一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的制作方法

1.本发明属于地理探测装置技术领域，特别涉及一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置。


背景技术：

2.地理探测的过程会使用到基于导航系统的位移监测装置来监测目标地理位置的变化。譬如在监测冰川时，将该位移监测装置放置在冰川上，通过导航系统来监控该装置内部的位移，再通过数据判断，从而预测是否会发生雪崩等自然灾害。该装置内部设置有天线来作为导航通讯终端，并且只有在天线朝向正上方时，才能实现精准定位。
3.然而，当该装置的位置发生移动时，很可能会导致其内的天线(也即导航通讯终端)发生偏转而不再朝向正上方，而且现有技术中的该类装置不能轻易搬运到冰川顶部，通常通过无人机进行抛投，而抛投时又可能会使得装置落地时的姿态不能保证天线朝上，这样便会致使定位不精准的情况出现。
4.综上可知，现有技术中的此类装置的监测结果受其姿态的影响较大。


技术实现要素：

5.本发明提供一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，用于解决现有技术中的该类装置监测结果受装置的姿态影响较大的技术问题。
6.本发明通过下述技术方案实现：一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，包括：
7.定位部，所述定位部包括外壳、安装座、定位组件、配重块以及电池，所述外壳的内部设置有空腔，所述空腔的腔壁为呈球面的内壁，所述安装座的底面为呈球面的外壁，所述安装座活动地安装在所述空腔中，所述安装座的底面与所述空腔的内壁相贴，所述配重块安装在所述安装座的下部，所述定位组件安装在所述配重块的顶端，并且所述定位组件上设置有朝上的天线，所述电池安装在所述配重块内，所述定位组件与所述电池电连接，所述导航系统与参考部以及所述定位组件均通讯连接，以监测所述定位组件与所述参考部之间的位移；
8.正四面体框架，所述正四面体框架的内部设置有连接杆，所述外壳通过所述连接杆安装在所述正四面体框架的中心位置，所述正四面体框架上设有挂钩，所述无人机悬吊有一块体，所述块体的顶端开设有竖孔，所述挂钩勾在所述竖孔中；
9.太阳能电池板，所述正四面体框架的每个面上均安装有所述太阳能电池板，所述电池通过线路与太阳能电池板电连接。
10.进一步地，为了更好的实现本发明，所述定位组件包括全球导航卫星系统以及北斗短报文终端，所述全球导航卫星系统和所述北斗短报文终端上均设置有所述天线。
11.进一步地，为了更好的实现本发明，所述定位部还包括防护罩，所述防护罩可拆卸固定连接在所述安装座上，并且所述防护罩罩设于所述定位组件外。
12.进一步地，为了更好地实现本发明，所述外壳包括可拆卸固定连接在一起的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体均开设有半球形的凹槽，所述第一壳体的所述凹槽和所述第二壳体的所述凹槽拼接形成所述空腔。
13.进一步地，为了更好地实现本发明，所述竖孔贯穿所述块体的上下两表面，所述竖孔的底端螺接有一堵块，所述竖孔中活动地安装有弹簧和滑块，所述弹簧设置于所述滑块和所述堵块之间，所述挂钩包括第一直杆区段、第二直杆区段以及弯杆区段，所述第二直杆区段的下端与所述正四面体框架相连，所述弯杆区段连接于所述第一直杆区段的顶端和所述第二直杆区段的顶端之间，所述第一直杆区段从上至下插装于所述竖孔中，并且所述第一直杆区段的底端与所述滑块的顶端相接。
14.进一步地，为了更好地实现本发明，所述块体的底端还可拆卸固定连接有一配重件。
15.进一步地，为了更好地实现本发明，所述正四面体框架通过六根直杆体以及四个杆插头可拆卸固定连接在一起而组成，所述直杆体位于所述正四面体框架的棱边处，所述杆插头位于所述正四面体框架的顶角处，每个所述杆插头上均设有一所述连接杆，四根所述连接杆均与所述外壳连接以支撑所述定位部。
16.进一步地，为了更好地实现本发明，所述太阳能电池板连接在所述直杆体上，并且所述太阳能电池板与所述直杆体以及所述杆插头之间均设置有空隙。
17.进一步地，为了更好地实现本发明，所述杆插头上设置有地插。
18.进一步地，为了更好地实现本发明，所述杆插头或者直杆体或者外壳上还安装有倾角传感器。
19.本发明相较于现有技术具有以下有益效果：
