一种无人飞行器全天候不间断飞行保障系统的制作方法

本发明涉及无人机飞行系统技术领域，具体为一种无人飞行器全天候不间断飞行保障系统。

背景技术：

无人飞行器简称“无人机”，英文缩写为“uav”无人机应用可分为军用与民用。军用方面，无人机胜任巡逻、侦察、跟踪、反恐、定点清除和靶机。民用方面，目前在航拍、农业植保、牧场监控、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控疫情、疫情宣传、疫情消毒、测绘、局域组网、新闻报道、电力巡检、河道巡查、城市安防、消防、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用。工业无人机技术的日益成熟、挂载技术的提升和品种日益丰富多彩，大大的拓展了无人机的应用场景行业、领域和市场容量。

无人机应用的完整链环包含：无人机、能源单元、挂载、智能机库和云服务。能源单元现在是瓶颈，影响无人机续航能力和巡航范围。然而，智能机库载体当前基本缺失，使无人机的使用存在以下的问题：(1)需专业飞手随身携带执飞，人员少，水平不一，佣金高；备用能源有限，不能满足连续巡航；(2)无人机往返携带，存在损坏的风险，花费漫长的准备时间，不能满足即时性；(3)恶劣环境下，飞手现场执飞风险大；(4)由小型集成地面站操控，需要无人机保持在可控范围内，导致无人机的运作范围受到了极大的限制，并且容易暴露指挥中心的位置，安全性不高。

现有国内也有几款无人机载体都是小型固定式结构，智能化程度不高，仅适用于小微型无人机，运输安装不便，限制了无人机的实际应用场景。或者，机库在运行的过程中容易受到自然环境的影响，例如机库顶部容易产生积雨水、积雪和冰雹的情况，库门顶面无法自行卸载在恶劣气候下安全性较低。为此，需要设计相应的技术方案解决存在的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无人飞行器全天候不间断飞行保障系统，解决了背景技术中所提出的问题，满足实际使用需求。该全天候智能机库系统的机库箱体采用积木式机库框架通过积木式结构搭建而成，形成长方体封闭式骨架结构，此种设置增加了智能机库安装、拆卸和运输便利性，实现全天候智能机库大小灵活快速量产，满足不同大小的无人飞行器即无人机需求并满足快速量产的实际应用需求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人飞行器全天候不间断飞行保障系统，包括无人飞行器、挂载、全天候智能机库系统、云服务和指挥控制中心，所述全天候智能机库系统包括全天候智能机库、外部环境监测站、外部独立能源站、智能停机坪、智能机械手和备用停机坪，所述全天候智能机库设置有无人机集控系统，所述无人飞行器设置有数据链路，所述无人机集控系统通过其内含的数据链路在有限范围内与无人飞行器的所述数据链路实现点对点无线遥控和数据传输，所述全天候智能机库设置有机库智能控制系统，所述机库智能控制系统设置有远程云通讯、云数传链路，所述全天候智能机库通过所述远程云通讯、云数传链路搭载云端与所述指挥控制中心实现指令传达及数据互传，所述挂载安装在所述无人飞行器底部，所述挂载设置有数据通讯，所述挂载通过所述数据通讯搭载g/g通讯与指挥控制中心进行实时位置及影像数据传输，所述外部环境监测站对全天候智能机库的外部环进行全天候监测，所述外部独立能源站为全天候智能机库的运作提供电力来源，所述备用停机坪位于全天候智能机库的一侧，所述外部独立能源站包括太阳能发电站和风能发电站。

作为本发明的一种优选实施方式，所述全天候智能机库设置有积木式机库框架、墙板、底板、底角支承、机库门和库门启闭机构，所述积木式机库框架包含一组底面框架和四组立面框架，所述底面框架内嵌于底板、所述立面框架内嵌于墙板并形成有顶面开口，其余包括底面和四组立面封闭的内腔组成以及顶部敞开的机库箱体，所述机库箱体底部设置有底角支承，所述底角支承包含牛眼装置和固定调高装置，所述牛眼装置使机库安装移位方便，所述固定调高装置精确调节机库安装精度并使其位置固定。

