本發(fā)明涉及無人機通訊技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種無人機巡檢數(shù)據(jù)鏈路通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，架空輸電線路分布點多面廣，所處地形復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工巡檢方法不僅工作量大、耗時長、效率低，而且受人為因素制約，一些線路缺陷或故障點不容易被發(fā)現(xiàn)。在一些國家和地區(qū)，載人直升機巡線方式已取代人工巡線成為主要的巡線手段，通過在直升機上搭載光學相機、紅外熱像儀、紫外成像儀等多種傳感器，實現(xiàn)對輸電線路缺陷和線行環(huán)境多維度巡檢。由于無人機巡檢工作要求無人機近地面超低空飛行，使得無人機與地面測控基站的通信鏈路極易被高大建筑物以及高山丘陵阻擋，為克服地形阻擋、多徑效應(yīng)、頻率選擇性衰落和輸電線路強電磁干擾等因素對無人機通信鏈路產(chǎn)生較大影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明提供了一種無人機巡檢數(shù)據(jù)鏈路通信系統(tǒng)，實現(xiàn)直通和中繼通信兩種方式自由切換，減小地形等因素干擾，保證通信品質(zhì)，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種無人機巡檢數(shù)據(jù)鏈路通信系統(tǒng)，包括機載設(shè)備和地面基站，所述機載設(shè)備和地面基站的通信鏈路之間連接有中繼站設(shè)備，所述機載設(shè)備包括鏈路控制模塊，所述鏈路控制模塊的輸入端連接有遙控收發(fā)單元，鏈路控制模塊的輸出端連接有飛行控制單元；所述地面基站包括中心服務(wù)器，中心服務(wù)器內(nèi)置有中心數(shù)據(jù)庫，所述中心服務(wù)器的輸入端連接有遙測收發(fā)單元，中心服務(wù)器還連接有人機交互設(shè)備；所述中繼站設(shè)備包括中繼信號塔，所述中繼信號塔上安裝有遙測接收中繼模塊和遙控發(fā)送中繼模塊，所述遙測接收中繼模塊與機載設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換，遙控發(fā)送中繼模塊與地面基站進行數(shù)據(jù)交換。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鏈路控制模塊包括主控芯片，所述主控芯片采用32位的ARMCortex-M0系列芯片，且主控芯片的數(shù)據(jù)端連接有數(shù)據(jù)存儲器，電源端連接有太陽能電池。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述遙控收發(fā)單元包括UHF收發(fā)天線和調(diào)制解調(diào)器，所述UHF收發(fā)天線的輸出端連接有信號放大器，所述信號放大器的輸出端連接有帶通濾波器，所述帶通濾波器連接到調(diào)制解調(diào)器的輸入輸出端。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述飛行控制單元包括數(shù)據(jù)采集卡、功率調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)向控制器，所述數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接有傳感器組，所述功率調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)向控制器連接到飛行動力機構(gòu)。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述遙測收發(fā)單元包括數(shù)據(jù)編解碼器和網(wǎng)絡(luò)配置器，所述網(wǎng)絡(luò)配置器的輸出端連接有無線信號收發(fā)器，所述無線信號收發(fā)器上還安裝有天線放大器。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述人機交互設(shè)備包括液晶觸摸屏、麥克風和揚聲器，所述麥克風的輸出端連接有語音識別器，揚聲器的輸出端連接有語音信號合成器。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述遙測接收中繼模塊包括全向接收天線，所述全向接收天線的輸出端連接有信號解調(diào)器；所述遙控發(fā)送中繼模塊包括全向發(fā)送天線，所述全向發(fā)送天線的輸出端連接有信號調(diào)制器。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述主控芯片還連接有全景攝像頭和GPS定位器，所述全景攝像頭的輸出端連接有CMOS成像器，所述GPS定位器采用GS-96H2HX8222系列芯片，且GPS定位器和CMOS成像器的輸出端均連接到主控芯片的數(shù)據(jù)輸入端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該無人機巡檢數(shù)據(jù)鏈路通信系統(tǒng)，通過設(shè)置中繼站設(shè)備，利用中繼信號塔連接遙測接收中繼模塊和遙控發(fā)送中繼模塊進行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)測控數(shù)據(jù)及機載圖像的超視距、遠距離可靠傳輸；通過設(shè)置太陽能電池，利用太陽能供電清潔環(huán)保無污染；通過設(shè)置人機交互設(shè)備，利用液晶觸摸屏、麥克風和揚聲器大大提高人機交互性能，更加便于操作；通過設(shè)置全景攝像頭和GPS定位器，能夠?qū)崿F(xiàn)實時視頻數(shù)據(jù)采集和裝置定位，更加直觀的確定當前電力線路是否出現(xiàn)故障；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)直通和中繼通信兩種方式自由切換，減小地形等因素干擾，保證通信品質(zhì)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-機載設(shè)備；2-地面基站；3-中繼站設(shè)備；4-鏈路控制模塊；5-遙控收發(fā)單元；6-飛行控制單元；7-中心服務(wù)器；8-遙測收發(fā)單元；9-人機交互設(shè)備；10-中繼信號塔；11-遙測接收中繼模塊；12-遙控發(fā)送中繼模塊；13-主控芯片；14-數(shù)據(jù)存儲器；15-太陽能電池；16-UHF收發(fā)天線；17-調(diào)制解調(diào)器；18-信號放大器；19-帶通濾波器；20-數(shù)據(jù)采集卡；21-功率調(diào)節(jié)器；22-轉(zhuǎn)向控制器；23-傳感器組；24-中心數(shù)據(jù)庫；25-數(shù)據(jù)編解碼器；26-網(wǎng)絡(luò)配置器；27-無線信號收發(fā)器；28-天線放大器；29-液晶觸摸屏；30-麥克風；31-揚聲器；32-語音識別器；33-語音信號合成器；34-全向接收天線；35-信號解調(diào)器；36-全向發(fā)送天線；37-信號調(diào)制器；38-全景攝像頭；39-GPS定位器；40-CMOS成像器。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例：