20.本发明提供的基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置包括定位部、正四面体框架以及太阳能电池板，定位部包括外壳、安装座、定位组件、配重块以及电池，外壳的内部设置有空腔，空腔的腔壁为呈球面的内壁，安装座的底面为呈球面的外壁，安装座活动地安装在空腔中，安装座的底面与空腔的内壁相贴，配重块安装在安装座的下部，定位组件安装在配重块的顶端，并且定位组件上设置有朝上的天线，电池安装在配重块内，定位组件与电池电连接，导航系统与参考部以及定位组件均通讯连接，其中，参考部为固定设置在某一定点的部件，从而监测定位组件与参考部之间的位移，具体地，在参考部上也设置有天线，参考部和定位组件分别通过各自的天线与导航系统通讯连接，这样便可以利用导航系统来实时监控本位移监测装置内的定位部相对参考部的位移变化，在位移变化达到一定程度时，则可以判定将会发生地质灾害，上述定位部通过设于正四面体框架内的连接杆安装在正四面体框架的中心位置，正四面体框架上设有挂钩，无人机悬挂有一块体，块体的顶端设置有竖孔，挂钩勾在竖孔中，从而实现对正四面体框架以及其上的定位部的吊运工作，并且吊运至指定位置后，无人机将正四面体框架以及其上的定位部放置在指定位置，正四面体框架着陆，随后再驱动块体下降，挂钩便会自动从块体上的竖孔中脱落，从而实现将正四面体框架以及其上的定位部抛投至指定位置，由于正四面体的结构特性，不管着陆时正四面体框架的哪一个面与地面相接，均会对定位部形成同等支撑效果，并且借助定位部中的配重块以及球面，使得不管正四面体框架的哪一个面与地面接触，定位部中的定位组件的天线始终能够在静止状态下朝向上方，从而使得本发明提供的位移监测装置所其姿态的影响较
小，以应对无人机抛投时的不确定因素以及风吹雨冲所致的姿态变化，在正四面体框架的每个面上均安装有太阳能电池板，电池通过线路与太阳能电池板电连接，以给定位组件供电，而且不管正四面体的哪一个面落地，其余面上的太阳能电池板均能够供电。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明实施例提供的基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的结构示意图；
23.图2是图1所示的基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的主视结构示意图；
24.图3是图1所示的基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的俯视结构示意图；
25.图4是本发明实施例中的定位部的爆炸图；
26.图5是本发明实施例中的定位部的剖视图；
27.图6是本发明实施例中的挂钩与块体的连接结构示意图；
28.图7是图6所示结构的俯视图；
29.图8是图7中的a
‑
a剖视图；
30.图9是本发明实施例中的挂钩的结构示意图；
31.图10是图7中的b
‑
b剖视图；
32.图11是本发明实施例中的块体的结构示意图。
33.图中：
[0034]1‑
定位部；101
‑
外壳；1011
‑
第一壳体；1012
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第二壳体；102
‑
安装座；103
‑
全球导航卫星系统；104
‑
北斗短报文终端；105
‑
配重块；106
‑
电池；107
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防护罩；108
‑
稳压装置；2
‑
正四面体框架；201
‑
直杆体；202
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杆插头；203
‑
锁紧件；204
‑
地插；3
‑
连接杆；4
‑
挂钩；401
‑
第一直杆区段；402
‑
弯杆区段；403
‑
第二直杆区段；5
‑
块体；501
‑
竖孔；502
‑
挡圈；6
‑
太阳能电池板；7
‑
堵块；8
‑
弹簧；9
‑
滑块；901
‑
插孔；10
‑
配重件；1001
‑
外螺纹管。
具体实施方式
[0035]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
[0036]
实施例1：
[0037]
本实施例提供一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，用于解决现有技术中的此类装置受其姿态的影响较大的技术问题。本实施例提供的位移监测装置包括定位部1、正四面体框架2以及太阳能电池板6，其中：
