)，自动无缝切换至数传、图传数据通信链路，并发出报警提示。其中，任务数据双向传输通道为:地面监控计算机-地面数传终端-机载数传终端-机载飞控计算机-机载任务计算机-任务载荷，即上行任务数据由地面监控计算机，依次经过地面数传终端、机载数传终端、机载飞控计算机、机载任务计算机到达任务载荷系统；反之下行任务数据由任务载荷系统，依次经过机载任务计算机、机载飞控计算机、机载数传终端、地面数传终端达到地面监控计算机。所述机载数传终端的工作频段为413MHz或915MHz，由于915mhz与移动2G (GSM) 900mhz接近可能会受干扰，一般选用413Mhz的通信终端；所述机载图传终端的工作频段为2.4GHz或5.8GHzο
[0033]本发明的合作无人机和地面系统的各主要模块的具体功能及组成如下:
[0034]一、合作无人机
[0035]1)组成
[0036]合作无人机由机载控制系统、任务载荷、数据通信系统机载数据终端以及无人机识别模块组成。其中，机载控制系统由机载飞控计算机、机载任务控制计算机、卫星定位设备、三轴加速度计、三轴陀螺仪、磁罗盘、气压高度计、空速计、超声波传感器、电压传感器、油位传感器、螺旋桨调速系统、舵机等组成；数据通信系统机载数据终端包括机载4G移动通信终端、机载数传终端、机载图传终端；任务载荷模块接口根据需要可挂载云台、光电载荷、雷达等。卫星定位设备采用多余度设计，包括北斗RNSS (Rad1 Navigat1n SatelliteSystem)、GPS (Global Posit1ning System)、GLONASS (GLOBAL NAVIGAT1N SATELLITESYSTEM)，各卫星定位设备能够互为备份，其中一个模块失效不影响卫星定位数据输出。对卫星定位设备以及惯性传感器进行数据融合，采用惯组/卫星深组合导航算法，提供高精度导航数据。
[0037]2)交联
[0038]机载飞控计算机和机载任务控制计算机与其它机载电子设备相互交联，如系统框图所示。任务控制计算机负责任务载荷相关数据计算和分发，飞控计算机负责无人机平台的导航与监制数据计算和分发。
[0039]3)数据通信
[0040]4G移动通信模块内安装有S頂卡，无人机通过该模块接入移动互联网；空地数据优先通过4G移动通信互联网进行传输，当4G信号减弱无法或不稳定而无法满足带宽和实时性要求时，自动无缝切换至数传、图传数据通信链路，其中数传用于传输监控数据，图传用于传输任务数据。
[0041]4)识别模块
[0042]无人机识别模块具有唯一性，能够唯一标识一架无人机，识别模块分为两个存储区，固化存储区和定制存储区，标识信息的存储在固化存储区内，固化存储区信息在出厂时设定，用户不能修改，定制存储区可以记录其它自定义信息，地面系统的任务监控软件获得高级权限后可以对定制存储区的自定义信息进行维护。
[0043]二、地面系统
[0044]1)组成
[0045]地面系统由地面监控系统以及数据通信系统地面数据终端组成。其中地面监控系统由监控计算机和操控装置组成；数据通信系统地面数据终端包括地面4G移动通信终端、地面数传终端、地面图传终端。
[0046]2)主要功能
[0047]地面监控系统具有飞行监控、任务监控、权限设置、参数设置及其它相关功能。其中权限设置可以分为高级权限和一般权限，高级权限可以对上述识别模块的自定义信息进行修改。
[0048]3)低空监控
[0049]地面系统通过有线或4G移动通信模块接入互联网。地面系统通过地面数据终端与机载数据终端进行无线通信，实现低空无人机监控。下行数据包括导航定位数据、速度、航向、姿态、电压、油耗等飞行状态数据以及视频等任务数据，上行数据包括飞控指令、任务控制指令等数据。
[0050]4)多无人机监视
[0051]地面计算机接收到下传来的无人机识别模块信息后，协调其它下行数据进行实时计算和处理，在地面监控系统的数字地图上和列表中对监控数据进行实时更新，实现多无人机的位置信息、飞控状态、任务信息、通信链路状态等的实时监视。
[0052]5)多无人机控制
[0053]在地图或列表中用鼠标选取一架无人机或在监视界面中中输入某无人机的标识信息，就可以从多架无人机中将被控无人机甄别出来并进行控制，实现飞行控制和任务控制。
[0054]6)操作装置
[0055]操控装置包含并具有键盘、鼠标、飞行摇杆、飞行油门、多段开关、按钮等多种形式。多段开关、按钮等可以进行自定义设置。
[0056]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
【主权项】
