无人机通信基站、通信系统以及通信系统的组建方法技术方案

本发明专利技术提供一种无人机通信基站、通信系统以及通信系统的组建方法，无人机通信基站，包括多旋翼无人机、基站设备、基站天线以及主控单元，基站设备和基站天线相互连接并设置在多旋翼无人机上；主控单元与各个驱动电机、基站设备以及基站天线均连接；其中，基站设备通过基站天线向地面通信基站发射射频信号以与地面通信基站建立通信连接，主控单元用于控制多旋翼无人机的飞行状态以及基站设备与地面通信基站的通信过程。能够满足通信基站的负载要求、通信网络受外部影响较小、通信质量较高且机动性和适应性都较强。解决了现有技术中的高空通信基站采用的载体平台难以适应高空无线通信从而应用范围有限的问题。

The Construction Method of Unmanned Aerial Vehicle Communication Base Station, Communication System and Communication System

【技术实现步骤摘要】
无人机通信基站、通信系统以及通信系统的组建方法
本专利技术涉及一种无人机通信基站、通信系统以及通信系统的组建方法。
技术介绍
通信基站是指通过移动通信交换中心与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台，具有完成移动通信网和移动通信用户之间的通信和管理功能，是组成移动通信网络的基本单元。然而在发生灾害或事故等自然或人为突发性紧急情况时，目前的固定式通信基站会造成破坏从而导致通信中断。为了应对突发状况，保证应急通信，目前通常采用高空通信基站作为应急通信设备。现有的高空通信基站载体常见的有系留无人机、固定翼动力无人机和热气球等浮空器。系留无人机靠外置电缆供电，系留无人机体型较小，同时需要承担系留缆绳的重量，负载非常有限，很难适应通信基站的负载要求；另外，高空中气流环境比较复杂，系留缆绳对无人机也会产生干扰，因此系留式无人机的升高高度有一定的限制，而低空电磁环境噪声较高，对基站性能影响较大，城市的楼宇或丘陵等地形也会对通讯信号有明显的遮挡，这限制了系留式无人机的应用范围；固定翼动力无人机飞行速度快，航程远，航时长，但起降受场地限制比较多。同时，固定翼无人机巡航速度非常快，影响无线通信的传输的质量；且操作较为复杂。热气球体积庞大、升降困难，充气准备和回收时间长，机动性和适应性都较差，同时采用氢气或燃料加热空气的方式也存在着安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种无人机通信基站、通信系统以及通信系统的组建方法，以至少解决现有技术中的高空通信基站采用的载体平台。难以适应高空无线通信从而应用范围有限的问题。为了实现上述目的，根据专利技术的第一个方面，提供了一种无人机通信基站，包括多旋翼无人机、基站设备、基站天线以及主控单元，多旋翼无人机具有多个驱动电机，每个驱动电机的输出轴上设置有旋翼；基站设备和基站天线相互连接并设置在多旋翼无人机上；主控单元与各个驱动电机、基站设备以及基站天线均连接；其中，基站设备通过基站天线向地面通信基站发射射频信号以与地面通信基站建立通信连接，主控单元用于控制多旋翼无人机的飞行状态以及基站设备与地面通信基站的通信过程。进一步地，无人机通信基站还包括：动力电池组，设置在多旋翼无人机上，动力电池组用于储存电能；电源管理单元，设置在多旋翼无人机上，电源管理单元与动力电池组、各个驱动电机、基站设备、基站天线以及主控单元均连接；其中，动力电池组通过电源管理单元向各个驱动电机、基站设备、基站天线以及主控单元供电，主控单元还用于对电源管理单元的工作过程进行控制。进一步地，无人机通信基站还包括：无线充电接收装置，设置在多旋翼无人机上并与动力电池组连接，无线充电接收装置用于在多旋翼无人机降落到地面预定位置时通过地面无线充电设备为动力电池组充电；太阳能光伏充电装置，设置在多旋翼无人机上并与动力电池组连接，太阳能光伏充电装置用于将太阳能转化为电能以为动力电池组充电；其中，主控单元与无线充电接收装置和太阳能光伏充电装置均连接以对无线充电接收装置和太阳能光伏充电装置的工作过程进行控制。