一种无人机装置及无人机空中信号中继拓展控制系统

技术领域

本发明涉及协作通讯技术领域，特别是一种无人机装置及无人机空中信号中继拓展控制系统。

背景技术

传统的协作通信技术主要是基于固定场景建设，中继的部署位置基本不变，缺乏灵活的移动性。一旦用户移动出通信服务区，就会导致通信中断，这将会限制其应用范围。而以无人机作为载体的协作通信正好能弥补一缺陷。

然而在采用无人机作为载体对中继部署进行时，携带较重的设备，从而造成其紧急转向调节速度变慢，无人机飞行过程中对障碍物的检测要求变高，需要提前发现障碍物并及时调整飞行动作。

且中继设备大小不一，进行固定安装时费时费力，且存在高空飞行时出现掉落的风险，不利于使用者的长时间使用。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的技术问题是传统的协作通信技术主要是基于固定场景建设，中继的部署位置基本不变，缺乏灵活的移动性。一旦用户移动出通信服务区，就会导致通信中断。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种无人机空中信号中继拓展控制系统，其包括，

空中端，所述空中端包括无人机、中继模块和图传模块；

地面站，所述地面站包括中继客户端、展示端和中空模块；

所述空中端和地面站通过通讯协议连接。

作为本发明所述无人机空中信号中继拓展控制系统的一种优选方案，其中：通过图传模块使无人机跟地面站处于一个局域网状态，使用通讯协议使其建立连接，通过通讯协议发送指令给无人机中继模块，中继模块转发信号给到遥控器，遥控器再发送给无人机，无人机根据收到的指令进行指定操作。

作为本发明所述无人机空中信号中继拓展控制系统的一种优选方案，其中：无人机通信分为高空对地通信、低空对地通信和无人机之间通信三种情况，三种情况的链路传播的概率不同，对应的无人机通信信道分别为：空-地模型、小尺度衰落模型、大尺度衰落模型。

本发明通过采用无人机对中继设备进行携带，可以接入低空移动通信网络，也可以连通远处的无人机群和移动网络，还能连通低空移动网络和卫星,从而极大扩展通信空间，无人机灵活的移动性能够打破传统固定中继通信范围的局限。通过无人机中继控制系统技术，通过无人机将中继模块机载上天，从地面站发送的控制指令将被中继模块全权接收转发，达到真正的无障碍控制；通过调整无人机飞行高度能改变信号的覆盖范围和区。且能够适应极端特殊场景的通信需求。

鉴于现有技术中存在无人机作为载体对中继部署进行时，携带较重的设备，从而造成其紧急转向调节速度变慢，无人机飞行过程中对障碍物的检测要求变高，需要提前发现障碍物并及时调整飞行动作。

且中继设备大小不一，进行固定安装时费时费力，且存在高空飞行时出现掉落的风险，不利于使用者的长时间使用的问题，提出了发明另一方案。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种无人机装置，包括无人机模块；

摄录模块，所述摄录模块包括旋转调节组件和摆动调节组件，所述旋转调节组件和摆动调节组件活动连接，通过所述旋转调节组件对无人机的摄录上下角度进行调节，通过摆动调节组件对无人机的摄录左右角度进行调节。

作为本发明所述无人机装置的一种优选方案，其中：所述旋转调节组件包括定位侧板、调节电机和调节杆，所述调节电机设置于定位侧板外壁，所述调节电机输出端贯穿定位侧板并连接调节杆，所述调节杆一端连接调节架。

作为本发明所述无人机装置的一种优选方案，其中：所述摆动调节组件包括活动转杆、齿轮和摄像头，所述活动转杆一端与调节架活动连接，所述活动转杆一端与摄像头连接，所述齿轮设置于活动转杆外壁。

作为本发明所述无人机装置的一种优选方案，其中：所述摆动调节组件还包括电动伸缩杆、连接衬板和齿条，所述电动伸缩杆输出端与连接衬板连接，所述齿条一端与连接衬板固定连接，所述齿条与齿轮啮合，所述电动伸缩杆外壁连接安装套，所述安装套通过安装竖杆与定位侧板连接。

