[發明專利]基于自旋翼無人機的空中應急通信系統

有效

• 申請號: 201210567630.8
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103051373A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 郭振宗;高鵬;閆立偉
• 申請（專利權）人: 北京航天科工世紀衛星科技有限公司
• 主分類號: H04B7/26
• 分類號: H04B7/26;H04W88/08;B64C13/18
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰;楊志兵

技術領域

本發明涉及應急無線通信系統，具體涉及一種基于自旋翼無人機的空中應急通信系統。

背景技術

地震、洪水、泥石流等自然災害發生時，地面通信設施會遭到嚴重破壞，致使通信中斷。通常可以采用氦氣艇或熱氣球搭載移動基站，前往災區上空形成空中移動平臺，實現應急通信。但氦氣艇成本高、地面設備復雜龐大、操作維護難度大，很難進入實際應用區域和現場；熱氣球難于控制、安全性差。雖然固定翼飛機或直升機能方便快捷進入災區，但由于其負載能力有限，不能搭載移動基站，小型固定翼無人機在通信方面大多只用于設備體積、重量較小的中繼轉發。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于自旋翼無人機的空中應急通信系統，在自旋翼飛機上搭載移動基站，可迅速、便捷地抵達災害現場上空，為地震等災害情況下應急通信提供保障。此外，旋翼飛行器的穩定性是所有航空器中最高的，具有高安全性，而且自旋翼飛機起飛、降落滑跑距離小，更適應于著陸場地狹小的山地、叢林等實際場所，并且自旋翼飛機無需發射和回收裝置，地面保障設備簡單，造價及使用維護成本低。

本發明的基于自旋翼無人機的空中應急通信系統包括自旋翼無人機、移動通信基站任務載荷和地面控制站。

其中，自旋翼無人機是在拆除自旋翼有人機駕駛部分的基礎上安裝有自動駕駛系統，自動駕駛系統包括測姿及導航設備、飛控器和操縱裝置。其中，測姿及導航設備用于測量自旋翼無人機的傾斜角、俯仰角、航向角、高度、速度和航線，并采用微機械慣組/衛星導航組合導航系統引導飛機按照預定的航線飛行；測姿及導航設備與飛控器之間采用串行接口連接，飛控器實時接收測姿及導航設備的測量數據和遙控命令，形成控制指令并發送給操縱裝置；操縱裝置為機電式執行機構，根據飛控器的控制指令移動自旋翼無人機的翼面，實現對自旋翼無人機的飛行控制。

移動通信基站任務載荷集成在自旋翼無人機上，所述移動通信基站任務載荷包括基站設備和基站天線；其中，基站天線安裝在駕駛艙下部；基站設備采用輕量化基站，集成安裝在駕駛艙內。

地面控制站用于規劃任務、標定與修改飛行路線、監控飛行器位置、控制飛行器、控制和監視移動通信基站任務載荷、存儲與處理移動通信基站任務載荷數據、發射與回收自旋翼無人機。

在自旋翼無人機上設有機上無線通信終端設備，機上無線通信終端設備與飛控器、移動通信基站任務載荷以及機上其他設備相連；在地面控制站上設有地面無線通信終端設備；所述基于自旋翼無人機的空中應急通信系統通過機上無線通信終端設備和地面無線通信終端設備建立數據鏈路，通過數據鏈路進行指揮和通信，其中數據鏈路包括上行鏈路和下行鏈路：

（1）上行鏈路用于地面站對飛行器以及機上設備的控制；

（2）下行鏈路有兩個通道，一個通道為狀態遙測通道，用于向地面站傳遞當前的飛行器狀態及機上設備狀態信息；第二個通道用于向地面站傳遞移動通信基站任務載荷數據。

本發明的基于自旋翼無人機的空中應急通信系統中的基站天線采用吸頂式全向天線。

本發明的基于自旋翼無人機的空中應急通信系統中的自旋翼無人機的油箱為205升，發電機功率為2kW，油箱安裝在自旋翼無人機的重心上。

一種采用本發明的基于自旋翼無人機的空中應急通信系統的通信方法，包括以下步驟：

步驟一，根據任務需要，選擇飛行器的起降點和地面控制站架設點。

步驟二，按照任務要求，地面控制站進行任務規劃，裝訂設置無人機飛行路線、到達位置。

步驟三，當無人機具備起飛條件，發動機點火起飛；地面控制站通過無線上行鏈控制無人機按設定航線飛抵災區上空；無人機通過無線下行鏈路的遙測通道，實時向地面控制站傳遞當前的飛行器狀態及機上設備狀態信息，地面控制站監視飛行器狀態、位置，控制飛行器在設定位置上空小范圍盤旋。

步驟四，移動基站開通開始工作，通過無線下行鏈路的數據通道傳遞移動通信數據至地面控制站，實現高空基站手機信號落地。

步驟五，地面控制站接收手機信號后，通過有線方式接入公網，完成移動通信。

有益效果：

（1）本發明的基于自旋翼無人機的空中應急通信系統，可以迅速、便捷地抵達災害現場上空，為地震等災害情況下應急通信提供保障。

（2）加大自旋翼無人機油箱至205升，發電機功率增大至2kW，提高旋翼無人機的續航能力，續航時間大于6h。

（3）本發明可以采用人為遙控或程序控制的飛行方式控制自旋翼無人機的飛行，控制半徑為100km、高度為3km。