进一步地，无人机通信基站还包括：GPS定位单元，设置在多旋翼无人机上并与主控单元连接；其中，GPS定位单元用于获取多旋翼无人机的经度、纬度以及飞行速度信息，并将获取的经度、纬度以及飞行速度信息发送至主控单元，主控单元用于根据多旋翼无人机的经度、纬度以及飞行速度信息控制多旋翼无人机的飞行状态和飞行轨迹。进一步地，无人机通信基站还包括：传感器单元，设置在多旋翼无人机上并与主控单元连接；其中，传感器单元用于获取多旋翼无人机三个轴向的比力加速度值、三个轴向的角速度值、三个轴向的磁场强度值以及高度值并将获取的三个轴向的比力加速度值、三个轴向的角速度值、三个轴向的磁场强度值以及高度值发送至主控单元以使主控单元确定多旋翼无人机的飞行姿态和飞行轨迹并对多旋翼无人机的飞行姿态调整。进一步地，无人机通信基站还包括：视频录制单元和音频录制单元，视频录制单元和音频录制单元均设置在多旋翼无人机上并与主控单元连接；其中，视频录制单元用于在多旋翼无人机飞行过程中拍摄地面视频资料；音频录制单元用于在多旋翼无人机飞行过程中录制音频资料；主控单元还用于控制视频录制单元和音频录制单元的工作过程。根据专利技术的第二个方面，提供了一种通信系统，包括：无人机通信基站，无人机通信基站为上述内容的无人机通信基站，无人机通信基站用于飞行至预设高度以形成空中移动基站平台；地面通信基站，地面通信基站通过有线通信通道和/或无线通信通道和/或卫星通信通道与主干网络建立通信连接；地面调度单元，与地面通信基站连接；其中，无人机通信基站用于向地面通信基站发射射频信号以通过地面通信基站与主干网络建立通信连接和/或直接通过卫星通信通道与主干网络建立通信连接；地面调度单元用于通过地面通信基站与各个无人机通信基站的主控单元建立通信连接以调度并管理各个无人机通信基站的飞行状态、飞行路线轨迹以及飞行姿态。进一步地，无人机通信基站包括动力电池组和电源管理单元，动力电池组通过电源管理单元向无人机通信基站的驱动电机、基站设备以及基站天线供电；无人机通信系统还包括：地面充电平台，与地面调度单元连接；其中，地面充电平台用于在无人机通信基站降落到地面充电平台上时向无人机通信基站的动力电池组充电；地面调度单元还用于调度并管理无人机通信基站充电过程。进一步地，无人机通信系统还包括：移动通信车，地面通信基站、地面调度单元以及地面充电平台均设置在移动通信车上。根据专利技术的第三个方面，提供了一种通信系统的组建方法，该组建方法用于组建上述的通信系统，组建方法包括：将多个无人机通信基站运送至目标组网地点附近；根据组建网络的带宽需求调度相应数量的无人机通信基站飞行至目标组网地点上方并上升至预设高度；无人机通信基站通过向地面通信基站发射射频信号以通过地面通信基站与主干网络建立通信连接和/或直接通过卫星通信通道与主干网络建立通信连接和/或多个无人机通信基站通过相互发射射频信号以组建独立通信网络。应用本专利技术技术方案的无人机通信基站，包括多旋翼无人机、基站设备、基站天线以及主控单元，多旋翼无人机具有多个驱动电机，每个驱动电机的输出轴上设置有旋翼；基站设备和基站天线相互连接并设置在多旋翼无人机上；主控单元与各个驱动电机、基站设备以及基站天线均连接；其中，基站设备通过基站天线向地面通信基站发射射频信号以与地面通信基站建立通信连接，主控单元用于控制多旋翼无人机的飞行状态以及基站设备与地面通信基站的通信过程。能够满足通信基站的负载要求、通信网络受外部影响较小、通信质量较高且机动性和适应性都较强。解决了现有技术中的高空通信基站采用的载体平台难以适应高空无线通信从而应用范围有限的问题。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例可选的一种无人机通信基站的结构框图；图2是根据本专利技术实施例可选的一种无人机通信基站所采用的多旋翼无人机的结构示意图；图3是根据本专利技术实施例可选的一种通信系统的结构框图；图4是根据本专利技术实施例可选的一种无人机通信基站进行充电时的定位原理示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、多旋翼无人机；1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机通信基站，其特征在于，包括：