[0038]
定位部1包括外壳101、安装座102、定位组件、配重块105以及电池106。外壳101的内部设置有空腔，空腔的腔壁为呈球面的内壁，也即外壳101内的空腔形状为球形。可选地，
该外壳101由第一壳体1011和第二壳体1012可拆卸固定连接在一起，第一壳体1011和第二壳体1012均设置有半球形的凹槽，并且第一壳体1011上的上述凹槽和第二壳体1012上的上述凹槽拼接形成上述空腔。本实施例中的第一壳体1011和第二壳体1012的外部轮廓形状可以是任意形状。可选地，第一壳体1011和第二壳体1012的形状均设置为半球形。这样，第一壳体1011和第二壳体1012连接在一起后形成一个球状的外壳101。本实施例中的第一壳体1011和第二壳体1012均为网板结构。当然，第一壳体1011和第二壳体1012也可均为实心板结构。第一壳体1011和第二壳体1012之间的连接方式可以是卡接或者粘接或者通过螺栓进行连接，以便于拆装。当需要将物体装在上述空腔中时，将第一壳体1011和第二壳体1012分离开进可；装好之后再将第一壳体1011和第二壳体1012连接起来即可。
[0039]
安装座102的底面为呈球面的外壁，安装座102活动地安装在空腔中，并且安装座102的底面与空腔的内壁相贴。需要说明的是，本实施例中的安装座102的底面的外径等于上述空腔的内径，此时，安装座102安装在空腔中时，安装座102的底面与上述空腔的腔壁相贴。另一种实施方式为上述安装座102的底面的外径小于上述空腔的内径，此时，安装座102安装在空腔中时，安装座102的底面与上述空腔的腔壁相切。可选地，在上述安装座102的顶端连接有一防护罩107，防护罩107罩设在定位组件外，从而对定位组件进行防护。具体地，上述安装座102的形状以及防护罩107的形状均是半球形，在防护罩107连接在安装座102上时，防护罩107和安装座102拼接形成一球体结构。从而在外界环境发生地质变化时，能够更加灵敏地根据地质变化而产生位移。另外，上述防护罩107和安装座102通过卡扣连接的方式扣合在一起。当然，上述防护罩107的轮廓也可以为其余任意形状，只要能够实现罩在上述定位组件外即可。
[0040]
配重块105安装在安装座102的下部，具体地，上述配重块105通过焊接或者螺钉连接的方式与安装座102连接在一起，配重块105的重量较大，定位组件安装在配重块105的顶端，并且定位组件上设置有朝上的天线，需要说明的是，天线朝向上方是在整个定位部1处于静止的情况下。天线作为信号收发部件，其与导航系统通讯连接。电池106安装在配重块105内，从而利用配重块105对电池106进行保护，并且电池106和配重块105共同组成配重部件，可以使得整体结构更加紧凑。可选地，本实施例中的电池106为可充电电池106，在上述配重块105上开设有与其上的凹腔连通的门口，门口通过盖板进行封盖，盖板通过螺丝可拆卸安装在配重块105上，以便于拆装盖板，从而方便取放电池106。通过上述结构，可以将电池106从配重块105中取出来以对其充电。当然，该电池106也可以是一次性电池106，也即电池106不可充电。定位组件与电池106电连接，从而利用电池106对定位组件进行供电。
[0041]
导航系统与参考部以及定位组件均通讯连接，需要说明的是，上述参考部固定设置在位置不变的固定位置，譬如没有冰川的山顶上，其作为一个参考体，用于确定一个固定点位，从而监测定位部1与参考部之间的位移，具体地，在参考部上也设置有天线，参考部和定位组件分别通过各自的天线与导航系统通讯连接，这样便可以利用导航系统来实时监控本位移监测装置内的定位部1相对参考部的位移变化，在位移变化达到一定程度时，则可以判定将会发生地质灾害。可选地，本实施例中的导航系统为导航定位卫星，定位组件则包括全球导航卫星系统103以及北斗短报文终端104，全球导航卫星系统103和北斗短报文终端104均设置有上述天线。
[0042]
上述定位部1通过设于正四面体框架2内的连接杆3安装在正四面体框架2的中心
位置，也即在正四面体框架2上设有连接杆3，连接杆3将上述定位部1安装在正四面体框架2的内部中心位置。正四面体框架2上设有挂钩4，无人机悬挂有一块体5，块体5的顶端设置有竖孔501，挂钩4勾在竖孔501中，从而实现对正四面体框架2以及其上的定位部1的吊运工作。并且吊运至指定位置后，无人机将正四面体框架2以及其上的定位部1放置在指定位置，正四面体框架2着陆，随后再驱动块体5下降，挂钩4便会自动从块体5上的竖孔501中脱落，从而实现将正四面体框架2以及其上的定位部1抛投至指定位置，由于正四面体的结构特性，不管着陆时正四面体框架2的哪一个面与地面相接，均会对定位部1形成同等支撑效果。借助定位部1中的配重块105以及球面，利用不到问原理，使得不管正四面体框架2的哪一个面与地面接触，定位部1中的定位组件的天线始终能够在静止状态下朝向上方，从而使得本发明提供的位移监测装置所其姿态的影响较小，以应对无人机抛投时的不确定因素以及风吹雨冲所致的姿态变化。