作为本发明所述无人机装置的一种优选方案，其中：所述无人机模块包括机身、支撑腿和螺旋桨叶，所述支撑腿一端与机身连接，所述螺旋桨叶设置于机身外壁，所述定位侧板一端与机身外壁连接。

作为本发明所述无人机装置的一种优选方案，其中：还包括，

中继服务模块；

驱动固定模块，所述驱动固定模块包括输出组件和联动固定组件，所述输出组件和联动固定组件活动连接。

作为本发明所述无人机装置的一种优选方案，其中：还包括，

辅助定位模块，所述辅助定位模块包括联动收卷组件、限位回弹组件、位移旋转组件和锁紧组件，通过联动收卷组件与联动固定组件联动，联动收卷组件其输出牵引力至限位回弹组件处，使位移旋转组件联动对锁紧组件进行牵引，锁紧组件进行同步的位移以及旋转，配合联动固定组件对中继服务模块进行定位。

本发明的有益效果：本发明通过设置多角度灵活调节的摄像装置，使无人机的预警范围大幅提升，避免在无人机飞行过程中，因携带中继客户端质量较重，从而造成其转向调节不方便，飞行过程中遇障碍物存在安全隐患的现象；

并通过在无人机的底部设置夹持设备对中继设备进行夹持固定，并采用机械联动的方式，联动两组限位组件，对中继设备的外部进行辅助卡紧，双重固定更加稳定，有效避免无人机在对中继设备进行携带过程中，设备出现松动掉落的现象，确保设备的使用稳定性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明实施例中的系统原理图。

图2为本发明实施例中的设备安装结构图。

图3为本发明实施例中的无人机模块结构示意图。

图4为本发明实施例中的摄录模块结构示意图。

图5为本发明实施例中的驱动固定模块结构示意图。

图6为本发明实施例中的辅助定位模块结构示意图。

图7为本发明实施例中的弧形滑道结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种无人机空中信号中继拓展控制系统，其包括，

空中端，所述空中端包括无人机、中继模块和图传模块；

地面站，地面站包括中继客户端、展示端和中空模块；

空中端和地面站通过通讯协议连接。

通过图传模块使无人机跟地面站处于一个局域网状态，使用通讯协议使其建立连接，通过通讯协议发送指令给无人机中继模块，中继模块转发信号给到遥控器，遥控器再发送给无人机，无人机根据收到的指令进行指定操作。

通讯协议采用websocket协议。

中继转发策略采用DF协议，在使用DF协议时，无人机中继先对信号进行解调和译码，然后再按照原来的编码方式进行编码和调制，最后进行发送。该策略会消除无人机中继节点自身收到的噪声，从而避免在AF协议中将噪声放大的问题。

无人机通信分为高空对地通信、低空对地通信和无人机之间通信三种情况，三种情况的链路传播的概率不同，对应的无人机通信信道分别为：空-地模型、小尺度衰落模型、大尺度衰落模型。

实施例2

参照图2～4，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，本实施提出了一种无人机装置，包括，

无人机模块100；

摄录模块500，摄录模块500与无人机模块100连接安装，摄录模块500包括旋转调节组件501和摆动调节组件502，旋转调节组件501和摆动调节组件502活动连接，通过旋转调节组件501对无人机的摄录上下角度进行调节，通过摆动调节组件502对无人机的摄录左右角度进行调节。

在无人机运行过程中，无人机作为载体对中继部署进行时，携带较重的设备，从而造成其紧急转向调节速度变慢，无人机飞行过程中对障碍物的检测要求变高，需要提前发现障碍物并及时调整飞行动作，故本发明采用摄录模块500灵活调节广角摄像头，便于及时发生障碍物，提前避让，提升无人机的使用安全。

旋转调节组件501包括定位侧板501a、调节电机501b和调节杆501c，调节电机501b设置于定位侧板501a外壁，调节电机501b输出端贯穿定位侧板501a并连接调节杆501c，调节杆501c一端连接调节架501d。

在对摄像头进行调节时，通过调节电机501b的启动带动调节杆501c进行转动，通过调节杆501c的转动带动调节架501d进行转动，而摄像头设置于调节架501d表面，从而通过调节架501d的转动，使摄像头的摄像上下位置发生变化，通过间歇往复式调节，使其监控范围更大。