多旋翼无人机(10)，所述多旋翼无人机(10)具有多个驱动电机(11)，每个所述驱动电机(11)的输出轴上设置有旋翼(12)；基站设备(20)，设置在所述多旋翼无人机(10)上；基站天线(30)，设置在所述多旋翼无人机(10)上并与所述基站设备连接；主控单元(40)，与各个所述驱动电机(11)、所述基站设备(20)以及所述基站天线(30)均连接；其中，所述基站设备(20)通过所述基站天线(30)向地面通信基站发射射频信号以与地面通信基站建立通信连接，所述主控单元(40)用于控制所述多旋翼无人机(10)的飞行状态以及所述基站设备(20)与所述地面通信基站的通信过程。

【技术特征摘要】
1.一种无人机通信基站，其特征在于，包括：多旋翼无人机(10)，所述多旋翼无人机(10)具有多个驱动电机(11)，每个所述驱动电机(11)的输出轴上设置有旋翼(12)；基站设备(20)，设置在所述多旋翼无人机(10)上；基站天线(30)，设置在所述多旋翼无人机(10)上并与所述基站设备连接；主控单元(40)，与各个所述驱动电机(11)、所述基站设备(20)以及所述基站天线(30)均连接；其中，所述基站设备(20)通过所述基站天线(30)向地面通信基站发射射频信号以与地面通信基站建立通信连接，所述主控单元(40)用于控制所述多旋翼无人机(10)的飞行状态以及所述基站设备(20)与所述地面通信基站的通信过程。2.根据权利要求1所述的无人机通信基站，其特征在于，所述无人机通信基站还包括：动力电池组(50)，设置在所述多旋翼无人机(10)上，所述动力电池组(50)用于储存电能；电源管理单元(60)，设置在所述多旋翼无人机(10)上，所述电源管理单元(60)与所述动力电池组(50)、各个所述驱动电机(11)、所述基站设备(20)、所述基站天线(30)以及所述主控单元(40)均连接；其中，所述动力电池组(50)通过所述电源管理单元(60)向各个所述驱动电机(11)、所述基站设备(20)、所述基站天线(30)以及所述主控单元(40)供电，所述主控单元(40)还用于对所述电源管理单元(60)的工作过程进行控制。3.根据权利要求2所述的无人机通信基站，其特征在于，所述无人机通信基站还包括：无线充电接收装置(70)，设置在所述多旋翼无人机(10)上并与所述动力电池组(50)连接，所述无线充电接收装置(70)用于在所述多旋翼无人机(10)降落到地面预定位置时通过地面无线充电设备为所述动力电池组(50)充电；太阳能光伏充电装置(80)，设置在所述多旋翼无人机(10)上并与所述动力电池组(50)连接，所述太阳能光伏充电装置(80)用于将太阳能转化为电能以为所述动力电池组(50)充电；其中，所述主控单元(40)与所述无线充电接收装置(70)和所述太阳能光伏充电装置(80)均连接以对所述无线充电接收装置(70)和所述太阳能光伏充电装置(80)的工作过程进行控制。4.根据权利要求1所述的无人机通信基站，其特征在于，所述无人机通信基站还包括：GPS定位单元(90)，设置在所述多旋翼无人机(10)上并与所述主控单元(40)连接；其中，所述GPS定位单元(90)用于获取所述多旋翼无人机(10)的经度、纬度以及飞行速度信息，并将获取的经度、纬度以及飞行速度信息发送至所述主控单元(40)，所述主控单元(40)用于根据所述多旋翼无人机(10)的经度、纬度以及飞行速度信息控制所述多旋翼无人机(10)的飞行状态和飞行轨迹。5.根据权利要求1所述的无人机通信基站，其特征在于，所述无人机通信基站还包括：传感器单元(100)，设置在所述多旋翼无人机(10)上并与所述主控单元(40)连接；其中，所述传感器单元(100)用于获取所述多旋翼无人机(10)三个轴向的比力加速度值、三个轴向的角速度值、三个轴向的磁场强度值以及高度值并将获取的三个轴向的比力加速度值、三个轴向的角速度值、三个轴向的磁场强度值以及高度值发送至所述主控单元(40...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，陆钧，贺凡波，葛俊杰，马俊超，
申请(专利权)人：北京有感科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11