[發明專利]一種機載超輕量級一體化高清視頻成像及高帶寬傳輸裝置

在審

• 申請號: 201410271723.5
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104065860A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 徐長福;何在軍;何燦國;何力波;何勇
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司電力科學研究院;深圳市海立川科技有限公司;蘇州奧奎拉電子科技有限公司
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N7/18;H04N7/015
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種機載超輕量級一體化高清視頻成像及高帶寬傳輸裝置，特別是采用高度集成的超輕量化設計方案，在具備高變倍1080P高清視頻成像功能的同時具備高帶寬的無線傳輸功能，特別可用作于小型電動多旋翼無人機機載超輕量級一體化高清成像及高帶寬傳輸裝置。

背景技術

近年來，國家電網公司正在大力推進無人機巡檢技術的試點應用。國網公司無人機飛行平臺主要有三種：多旋翼無人機、無人直升機、固定翼無人機。無人機一般采用低頻數傳電臺（傳輸指令）和視頻傳輸電臺（圖傳）實現無人機與地面的數據通信。多旋翼無人機的主要優點是造價低、結構簡單、易于操控、可懸停，可開展可見光、紅外檢測，比較適用于小范圍內桿塔及線路精細化巡檢和故障點查找。目前多旋翼無人機的主要缺點是載荷重量、續航時間不能很好滿足任務要求，控制的可靠性也有待提高。目前幾乎所有型號的無人機，由于高帶寬通信系統的缺乏，并不能做到1080P高清視頻圖像的穩定實時傳輸，不便于實時對疑似故障點做精確定位和成像分析。特別對于小型多旋翼無人機由于載重量有限，更無法搭載市面上通用的有較高分辨率的成像及圖傳系統。

因此，可以說無人機巡檢最本質的東西是能否提供一個有足夠留空時間的飛行平臺，搭載具有較大光學變焦倍數的高清成像和高帶寬的圖像傳輸系統，并且具有一個強大的無人機巡檢作業管理和圖像智能分析系統。良好的飛行平臺、高清成像高帶寬通訊系統及后臺智能化管理分析系統是多旋翼無人機精細化巡檢系統的三大核心技術所在。對于電動多旋翼無人機來說，飛行的穩定性是其優勢所在，但較小的載重和較短的留空時間是其劣勢所在。因此，研制超輕量化的高變倍1080P高清成像和高帶寬傳輸裝置，不但能充分發揮無人機巡檢的技術優勢，而且可通過降低負載重量的方法有效增加多旋翼無人機的留空時間。

目前，多旋翼無人機多采用下列方法進行視頻成像及圖傳：

（1）搭載市面通用型高清相機、高清攝像機、紅外熱成像儀或紫外成像儀等成像裝置。成像裝置的重量一般都在500克到2.5千克之間，甚至更大。

（2）視頻傳輸多采用視頻發射機（或稱圖傳電臺）。工作頻段：一般在150MHZ 至2.7GHZ之間，通道帶寬：2-8MHZ之間，設備重量一般在300克以上。

現有多旋翼無人機機載視頻成像裝置及圖傳裝置的主要缺點如下：

（1）視頻成像及圖傳裝置一般采用通用型產品，沒有做高度集成設計，導致設備的總體積及重量均偏大，而小型電動多旋翼無人機一般的載重量均有限，過重的負載導致多旋翼無人機的實際留空作業時間一般在幾分鐘至十幾分鐘之間，根本無法滿足象輸電線路巡檢等工作的最小作業時間要求。

（2）目前市面上采用的圖傳裝置傳輸帶寬有限，不能進行高清視頻的穩定實時傳輸，控制操作的延時偏大，視頻圖像的質量欠佳。

綜上所述，采取將高清成像及高帶寬傳輸裝置做高度集成的超輕量級一體化設計，有利于降低負載的整體重量，從而增加多旋翼無人機的留空作業時間。采用最新的TD-LTE 4G高帶寬專網技術及通信芯片，能夠實現1080P高清視頻的穩定實時全幀率傳輸，減小控制操作的延時時間。

發明內容

針對目前多旋翼無人機普遍存在的機載成像設備及圖傳裝置體積、重量過大及不能做到1080P高清視頻圖像穩定實時全幀率傳輸的問題，本發明提出一種機載超輕量級一體化高清成像及高帶寬傳輸裝置。將本發明裝置固定在多旋翼無人機飛行平臺的下方，即可實現通過本發明裝置，將多旋翼無人機在飛行過程中所拍攝到的1080P高清視頻圖像實時傳輸至地面移動作業平臺，進行實時高清視頻監視、控制和智能分析。

本發明的技術方案如下：