系留无人机监控系统及其监控方法与流程

本发明涉及监控系统，更具体地说是指系留无人机监控系统及其监控方法。

背景技术：

系留无人机又称系留式无人机，为多旋翼无人机的一种特殊形式。目前，系留无人机的监控系统基本可以分为两种，一种是系留于地面电源固定式系留无人机，另一种是系留于车载平台的可移动式系留无人机。基于系留无人机的监控虽然实现了长时间无间断高空监控，但是受制于系留无人机本身不能移动或者移动受制于车载平台，监控范围都极其有限，严重限制了系留无人机监控系统的监控范围和使用场合；除系留无人机外，旋翼无人机受制与自身飞行时间，并不能大范围监控；固定翼无人机或垂直起降无人机巡查范围较大，但是受制于环境遮挡，图传系统传输范围大打折扣，导致监控范围并不能达到无人机本身的巡查范围。

因此，有必要设计一种新的系统，实现长航时大范围的空中监控。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供系留无人机监控系统及其监控方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：系留无人机监控系统，包括：

监控设备，用于获取监控范围内所需信息，以得到图像数据；

监控无人机，用于搭载所述监控设备进行日常巡逻监控，并通过数据链路将所述监控设备所拍摄图像数据输出；

信号中继设备，用于接收所输出的图像数据并进行传送；

系留无人机，用于搭载信号中继设备，作为空中基站，以使得信号中继设备接收图像数据并将图像数据由系留线缆进行传送；

地面监控站，用于显示系留无人机状态及监控无人机状态，并接收和显示图像数据，且处理图像数据以进行地面示警。

其进一步技术方案为：所述监控设备包括光电吊舱、多光谱、红外热像仪中至少一种。

其进一步技术方案为：还包括发电机；

所述发电机，用于对所述系留无人机提供电源。

其进一步技术方案为：还包括系留线缆以及自动收放线装置；

所述系留线缆，用于分别与所述系留无人机以及发电机连接，将系留无人机的本身监控数据及图像数据传输至所述信号中继设备；

所述自动收放线装置，用于连接所述系留线缆，以进行自动收放所述系留线缆。

其进一步技术方案为：还包括地面电源；

所述地面电源，用于将所述发电机提供交流电转换为高压直流电，并将高压直流电传输至系留无人机。

其进一步技术方案为：所述信号中继设备包括4g通信基站或5g通信基站。

其进一步技术方案为：所述系留无人机上设有第一光端机；

所述第一光端机，用于将信号中继设备所接收的图像数据转换为光信号，并将光信号通过系留线缆传输至地面监控站。

其进一步技术方案为：所述系留线缆包括光纤线缆。

本发明还提供了系留无人机监控系统的监控方法，包括：

监控无人机搭载监控设备，由监控设备对监控范围进行实时监控，以得到图像数据，并将图像数据以及监控无人机状态实时传输给信号中继设备；

系留无人机搭载信号中继设备，作为空中基站，由信号中继设备接收监控无人机通过数据链路传输过来的图像数据，并将图像数据、系留无人机状态以及监控无人机状态由系留线缆传输给地面监控站；

地面监控站显示系留无人机状态及监控无人机状态，并接收和显示图像数据，且处理图像数据以进行地面示警。

其进一步技术方案为：还包括：

系留无人机将图像数据转换为光信号，并通过系留线缆中的光纤传给地面监控站，地面监控站将光信号转换为数字信号，并通过解码将数字信号显示。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过将监控设备搭载在监控无人机上，将信号中继设备搭载在系留无人机上，由监控无人机以及系留无人机在空中便可数据的传输，由于数据无线传输部分是监控无人机到系留无人机之间的空中传输，并没有任何遮挡物，可以使得监控无人机可以大范围的监控，且利用发电机进行供电，实现长航时大范围的空中监控。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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。

图1为本发明实施例提供的系留无人机监控系统的示意性框图；

图2为本发明实施例提供的系留无人机监控系统的监控方法的流程示意图。

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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1～2所示的具体实施例，本实施例提供的系留无人机监控系统100，可以运用在无人机进行大范围的监控，实现长航时大范围的空中监控。