請參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種無人機巡檢數(shù)據(jù)鏈路通信系統(tǒng)，包括機載設(shè)備1和地面基站2，所述機載設(shè)備1和地面基站2的通信鏈路之間連接有中繼站設(shè)備3，所述機載設(shè)備1包括鏈路控制模塊4，所述鏈路控制模塊4的輸入端連接有遙控收發(fā)單元5，鏈路控制模塊4的輸出端連接有飛行控制單元6；所述地面基站2包括中心服務(wù)器7，中心服務(wù)器7內(nèi)置有中心數(shù)據(jù)庫24，所述中心服務(wù)器7的輸入端連接有遙測收發(fā)單元8，中心服務(wù)器7還連接有人機交互設(shè)備9；所述中繼站設(shè)備3包括中繼信號塔10，所述中繼信號塔10上安裝有遙測接收中繼模塊11和遙控發(fā)送中繼模塊12，所述遙測接收中繼模塊11與機載設(shè)備1進行數(shù)據(jù)交換，遙控發(fā)送中繼模塊12與地面基站2進行數(shù)據(jù)交換；

所述鏈路控制模塊4包括主控芯片13，所述主控芯片13采用32位的ARMCortex-M0系列芯片，且主控芯片13的數(shù)據(jù)端連接有數(shù)據(jù)存儲器14，電源端連接有太陽能電池15；所述遙控收發(fā)單元5包括UHF收發(fā)天線16和調(diào)制解調(diào)器17，所述UHF收發(fā)天線16的輸出端連接有信號放大器18，所述信號放大器18的輸出端連接有帶通濾波器19，所述帶通濾波器19連接到調(diào)制解調(diào)器17的輸入輸出端；所述飛行控制單元6包括數(shù)據(jù)采集卡20、功率調(diào)節(jié)器21和轉(zhuǎn)向控制器22，所述數(shù)據(jù)采集卡20的輸入端連接有傳感器組23，所述功率調(diào)節(jié)器21和轉(zhuǎn)向控制器22連接到飛行動力機構(gòu)；所述遙測收發(fā)單元8包括數(shù)據(jù)編解碼器25和網(wǎng)絡(luò)配置器26，所述網(wǎng)絡(luò)配置器26的輸出端連接有無線信號收發(fā)器27，所述無線信號收發(fā)器27上還安裝有天線放大器28；所述人機交互設(shè)備9包括液晶觸摸屏29、麥克風30和揚聲器31，所述麥克風30的輸出端連接有語音識別器32，揚聲器31的輸出端連接有語音信號合成器33；所述遙測接收中繼模塊11包括全向接收天線34，所述全向接收天線34的輸出端連接有信號解調(diào)器35；所述遙控發(fā)送中繼模塊12包括全向發(fā)送天線36，所述全向發(fā)送天線36的輸出端連接有信號調(diào)制器37；所述主控芯片13還連接有全景攝像頭38和GPS定位器39，所述全景攝像頭38的輸出端連接有CMOS成像器40，所述GPS定位器39采用GS-96H2HX8222系列芯片，且GPS定位器39和CMOS成像器40的輸出端均連接到主控芯片13的數(shù)據(jù)輸入端。

本發(fā)明的工作原理：所述機載設(shè)備1為無人機的主要控制模塊，用于實現(xiàn)無人機飛行狀態(tài)參數(shù)采集、飛行狀態(tài)調(diào)整和遙控數(shù)據(jù)傳輸；所述地面基站2為地面控制中心，在環(huán)境允許情況下可以直接與機載設(shè)備1進行通信或者通過中繼站設(shè)備3與機載設(shè)備1形成數(shù)據(jù)鏈路實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；所述中繼站設(shè)備3一邊接受來自機載設(shè)備1的信息，一邊轉(zhuǎn)發(fā)至地面基站2，充當轉(zhuǎn)發(fā)中介；