[0043]
在正四面体框架2的每个面上均安装有太阳能电池板6，电池106通过线路与太阳能电池板6电连接，以给定位组件供电，而且不管正四面体的哪一个面落地，其余面上的太阳能电池板6均能够供电。太阳能电池板6接收太阳能将太阳能转化为电能，并通过线路将转化成的电能存储在电池106中，在上述配重块105上开设有线孔，线路穿接在线孔中，当然，在上述壳体和安装座102上也开设有通孔，线路穿接在通孔中。而且该线路的长度预留较长，以便于安装座102在壳体内移动时牵拉线路。更优地，在线路上还设置有稳压装置108，并且该稳压装置108安装在配重块105的顶部。借助稳压装置108，使得光伏发电板输出的波动电压达到稳压目的，以便于给电池106充电。
[0044]
本实施例的一种可选实施方式如下：上述块体5为方块或者圆柱块状结构，块体5的上部开设有第一吊孔，第一吊孔用于穿接第一吊绳，第一吊绳用于与无人机相连，具体地，第一吊绳为钢丝绳，无人机通过该第一吊绳将块体5吊起。
[0045]
挂钩4为勾状结构，其由第一直杆区段401、弯杆区段402以及第二直杆区段403组成，其中，第一直杆区段401和第二直杆区段403均竖直设置，上述弯杆区段402为一圆弧杆，弯杆区段402的两端分别与第一直杆区段401的顶端和第二直杆区段403的顶端相连，实际上，上述第一直杆区段40121、弯杆区段40222以及第二直杆区段403一体成型。第二直杆区段403的下端与正四面体框架2相连，上述第一直杆区段40121从上至下插装于上述竖孔501中。
[0046]
在正四面体框架2以及其上的定位部1通过挂钩4悬吊于块体5上时，负载的重力作用在挂钩4上，从而使得挂钩4上的第一直杆区段401也承受等量且朝下的载荷，上述块体5被无人机吊着，因此上述第一直杆区段401在载荷的作用下而深插在上述竖孔501中，利用竖孔501孔壁对第一直杆区段401的外壁的干涉限制作用，从而使得挂钩4与块体5在此时稳固地连接在一起，进而实现利用无人机吊装正四面体框架2以及其上的定位部1的目的；当正四面体框架2着陆后，正四面体框架2的重力没有作用在挂钩4上，此时，挂钩4的第一直杆区段401则是自由插装在竖孔501中，当无人机继续驱动块体5下降至一定程度，上述挂钩4的第一直杆区段401则能从竖孔501中自由脱落，从而实现挂钩4与块体5的分离，也即实现自动脱钩。
[0047]
该吊钩组件不需要人工手动进行脱钩，在挂钩4上无负载的情况下继续下降块体5便能够实现挂钩4和块体5的分离，从而实现在无负载时自动脱钩的目的，该吊钩组件使用
更加方便，其能满足无人机朝人类不易到达的场景抛投物品的要求，具体地，无人机通过第一吊绳、该吊钩组件将正四面体框架2以及其上的定位部1运输至指定地点后，将正四面体框架2以及其上的定位部1着陆在指定场地，场地对物品形成支撑，从而使得物品的重力不再作用于挂钩4上，继续降低块体5的高度，便可以使得块体5和挂钩4自动分离。
[0048]
可选地，在上述块体5的底端可拆卸固定安装有配重件10。借助该配重件10，可以避免块体5在调运被吊物的过程中出现翻转倾倒的情况，进而使得块体5的顶端始终朝上，以保证第一直杆区段401能够稳固地插204装在竖孔501中。具体地，在上述块体5的底端端面上开设有圆环槽，在圆环槽的侧槽壁上设置有第一内螺纹，在上述配重件10的顶部设置有外螺纹管，连接时，外螺纹管的外螺纹与上述第一内螺纹螺接，从而将配重件10可拆卸固定连接在上述块体5的底端，便于拆装。该圆环槽环绕上述竖孔501。
[0049]
在上述竖孔501中安装有弹簧8，第一直杆区段401插接在竖孔501中时，第一直杆区段401的底端与上述弹簧8的顶端相连接，弹簧8的底端与上述竖孔501的孔底相连接。在挂钩4上吊着被吊物时，被吊物驱动挂钩4相对于块体5朝下移动，第一直杆区段401朝下挤压上述弹簧8。当被吊物的重量没有作用在挂钩4上时，上述弹簧8则不再受压而反弹，反弹的弹簧8则会驱动第一直杆区段401更加顺畅且快速地从竖孔501中脱离出。这样，借助上述弹簧8，能够使得挂钩4和块体5在挂钩4上无负载时更容易分离。