作为本发明的一种优选实施方式，所述积木式机库框架包括梁和立柱，所述立柱和梁的长度可任意截取。

作为本发明的一种优选实施方式，所述机库箱体顶部敞开处设置有两扇机库门，所述机库门与两组库门启闭机构形成固定联接，两组所述库门启闭机构分别设置在机库箱体内壁与所述智能停机坪的空隙间，所述库门启闭机构具有动力源，启动所述动力源则库门启闭机构推动两扇所述机库门向外翻转开启机库门或向内翻转关闭机库门，所述机库门闭合时，机库门之间、机库门与机库箱体中顶部之间形成密封的防水结构。

作为本发明的一种优选实施方式，所述机库门闭合时，机库门之间形成一定坡度的人字形“屋脊”结构，放飞无人飞行器或无人飞行器回库时，全天候智能机库顶部所述的机库门能智能开启和闭合。

作为本发明的一种优选实施方式，所述智能停机坪上表面设置有自动对中装置，其下部设置有升降平台，所述升降平台安装在所述机库箱体内底板中心处，所述自动对中装置在无人飞行器着陆到智能停机坪后自动将无人飞行器所处的位置和姿态校正，所述升降平台推动智能停机坪在一定高度范围内实现升降利于无人飞行器的起飞或着陆。

作为本发明的一种优选实施方式，所述全天候智能机库内设置有机库智能控制集成，所述机库智能控制集成包括供电单元、无人机集控系统、机库智能控制系统、恒温系统和智能机械手系统，所述机库智能控制系统包含中央控制及数据处理系统、机库门驱动、智能停机平台系统、充电单元、恒温系统、机库监测、故障警报和应急处理，所述无人机集控系统包含无人机飞控系统和数据链路，所有控制模块电源来自所述供电单元。

作为本发明的一种优选实施方式，所述无人机集控系统与机库智能控制系统中所述中央控制及数据处理系统通过接口或通讯协议实现数据互传，所述智能机械手系统、恒温系统与机库智能控制系统中所述中央控制及数据处理系统通过接口或通讯协议实现数据互传。

作为本发明的一种优选实施方式，所述机库智能控制系统内部的所述机库门驱动、智能停机平台系统、充电单元、机库监测、故障警报和应急处理等与所述中央控制及数据处理系统内部实现通讯及数据互传，所述机库智能控制系统通过通讯接口获取所述外部环境监测站的环境监测数据。

作为本发明的一种优选实施方式，所述全天候智能机库内设置电池库和挂载库，所述电池库存有无人机用充电电池，所述充电单元对所述充电电池自动充电，所述挂载库中存放有无人机需要的场景应用模块挂载。

作为本发明的一种优选实施方式，所述全天候智能机库内设置有智能机械手，所述智能机械手执行末端设置有抓手，所述智能机械手和抓手由所述智能机械手系统控制，所述智能机械手精准运动定位对着陆在智能停机坪上的无人机实现电池和挂载更换。

作为本发明的一种优选实施方式，所述外部环境监测站安装有影像监控单元和照明单元。

作为本发明的一种优选实施方式，所述无人飞行器全天候不间断飞行保障系统存在两种控制无人机飞行的方式且分别为指挥控制中心操控和全天候智能机库系统自动控制，所述两种控制方式由指挥控制中心切换。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本方案设计的无人飞行器全天候不间断飞行保障系统能保障无人飞行器在所属区域全天候、现场无飞手操控、不间断带任务飞行、不间断续航，具有智能飞行功能，具有连续执飞能力，此外遇突发事件或紧急需要该区域无人机执飞时，无人机能随时待命起飞执行任务，具有即时执飞能力。