1.一种基于移动通信网络的多无人机低空监控系统，包括地面监控计算机和位于无人机上的机载控制系统，其特征在于，所述地面监控计算机和机载控制系统通过移动通信终端相连。2.如权利要求1所述的基于移动通信网络的多无人机低空监控系统，其特征在于，所述机载控制系统包括交联通信的机载飞控计算机和机载任务控制计算机，所述机载飞控计算机通过数据总线连接卫星定位设备、三轴加速度计、三轴陀螺仪、磁罗盘、气压高度计、空速计、超声波传感器、电压传感器和油位传感器接收传感输入信号，所述机载飞控计算机输出控制信号给螺旋桨调速系统和舵机，所述机载飞控计算机和机载任务控制计算机的第一通信端连接4G移动通信终端，所述机载任务控制计算机连接任务载荷系统；所述地面监控计算机的输入端和遥感操控装置相连，所述地面监控计算机的第一通信端连接4G移动通信终端；所述载飞控计算机与地面监控计算机之间通过4G移动通信终端传送监控数据，所述机载任务控制计算机与地面监控计算机之间通过4G移动通信终端传送视频数据。3.如权利要求2所述的基于移动通信网络的多无人机低空监控系统，其特征在于，所述机载飞控计算机的第二通信端连接机载数传终端，所述地面监控计算机的第二通信端连接地面数传终端，所述机载数传终端与地面数传终端之间形成用于传送监控数据的冗余通道；所述机载任务控制计算机的第三通信端连接机载图传终端，所述地面监控计算机的第三通信端连接地面图传终端，所述机载图传终端与地面图传终端之间形成用于传送视频数据的冗余通道。4.如权利要求2或3所述的基于移动通信网络的多无人机低空监控系统，其特征在于，所述监控数据包括上行数据和下行数据，所述上行数据包括飞控指令和任务控制指令，所述下行数据包括定位数据、高度、速度、航向、姿态、电压、油耗、数据链状态以及任务状态数据。5.如权利要求2所述的基于移动通信网络的多无人机低空监控系统，其特征在于，所述机载任务控制计算机通过数据总线连接无人机唯一识别模块，所述无人机唯一识别模块中设有固化存储区和定制存储区，所述固化存储区内存储无人机的标识信息，所述定制存储区中记录其它自定义信息。6.如权利要求2所述的基于移动通信网络的多无人机低空监控系统，其特征在于，所述卫星定位设备包括北斗RNSS模块、GPS模块和GLONASS模块。7.如权利要求2所述的基于移动通信网络的多无人机低空监控系统，其特征在于，所述任务载荷系统为光电载荷、雷达、云台设备或其组合，所述光电载荷可设于云台上。8.如权利要求7所述的基于移动通信网络的多无人机低空监控系统，其特征在于，所述光电载荷包括可拆装的可见光相机和不可见光相机，所述云台内装有负责方位角转动的第一电动机，负责俯仰角转动的第二电动机，以及负责滚转角转动的第三电机，所述方位角可连续旋转360度，所述第二电动机和第三电机上设有限位开关，所述俯仰角限位+/-90度，滚转角限位+/-45度。9.如权利要求2所述的基于移动通信网络的多无人机低空监控系统，其特征在于，所述遥感操控装置包括键盘、鼠标、飞行摇杆、飞行油门、多段开关和按钮。10.如权利要求3所述的基于移动通信网络的多无人机低空监控系统，其特征在于，所述机载控制系统检测到4G移动通信终端的信号强度减弱为-80dBm以下时，自动切换到机载数传终端和机载图传终端；上行任务控制指令和下行任务状态数据由与机载任务控制计算连接的机载飞控计算机进行转发，其双向传输通道为:地面监控计算机-地面数传终端-机载数传终端-机载飞控计算机-机载任务计算机-任务载荷系统；所述机载数传终端和地面数传终端的工作频段为413MHz或915MHz，所述机载图传终端和地面图传终端的工作频段为2.4GHz或5.8GHzo
【专利摘要】本发明公开了一种基于移动通信网络的多无人机低空监控系统，包括地面监控计算机和位于无人机上的机载控制系统，所述地面监控计算机和机载控制系统通过移动通信终端相连；所述机载控制系统包括机载飞控计算机和机载任务控制计算机，所述机载飞控计算机与卫星定位设备、三轴加速度计、三轴陀螺仪、磁罗盘、空速计等传感器件连接，所述机载飞控计算机连接4G移动通信终端并与螺旋桨调速系统和舵机等飞行执行机构连接，所述机载任务控制计算机连接任务载荷系统；所述地面监控计算机的输入端和遥感操控装置相连，第一通信端连接4G移动通信终端。本发明能够在移动网络覆盖的低空范围内对多无人机的各种状态进行实时监控，安全可靠性高。
【IPC分类】G05D1/10
【公开号】CN105388907
【申请号】CN201510918779
【发明人】顾佳欢, 杨斯, 王嘉伦
【申请人】上海埃威航空电子有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月11日