块;以及
接口,接口包括与控制器连接的SIM卡座14和以太网接口15;
电源模块3直接或间接接入主板2上的各个功能模块,用于向其提供工作电压;
发射模块4用于接收控制器的指令信息,并传送给功放模块7,功放模块7对指令信息进行信号放大后传送给机载电台;
接收模块5用于接收机载电台发送的数据信息,并传送给控制器;
通信模块6通过移动网络/以太网将控制器的数据信息发送给后台服务器或接收后台服务器发送的指令信息,并传送给控制器;
定位模块用于获取位置信息,并将位置信息发送给后台服务器;
SIM卡座14用于连接移动网络运营商的用户身份识别卡;
以太网接口15用于连接网络数据连接线。
物流无人机飞行过程中,将相应的数据信息,如飞行速度、飞行高度等信息通过机载电台发送到基站的接收模块5,机载电台与基站之间通过433MHZ的无线传输进行通讯;基站的接收模块5将接收到的数据信息传送给控制器,如,控制器为CORTEX-M7处理器,控制器通过无线的移动网络(3G/4G)或有线的以太网将数据信息传送给后台服务器,即物流的调控中心,调控中心实时监测物流无人机的状态。
当后台服务器下达新的指令时,后台服务器通过移动网络或以太网将指令信息传递给基站的控制器,控制器将指令信息发送给发射模块4,经功放模块7进行信号放大后传送给机载电台,机载电台接收新的指令信息,利用无人机的控制器完成相应的操作。
在偏远的地区,新增加一个基站,便可使物流无人机增加一定飞行范围,当增设多个基站形成基站网络时,便可形成一个范围更大,更加稳定的物流配送范围。其中,基站之间可利用后台服务器建立联系。
每个基站上设置有定位模块,即可利用GPS或北斗等全球定位系统进行位置定位,当基站网络中的一个或几个基站出现故障时,可快速进行定位,利于后期的维护维修。
作为本实施例的优选实施方式,如图6-8所示,控制器还连接有至少一个扩展接口19,通过扩展接口19连接外部设备,外部设备为风力计、雨量计或烟火探测装置中的至少一种。
利用扩展接口19连接外部设备,提高基站的多功能形,例如,利用7芯扩展接头连接风力计,利用风力计可检测基站位置的风速、风向信息,将该部分信息传递给后台服务器,后台服务器根据现场情况下达操作指令。
作为本实施例的优选实施方式,如图1-4所示,防水壳体1包括防水上壳、下面板、前面板及后面板,防水上壳包括上面板,上面板的两端分别连接侧板,上面板和侧板一体成型,防水上壳、下面板、前面板及后面板围成装配腔室;
前面板和后面板的顶端分别与上面板的内表面固定连接,前面板和后面板的侧端分别与侧板的内表面固定连接,下面板的一组对边分别与前面板和后面板的内表面贴合,另一组对边与侧板的内表面固定连接。
基站需要露天安装,因此,要求基站需具有良好的防水效果,避免雨水影响基站正常运行,防水壳体1采用包覆的结构形式,即防水上壳包覆在前面板、后面板及下面板上,在防水壳体1的顶部无外露的缝隙,可降低雨水进入防水壳体1的几率。
其中,优选地,防水上壳与前面板、后面板的连接位置设有向外延伸的防水檐。
防水檐向外延伸一定的距离,对于侧面的缝隙进行遮挡,进一步降低雨水进入防水壳体1内的几率,提高防水壳体1的防水效果。基站整体的防水等级为IP55,在户外雨天环境下也能正常工作。
作为本实施例的优选实施方式,如图5-7所示,主板2设于下面板上,发射模块4、接收模块5、通信模块6以及定位模块集成设置在主板2上;功放模块7和电源模块3设于后面板上。
基站中的各功能模块集成设置,可缩小基站整体的体积,使基站小型化;其中,为了避免各模块之间出现信号干扰,优选地,电源模块3和功放模块7上设有天线屏蔽壳20,发射模块4、接收模块5、通信模块6以及定位模块上分别设有屏蔽罩,定位模块设于主板2背侧与通信模块6相对的位置,图中未示出。
小型化的基站无论是生产制造、存放运输以及安装施工均较为方便,尤其适用于偏远地区以及交通不便的地区使用。
作为本实施例的优选实施方式,如图3-5所示,SIM卡座14位于主板2的前端,前面板上设有与SIM卡槽相对设置的卡口,卡口上设有卡口盖10,卡口盖10与卡口之间设有防水垫圈11。
主板2上还连接有指示灯面板12,指示灯面板12上设置各种状态指示灯9,如,电源指示灯、发射指示灯、接收指示灯等等,指示灯面板12与前面板固定连接,在前面板上设置连接指示灯9的小孔,电源模块3的电源开关8也设置在前面板上。
在主板2上还可设置与控制器连接的内存卡座,用于连接存储装置,如TF卡座13,用于存储基站与机载电台的通讯数据和指令,便于后期的故障检修。TF卡座13位于在主板2的前端与SIM卡座14并排设置,在卡口处可进行插拔操作。卡口盖10处设置防水垫圈11进一步提高该处的防水效果。
如图8所示,后面板上位于功放模块7和电源模块3的安装位置设有散热片21,散热片21与后面板为一体结构。
基站的功放模块7和电源设置在后面板上,功放模块7和电源模块3工作时会产生部分热量,利用散热片21结构可进行及时有效的散热,避免功能模块长时间受高温影响而损坏;其中,优选地,防水壳体1的材质为铝合金,铝合金材质具有良好的散热效果,采用一体化结构可增大散热面积,达到快速散热的效果,同时,金属外壳具有强度高、露天腐蚀性小等优点。
如图6-8所示,电源模块3的电源接头16、通信模块6及定位模块的天线接头17、接收模块5的接收射频接头18、发射模块4的发射射频接接头22、以太网接口15和扩展接口19均设于后面板上。将需要连接天线或线路的接头统一布置在基站的后面板上,天线结构包括定位天线接头17,3G/4G天线接头17,此结构形式利于基站内部线路和外部线路的布局,走线更加合理,方便后期的维护维修;同时也方便基站在基站架上的安装操作。
如图9所示,本发明还提供一种无人机通讯系统,包括机载电台、上述无人机基站和后台服务器;
机载电台向无人机基站发送数据信息,以及接收无人机基站发出的指令信息;
无人机基站利用移动网络或以太网向后服务器发送数据信息或位置信息;
后台服务器利用移动网络或以太网向无人机基站发送指令信息。
通讯系统包括多台无人机基站,物流无人机执行任务过程中可与一台或多台无人机基站建立联系,当飞离该无人机基站的接收范围后,则与新的范围内的无人机基站建立联系,如,始终与距离最近的无人机基站联系。
基站与物流无人机能保持高速高质的正常数据传输,在偏远地区,也能使物流无人机与后台服务器建立联系,进而确保物流无人机的正常运行,从而可完成偏远地区包裹的接收/配送等任务。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。