[發明專利]一種無人機搭載移動式5G微基站平臺及使用方法

在審

• 申請號: 202011203235.2
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112498684A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 劉光宇;吳哲;李新宇;朱凌;俞瑋捷
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;B64D47/00;H04B7/185;H02J7/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發明公開了一種無人機搭載移動式5G微基站平臺，其特征在于包括無人機5G微基站群、地面可移動控制中心以及目標覆蓋區域內的用戶終端；地面可移動控制中心與無人機5G微基站群通信連接，通過地面可移動控制中心接入核心網；同時地面可移動控制中心能夠部署和調動無人機5G微基站群；空中無人機5G微基站群與地面目標覆蓋區域內的用戶終端建立連接；其中每個無人機5G微基站也可以作為其他無人機5G微基站在空中的中繼，收發數據；最終將目標覆蓋區域內的用戶終端的信息數據傳送至地面可移動控制中心并且連入核心網。本發明避免了物理地形影響，在空中為特定區域提供5G通信網絡。

技術領域

本發明屬于無人機應用技術領域，具體涉及一種無人機搭載移動式5G微基站平臺及使用方法。

背景技術

近年來，無人機應用領域越來越多的從軍用方向轉為民用方向，使用的無人機也從單一的大型無人機轉為集群的小型無人機群。目前小型旋翼式無人機成為民用的主流，在視頻照片拍攝、環境監測、應急管理及道路流量監控等領域應用廣泛。同時一種近幾年才逐漸發展起來的無人機移動基站正走向大眾的視野里。

目前關于無人機移動基站已經有了較多研究，無人機移動基站等可移動基站可用于多種不同場景下提供網絡服務。其中，利用無人機作為空中移動基站的承載平臺具有諸多優勢：無人機擁有很高的自由度，利用無人機搭載基站可以克服地理環境的限制。相比于地面移動基站，無人機搭載基站可以快速高效部署組網于不同地區而不用考慮物理環境的阻礙。

當前無人機微基站部署主要是為了滿足目標區域通信網絡的覆蓋。然而受制于無人機續航能力，在有限載重情況下攜帶的電池不能夠為整個系統提供長時間穩定續航能力。有一類系留式無人機微基站通過電纜定點與地面連接供電，雖然可以延長滯空工作時間，但是失去了無人機靈活移動的特點，在移送式場景下無法提供通信服務。

發明內容

本發明針對特殊情況下急需5G通信網絡或臨時擴展現有5G網絡通信容量，發明了一種無人機搭載移動式5G微基站平臺及使用方法。

本發明包括無人機5G微基站群、地面可移動控制中心以及目標覆蓋區域內的用戶終端。

地面可移動控制中心與無人機5G微基站群通信連接，通過地面可移動控制中心接入核心網。同時地面可移動控制中心能夠部署和調動無人機5G微基站群?？罩袩o人機5G微基站群與地面目標覆蓋區域內的用戶終端建立連接。其中每個無人機5G微基站也可以作為其他無人機5G微基站在空中的中繼，收發數據。最終將目標覆蓋區域內的用戶終端的信息數據傳送至地面可移動控制中心并且連入核心網。

地面可移動控制中心包括三部分，分別是無人機控制系統、通信系統和電池充電系統。其中無人機控制系統主要用于監測無人機5G微基站群中每臺無人機的飛行狀態，對無人機進行控制部署。當搭載5G微基站的無人機按照既定軌跡完成一個時段的通信服務工作后，由于無人機電量有限，該無人機會按照規劃路徑返回地面。通信系統實時轉發來自無人機5G微基站群的數據和來自核心網通過地面可移動控制中心發往空中無人機5G微基站群的數據。電源充電系統用于給無人機5G微基站群供電電池充電，該電源充電系統具備快速、高效、安全的充電特點，能夠在有限時間內安全地完成電池充電確保無人機5G微基站群隨時能夠有充足的電池備用。

無人機5G微基站群中的每臺無人機均設置有通信系統Ⅰ、供電電池和自帶的無人機系統。通信系統Ⅰ包括5G微基站和中繼系統，5G微基站用于為目標覆蓋區域內的用戶終端提供5G通信服務；中繼系統是用于連接相鄰的無人機5G微基站群，此時該無人機充當空中中繼節點，將空中通信網順利接入地面可移動控制中心，進而并入地面通信核心網。供電電池為通信系統Ⅰ和無人機系統供電。無人機系統利用無人機自帶的通信單元與地面可移動控制中心通信，用于進行飛行控制及無人機各參數回傳。根據地面可移動控制中心的預設路徑規劃指令，無人機飛至目標覆蓋區域內的用戶終端上方后保持懸停，或者飛回地面保證平穩降落。同時無人機系統利用無人機自帶的中央處理單元從各傳感器獲取如角速度、加速度、距離、定位信息等幫助無人機飛行姿態控制。