[0050]
作为本实施例的一种实施方式，本实施例中的竖孔501并未贯穿上述块体5的底端。
[0051]
作为本实施例的另一种实施方式，本实施例中的竖孔501贯穿上述块体5的底端，也即该竖孔501为一直通孔。在本实施例中的竖孔501的底端可拆卸固定安装有一堵块7，堵块7将竖孔501的底端封堵住，此时，上述堵块7则是上述竖孔501的孔底。通过该种结构，便于在竖孔501中安装弹簧8。可选地，在上述竖孔501的下部孔壁上设置有第二内螺纹，上述堵块7为螺柱，堵块7的外螺纹与上述第二内螺纹螺接，从而实现将堵块7可拆卸固定连接在竖孔501的下部，并且扭转堵块7，还可以改变上述堵块7在竖孔501的位置，从而起到调节弹簧8弹力的作用。
[0052]
在上述竖孔501中滑动安装有与该竖孔501适配的滑块9，上述弹簧8的两端分别与上述滑块9以及堵块7相抵，在滑块9的顶端开设有插孔901，第一直杆区段401插装于插孔901中。第一直杆区段401通过滑块9来挤压弹簧8，并且弹簧8通过滑块9来在第一直杆区段401上施加弹力。这样，则可以使得第一直杆区段401能够更加平顺地在竖孔501中进出。
[0053]
作为本实施例的一种更优实施方式：在上述竖孔501的上部孔壁凸设有用于避免滑块9滑出上述竖孔501的挡圈502。上述第一直杆区段401穿过该挡圈502后插在上述插孔901中。具体组装时，先将上述堵块7取下，将滑块9从竖孔501的底端插入后，再将滑块9从竖孔501的底端装入，随后再将堵块7装载竖孔501的底部即可。挡圈502的设置，可以避免滑块9从块体5的竖孔501中脱落，增强结构稳定性。
[0054]
本实施例的一种可选实施方式如下：上述滑块9包括同轴设置的第一柱体和第二柱体，第一柱体和第二柱体均是圆柱，并且第一柱体和第二柱体同轴设置且一体成型，上述第二柱体位于第一柱体的上方，该第一柱体与上述竖孔501适配，上述第二柱体与上述挡圈502的内孔适配，上述插孔90161开设于上述第二柱体的顶端。使用时，上述第一柱体能够在竖孔501中自由滑动，上述第二柱体在挡圈502的内孔中也能够自由滑动，当第一直杆区段
401未受朝下的作用力时，上述第二柱体插入挡圈502的内孔。
[0055]
本实施例的一种可选实施方式如下：上述正四面体框架2通过六根直杆以及四个杆插头202可拆卸固定连接在一起而组成，其中，直杆体201位于正四面体框架2的棱边处，杆插头202位于正四面体框架2的顶角处。上述杆插头202上设有相互之间为60
°
夹角的三根插管，这样，正四面体框架2中则包含十二根插管，每根直杆体201具有两端，总共具有十二个端部，每根插管中插接一个端部，在插管和对应的直杆体201的端部之间设置有锁紧件203，该锁紧件203为带有把手的螺杆，以便于直杆体201和杆插头202之间的拆装。每个杆插头202上均设有一连接杆3，四根连接杆3均与外壳101连接以支撑定位部1。具体地，外壳101的外壁上开设有四个插孔901，四根连接杆3分别插装在四个插孔901中，从而对定位部1进行支撑
[0056]
具体地，将所有的直杆体201、杆插头202、定位部1各部件运抵组装场地，随后在组装场地将各个部件组装好形成连接在一起的正四面体框架2以及定位部1之后，再利用无人机将正四面体框架2以及正四面体框架2上的定位部1一起吊装抛投至指定位置。可选地，在上述杆插头202上设置有地插204，地插204具有尖端，以便于上述正四面体框架2的顶角插入底面或者冰川中进行稳固。可选地，在上述杆插头202上或者直杆体201或者外壳101上安装有倾角传感器，倾角传感器用于感知整个装置摆动或者翻转的角度，随着冰雪的融化或遭受强度吹袭，四面体设计，装置翻倒后仍可翻面后稳定站立，装置翻倒后会导致位移监测值发生突变，为了消除装置翻倒对位移测量的准确性影响，正四面体框架2或者外壳101上安装的倾角传感器可感知位移突变，以便通过倾角变化重新校准位移测量值。
[0057]
可选地，上述太阳能电池板6连接在上述直杆体201上，并且太阳能电池板6与直杆体201以及杆插头202之间均设置有空隙。具体地，太阳能电池板6为长方形板块，一块太阳能电池板6的面积小于正四面体框架2单面的面积。太阳能电池板6通过锁紧螺钉连接在直杆体201上。上述空隙的设置则可以使得风能够顺利穿过，降低整个装置被风吹翻的几率。
[0058]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明记载的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。