2.本方案无人飞行器全天候不间断飞行保障系统存在两种控制无人机飞行的方式，指挥控制中心操控和智能机库自动控制两种控制方式由指挥控制中心切换，提高无人机飞行系统的智能化程度，此外无人机任务执行区域是以全天候智能机库为中心以可控距离为半径所覆盖区域，指挥中心可以远离无人飞行器任务执行区域，提高指挥中心的安全性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明所述全天候智能机库结构图；

图3为本发明所述全天候智能机库库门开启状态图；

图4为本发明所述全天候智能机库智能控制集成方框图；

图5为本发明所述无人机内置控制系统构成图。

图中:无人飞行器-1、数据链路-104、电源-105、全天候智能机库系统-2、全天候智能机库-21、积木式机库框架-211、墙板-212、底板-213、底角支承-214、机库门-215、库门启闭机构-216、供电单元-2101、无人机集控系统-2102、机库智能控制系统-2103、恒温系统-2104、智能机械手系统-2105、外部环境监测站-22、外部独立能源站-23、智能停机坪-24、智能机械手-25、云服务-3、指挥控制中心-4、挂载-5、数据通讯-501。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种无人飞行器全天候不间断飞行保障系统，包括无人飞行器1、挂载5、全天候智能机库系统2、云服务3和指挥控制中心4，全天候智能机库系统2包括全天候智能机库21、外部环境监测站22、外部独立能源站23、智能停机坪24、智能机械手25和备用停机坪，全天候智能机库21设置有无人机集控系统2102，无人飞行器1设置有数据链路104，无人机集控系统2102通过其内含的数据链路在有限范围内与无人飞行器1的数据链路104实现点对点无线遥控和数据传输，全天候智能机库21设置有机库智能控制系统2103，机库智能控制系统2103设置有远程云通讯、云数传链路，全天候智能机库21通过远程云通讯、云数传链路搭载云端与指挥控制中心4实现指令传达及数据互传，挂载5安装在无人飞行器1底部，挂载5设置有数据通讯501，挂载5通过数据通讯501搭载4g/5g通讯与指挥控制中心4进行实时位置及影像数据传输，外部环境监测站22对全天候智能机库的外部环进行全天候监测，外部独立能源站23为全天候智能机库的运作提供电力来源，备用停机坪位于全天候智能机库的一侧，外部独立能源站23包括太阳能发电站和风能发电站。

进一步改进地，如图2所示：全天候智能机库21设置有积木式机库框架211、墙板212、底板213、底角支承214、机库门215和库门启闭机构216，积木式机库框架211包含一组底面框架和四组立面框架，底面框架内嵌于底板213、立面框架内嵌于墙板212并形成有顶面开口，其余包括底面和四组立面封闭的内腔组成以及顶部敞开的机库箱体，机库箱体底部设置有底角支承214，底角支承214包含牛眼装置和固定调高装置，牛眼装置使机库安装移位方便，固定调高装置精确调节机库安装精度并使其位置固定。

进一步改进地，如图2所示：积木式机库框架211包括梁和立柱，立柱和梁的长度可任意截取。

进一步改进地，如图3所示：机库箱体顶部敞开处设置有两扇机库门215，机库门215与两组库门启闭机构216形成固定联接，两组库门启闭机构216分别设置在机库箱体内壁与智能停机坪24的空隙间，库门启闭机构306具有动力源，启动动力源则库门启闭机构306推动两扇机库门305向外翻转开启机库门305或向内翻转关闭机库门305，机库门305闭合时，机库门305之间、机库门305与机库箱体中顶部之间形成密封的防水结构。

进一步改进地，如图3所示：机库门215闭合时，机库门215之间形成一定坡度的人字形“屋脊”结构，放飞无人飞行器1或无人飞行器1回库时，全天候智能机库顶部的机库门215能智能开启和闭合。