摆动调节组件502包括活动转杆502b、齿轮502c和摄像头502d，活动转杆502b一端与调节架501d活动连接，活动转杆502b一端与摄像头502d连接，齿轮502c设置于活动转杆502b外壁。

摆动调节组件502还包括电动伸缩杆502a、连接衬板502e和齿条502f，电动伸缩杆502a输出端与连接衬板502e连接，齿条502f一端与连接衬板502e固定连接，齿条502f与齿轮502c啮合，电动伸缩杆502a外壁连接安装套502g，安装套502g通过安装竖杆与定位侧板501a连接。

对摄像头502d的左右摄像范围进行调节时，通过电动伸缩杆502a启动带动连接衬板502e进行移动，通过连接衬板502e的移动带动齿条502f进行移动，通过齿条502f的移动使其与齿轮502c发生相对滑动，从而带动齿轮502c进行转动，通过齿轮502c的转动带动活动转杆502b进行转动，通过活动转杆502b的转动带动摄像头502d进行转动，从而实现摄像的左右范围更大，通过间歇往复式调节，使其监控范围更大。

通过对摄像头502d监控范围进行灵活调节，使无人机的预警范围大幅提升，避免在无人机飞行过程中，因携带中继客户端质量较重，从而造成其转向调节不方便，飞行过程中遇障碍物存在安全隐患的现象。

实施例3

参照图2～7，为本发明第三个实施例，该实施例基于上两个实施例，本实施例提出了中继服务模块400、驱动固定模块200和辅助定位模块300，主要解决了无人机模块100在对中继服务模块400进行携带飞行时，因中继服务模块400较重，夹持固定存在掉落风险。

驱动固定模块200，驱动固定模块200包括输出组件201和联动固定组件202，输出组件201和联动固定组件202活动连接。

通过输出组件201输出机械传动力，使联动固定组件202进行联动，两组联动固定组件202分设输出组件201组件，两侧同时输出夹持力，更加稳定，从而实现对中继服务模块400的夹持固定。

在联动固定组件202对中继服务模块400进行夹持的同时。

辅助定位模块300，辅助定位模块300包括联动收卷组件301、限位回弹组件302、位移旋转组件303和锁紧组件304，通过联动收卷组件301与联动固定组件202联动，联动收卷组件301其输出牵引力至限位回弹组件302处，使位移旋转组件303联动对锁紧组件304进行牵引，锁紧组件304进行同步的位移以及旋转，配合联动固定组件202对中继服务模块400进行定位。

无人机模块100包括机身101、支撑腿102和螺旋桨叶103，支撑腿102一端与机身101连接，螺旋桨叶103设置于机身101外壁。

支撑腿102的长度大于输出组件201和联动固定组件202的长度，确保无人机在落地过程后，设备不接触地面，确保设备的使用安全，通过螺旋桨叶103转动，带动无人机起飞，从而将中继服务模块400传输至空中。

输出组件201包括安装仓201a、电机201b、第一链盘201c和第一传动链201d，安装仓201a设置于机身101底部，电机201b设置于安装仓201a内壁，电机201b输出端与第一链盘201c固定连接，第一链盘201c外壁与第一传动链201d转动连接。

在对中继服务模块400进行定位，先将无人机倒置，将中继服务模块400放入安装仓201a内，通过电机201b的启动带动第一链盘201c进行转动，通过第一链盘201c的转动带动第一传动链201d进行转动。

联动固定组件202包括对拉螺杆202a、螺块202b、第二链盘202c和夹持板202d，对拉螺杆202a两端均与安装仓201a内壁活动连接，螺块202b设置于对拉螺杆202a外壁，夹持板202d一端与螺块202b连接，中继服务模块400设置于两组夹持板202d之间，第二链盘202c设置于对拉螺杆202a外壁，第二链盘202c与第一传动链201d转动连接。

通过第一传动链201d的转动带动第二链盘202c进行转动，通过第二链盘202c的转动带动对拉螺杆202a进行转动，通过对拉螺杆202a的转动，带动其外壁两端的两个螺块202b进行相对移动，从而带动两组夹持板202d进行相对移动，从而实现对中继服务模块400的夹持固定。