所述主控芯片13采用Cortex-M0系列芯片，該芯片為32位、3級流水線RISC處理器，其核心仍為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，是指令和數(shù)據(jù)共享同一總線的架構(gòu)，其運算能力可以達到0.9DMIPS/MHz，而與其他的16位與8位處理器相比，由于CortexM0的運算性能大幅提高，所以在同樣任務(wù)的執(zhí)行上CortexM0只需較低的運行速度，而大幅降低了整體的動態(tài)功耗；

(1)所述鏈路控制模塊4為機載設(shè)備的核心模塊，用于實現(xiàn)通信鏈路選擇并進行相應(yīng)數(shù)據(jù)分析處理；所述主控芯片13為控制核心，接收數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的分析處理，所述全景攝像頭38可以采集實時的視頻圖像，采集到的視頻信號經(jīng)過CMOS成像器40進行成像處理并直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼，轉(zhuǎn)換后送入主控芯片13，所述GPS定位器39接受來自GPS微型系統(tǒng)的信號，自動確定當前無人機的位置信息；所述太陽能電池15將太陽能轉(zhuǎn)換成電能為裝置供電，且所述主控芯片13將采集到的信息存儲至數(shù)據(jù)存儲器14當中；

(2)所述遙控收發(fā)單元5用于實現(xiàn)與地面基站2或者中繼站設(shè)備3的信息通信，所述主控芯片13根據(jù)采集到的位置信息，判斷當前的位置是否能夠與地面基站2進行直接通信，從而選擇相應(yīng)的通信鏈路，所述UHF收發(fā)天線16用于接收或者發(fā)送電磁波信號，所述信號放大器18將遠距離傳輸衰弱后的信號進行放大處理，所述帶通濾波器19通過頻率篩選出去雜質(zhì)，所述調(diào)制解調(diào)器17將放大濾波后的信號進行解調(diào)操作，得到原本的數(shù)據(jù)信號；

(3)所述述飛行控制單元6用于實現(xiàn)對無人機的飛行狀態(tài)控制，所述傳感器組23包括速度傳感器、溫度傳感器以及位置傳感器等，實時監(jiān)測當前的速度數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)，采集到的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡20進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺匦酒?3，所述主控芯片13接收到數(shù)據(jù)后，調(diào)用內(nèi)部程序進行分析處理，通過控制功率調(diào)節(jié)器21和轉(zhuǎn)向控制器22對無人機進行飛行調(diào)控；

(4)所述中心服務(wù)器7為地面基站2的控制核心，所述中心數(shù)據(jù)庫24內(nèi)存儲有所有接收到的數(shù)據(jù)并進行分類存儲，所述遙測收發(fā)單元8用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收和發(fā)送操作，所述數(shù)據(jù)編解碼器25將待發(fā)送數(shù)據(jù)進行加密編碼并進行打包操作，所述網(wǎng)絡(luò)配置器26用于配置網(wǎng)絡(luò)傳輸信道參數(shù)，所述無線信號收發(fā)器27將編碼后的數(shù)據(jù)按照設(shè)定好的路線發(fā)送出去，所述天線放大器28能夠?qū)⒋l(fā)送信號進行功率放大，提高傳輸距離；所述人機交互設(shè)備9能夠有效提高人機交互性能，便于進行操作控制嗎，所述液晶觸摸屏29既能夠?qū)崟r顯示當前的數(shù)據(jù)狀態(tài)，又能夠進行參數(shù)輸入操作，所述麥克風30用于采集人的語音信號，所述語音識別器32將采集到的語音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入中心服務(wù)器7實現(xiàn)語音控制，所述語音信號合成器33將待發(fā)送語音數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過揚聲器31發(fā)送出去；

(5)所述中繼信號塔10為中繼站設(shè)備3的主要結(jié)構(gòu)，用于實現(xiàn)大功率信號的收發(fā)操作，所述遙測接收中繼模塊11用于接收來自機載設(shè)備1的信號，所述全向接收天線34接收電磁波信號，所述信號解調(diào)器35將接收到的信號進行解調(diào)操作；所述遙控發(fā)送中繼模塊12用于向地面基站2發(fā)送數(shù)據(jù)，所述信號調(diào)制器37將待發(fā)送信號進行調(diào)制，所述全向發(fā)送天線36將調(diào)制后的信號發(fā)送出去。

該無人機巡檢數(shù)據(jù)鏈路通信系統(tǒng)，通過設(shè)置中繼站設(shè)備3，利用中繼信號塔10連接遙測接收中繼模塊11和遙控發(fā)送中繼模塊12進行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)測控數(shù)據(jù)及機載圖像的超視距、遠距離可靠傳輸；通過設(shè)置太陽能電池15，利用太陽能供電清潔環(huán)保無污染；通過設(shè)置人機交互設(shè)備9，利用液晶觸摸屏29、麥克風30和揚聲器31大大提高人機交互性能，更加便于操作；通過設(shè)置全景攝像頭38和GPS定位器39，能夠?qū)崿F(xiàn)實時視頻數(shù)據(jù)采集和裝置定位，更加直觀的確定當前電力線路是否出現(xiàn)故障；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)直通和中繼通信兩種方式自由切換，減小地形等因素干擾，保證通信品質(zhì)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。