进一步改进地，如图2所示：智能停机坪24上表面设置有自动对中装置，其下部设置有升降平台，升降平台安装在机库箱体内底板213中心处，自动对中装置在无人飞行器1着陆到智能停机坪24后自动将无人飞行器1所处的位置和姿态校正，升降平台推动智能停机坪24在一定高度范围内实现升降利于无人飞行器1的起飞或着陆。

进一步改进地，如图4所示：全天候智能机库21内设置有机库智能控制集成，机库智能控制集成包括供电单元2101、无人机集控系统2102、机库智能控制系统2103、恒温系统2104和智能机械手系统2105，机库智能控制系统2103包含中央控制及数据处理系统、机库门驱动、智能停机平台系统、充电单元、恒温系统、机库监测、故障警报和应急处理，无人机集控系统2102包含无人机飞控系统和数据链路，所有控制模块电源来自供电单元2101。

进一步改进地，如图5所示：无人机集控系统2102与机库智能控制系统2103中中央控制及数据处理系统通过接口或通讯协议实现数据互传，智能机械手系统2105、恒温系统2104与机库智能控制系统2103中中央控制及数据处理系统通过接口或通讯协议实现数据互传。

进一步改进地，如图4所示：机库智能控制系统2103内部的机库门驱动、智能停机平台系统、充电单元、机库监测、故障警报和应急处理等与中央控制及数据处理系统内部实现通讯及数据互传，机库智能控制系统2103通过通讯接口获取外部环境监测站22的环境监测数据。

进一步改进地，如图2所示：全天候智能机库21内设置电池库和挂载库，电池库存有无人机用充电电池，充电单元对充电电池自动充电，挂载库中存放有无人机需要的场景应用模块挂载。

进一步改进地，如图2所示：全天候智能机库21内设置有智能机械手25，智能机械手25执行末端设置有抓手，智能机械手25和抓手由智能机械手系统2105控制，智能机械手25精准运动定位对着陆在智能停机坪24上的无人机实现电池和挂载更换。

进一步改进地，如图1所示：外部环境监测站22安装有影像监控单元和照明单元。

具体地，无人飞行器全天候不间断飞行保障系统存在两种控制无人机飞行的方式且分别为指挥控制中心4操控和全天候智能机库系统2自动控制，两种控制方式由指挥控制中心4切换。

在使用时：本发明将无人飞行器1、全天候智能机库系统2和指挥控制中心4三者之间通过4g、5g和云技术相互连网形成物联网并进行信息交流，全天候智能机库系统2通过云服务器3与指挥控制中心4进行指定传输和数据储存传输，全天候智能机库系统2通过rf通讯与无人机执行点对点指定传输，无人机通过4g、5g通讯与指挥控制中心4进行实时位置及影像数据传输，无人飞行器全天候不间断飞行保障系统能保障无人飞行器在所属区域全天候、现场无飞手操控、不间断带任务飞行、不间断续航，具有智能飞行功能，具有连续执飞能力，此外遇突发事件或紧急需要该区域无人机执飞时，无人机能随时待命起飞执行任务，具有即时执飞能力，并且该无人飞行器全天候不间断飞行保障系统存在两种控制无人机飞行的方式，指挥控制中心操控和智能机库自动控制两种控制方式由指挥控制中心切换，提高无人机飞行系统的智能化程度，此外无人机任务执行区域是以全天候智能机库为中心以可控距离为半径所覆盖区域，指挥中心可以远离无人飞行器任务执行区域，提高指挥中心的安全性，是能自行检测和评估机库现场的实时气候环境，并具有雷电保护，遇环境因素突变(暴风暴雨但不局限于此)，智能机库系统能自行判断决定无人飞行器1适宜降落机库还是迫降机库外备用停机坪，此外全天候智能机库21通过外部环境监测站22对全天候智能机库21的外部环进行全天候监测，并通过外部独立能源站23为全天候智能机库21的运作提供电力来源。