联动固定组件202还包括第三链盘202e和第二传动链202f，第三链盘202e设置于对拉螺杆202a外壁，第二传动链202f一端与第三链盘202e转动连接，第二传动链202f一端贯穿安装仓201a。

通过对拉螺杆202a的转动还带动第三链盘202e进行转动，通过第三链盘202e的转动带动第二传动链202f进行转动，从而进行机械联动作业。

联动收卷组件301包括作业仓301a、横杆301b和收卷辊301c，作业仓301a设置于安装仓201a外壁，横杆301b两端分别与作业仓301a内壁活动连接，收卷辊301c设置于横杆301b外壁，收卷辊301c外壁连接收卷绳301d，横杆301b外壁连接第四链盘301e，第四链盘301e外壁与第二传动链202f转动连接。

通过第二传动链202f的转动带动第四链盘301e进行转动，通过第四链盘301e的转动带动横杆301b进行转动，通过横杆301b的转动带动收卷辊301c进行转动，通过收卷辊301c的转动对收卷绳301d进行收卷，通过收卷辊301c的转动，使收卷绳301d向下移动，输出牵引力。

限位回弹组件302包括底板302a、第一弹簧302b和第一连杆302c，底板302a一端与作业仓301a内壁固定连接，第一连杆302c一端与底板302a连接，第一弹簧302b设置于第一连杆302c内腔，第一弹簧302b两端分别与第一连杆302c和第二连杆302d连接，第二连杆302d一端贯穿第一连杆302c并连接承载板302e，收卷绳301d一端与承载板302e连接。

通过收卷绳301d的拉拽，其带动承载板302e进行移动，通过承载板302e的移动对第二连杆302d进行挤压，使其在第一连杆302c内腔滑动，并对第一弹簧302b进行挤压使其发生形变，通过第一弹簧302b的形变，进行弹性蓄能，能够更加方便设备的后续复位。

位移旋转组件303包括转动杆303a、限位导杆303b和定位板303c，转动杆303a一端与承载板302e活动连接，限位导杆303b一端与定位板303c连接，定位板303c一端与作业仓301a连接，转动杆303a表面套设有扭簧303d，扭簧303d两端分别与转动杆303a和承载板302e连接。

转动杆303a外壁开设弧形滑道303a-1，弧形滑道303a-1两端分别连通第一竖槽303a-2和第二竖槽303a-3，限位导杆303b一端与弧形滑道303a-1滑道连接。

弧形滑道303a-1与第一竖槽303a-2和第二竖槽303a-3的接触面为平滑过渡，能够有效避免限位导杆303b与其进行相对滑动时，出现卡滞的现象。

通过承载板302e的移动，带动转动杆303a进行移动，通过转动杆303a的移动，使其表面的弧形滑道303a-1发生移动，并使弧形滑道303a-1与限位导杆303b发生相对滑动，限位导杆303b为固定设置。

通过弧形滑道303a-1的弧形设置，从而使转动杆303a在移动的同时进行转动，随着转动杆303a的持续移动，限位导杆303b与弧形滑道303a-1的滑动接触关系解除，第二竖槽303a-3随即与限位导杆303b进行相对滑动，此时，转动杆303a不在进行转动，仅进行移动。

在转动杆303a转动时，其带动扭簧303d进行转动发生形变，通过扭簧303d的形变蓄能，便于设备的后续复位。

锁紧组件304包括固定板304a、第二弹簧304b和第三连杆304c，固定板304a设置于转动杆303a一端，第三连杆304c一端与固定板304a连接，第二弹簧304b设置于第三连杆304c内，第二弹簧304b两端分别与第三连杆304c和第四连杆304d连接，第四连杆304d一端贯穿第三连杆304c，第四连杆304d一端活动连接压轮304e。

初始状态下，固定板304a以及压轮304e处于中继服务模块400的外侧。

随着转动杆303a的移动以及转动，带动锁紧组件304进行整体联动，从而使固定板304a以及压轮304e处于中继服务模块400的顶部，随着转动杆303a的移动带动压轮304e逐渐靠近中继服务模块400，从而接触中继服务模块400外表面，实现对其的夹持固定。

通过第二弹簧304b的设置，能够有效避免压轮304e的移动行程过长，从而造成其与中继服务模块400外表面出现刚性接触，确保中继服务模块400的使用安全。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。