请参阅图1，上述的系留无人机监控系统100包括监控设备101、监控无人机102、信号中继设备103、系留无人机104以及地面监控站105。

监控设备101，用于获取监控范围内所需信息，以得到图像数据；

监控无人机102，用于搭载所述监控设备101进行日常巡逻监控，并通过数据链路将所述监控设备101所拍摄图像数据输出；

信号中继设备103，用于接收所输出的图像数据并进行传送；

系留无人机104，用于搭载信号中继设备103，作为空中基站，以使得信号中继设备103接收图像数据并将图像数据由系留线缆108进行传送；

地面监控站105，用于显示系留无人机104状态及监控无人机102状态，并接收和显示图像数据，且处理图像数据以进行地面示警。

监控无人机102搭载监控设备101，监控设备101对大范围面积进行实时监控，进而获取监控范围内所需信息，以得到图像数据，并由监控无人机102将图像数据实时传输给信号中继设备103。系留无人机104搭载信号中继设备103，作为高空通信基站，接收监控无人机102通过数据链路传输过来的监控数据，该监控数据包括图像数据以及监控无人机102状态，并将监控数据以及系留无人机104状态由系留线缆108传输给地面监控站105。由于数据无线传输部分是监控无人机102到系留无人机104之间的空中传输，并没有任何遮挡物，可以使得监控无人机102可以大范围的监控。另一方面，系留无人机104接收到的监控数据通过线缆传输给地面，将免去空中至地面的环境遮挡导致的数据丢失。

在一实施例中，上述的监控设备101包括光电吊舱、多光谱、红外热像仪中至少一种。

利用光电吊舱、多光谱、红外热像仪等进行监控范围内实时监控，成本低，且控制方便。

在一实施例中，请参阅图1，上述的系留无人机监控系统100还包括发电机106；

所述发电机106，用于对所述系留无人机104提供电源。

在一实施例中，请参阅图1，上述的系留无人机监控系统100还包括系留线缆108以及自动收放线装置109；

所述系留线缆108，用于分别与所述系留无人机104以及发电机106连接，将系留无人机104的本身监控数据及图像数据传输至所述信号中继设备103；

所述自动收放线装置109，用于连接所述系留线缆108，以进行自动收放所述系留线缆108。自动收放线装置109可以在系留无人机104起降时自动收放线缆。

在一实施例中，上述的系留无人机104包括机载ups(不间断电源，uninterruptedpowersupply)，在系留线缆108或者地面电源107出现故障时给机载设备供电，保证系留无人机104的安全性。

在一实施例中，请参阅图1，上述的系留无人机监控系统100还包括地面电源107；

所述地面电源107，用于将所述发电机106提供交流电转换为高压直流电，并将高压直流电传输至系留无人机104。具体地，所述地面电源107将交流电转换为直流电并具备远端补偿以实现稳压作用。

发电机106提供电能通过地面电源107转换为高压直流电，并通过系留线缆108提供给系留无人机104，使系留无人机104能够长时间高空悬停。

在一实施例中，所述信号中继设备103包括4g通信基站或5g通信基站。

如果信号中继设备103采用4g基站，监控无人机102搭载4g数据传输模块，将进一步增加数据传输的速度并减少监控无人机102成本，且由于信号中继设备103唯一，不存在基站切换过程中的数据丢失情况。

在一实施例中，所述系留无人机104上设有第一光端机；

所述第一光端机，用于将信号中继设备103所接收的图像数据转换为光信号，并将光信号通过系留线缆108传输至地面监控站105。

且地面监控站105上设有第二光端机，该第一光端机和第二光端机连接。

在一实施例中，所述系留线缆108包括光纤线缆。用以将中继设备接收图像视频数据传输至地面监控站105。

监控无人机102为多架垂直起降固定翼无人机组成的无人机集群，可以分批次垂直起降，可以保证全天候大范围监控。

优选地，所述发电机106、地面电源107、系留线缆108、地面监控站105可以集成至系留无人机104所连接的运输车上，通过系留无人机104所连接的运输车实现所有地面监控站105功能并可以运输系留无人机104与监控无人机102。

监控无人机102上的监控设备101所拍摄所得的图像数据通过5g通信基站传给系留无人机104，还可以与系留无人机104本身的状态一并通过第一光端机将图像数据这种图像数字信号转换为光信号，并通过系留线缆108中的光纤传给地面监控站105的第二光端机，然后地面监控站105的第二光端机将光信号转换为数字信号，并通过解码将数据呈现出来。同时，地面监控站105可根据预设的监控阈值判断是否进行示警，以监控设备101为红外热像仪为例，监控无人机102将拍摄监控范围内温度信息通过转码传输后以视频呈现在地面监控站105上，当某地温度过高，有着火迹象时，及时示警。以监控设备101为光学吊舱为例，监控无人机102在监控范围内巡视，并将巡视视频传输给地面监控站105，地面监控站105监控软件对视频信息进行检索，判断是否有监控对象比如人、车等出现，如果有监控对象比如人、车等出现，将给出示警信息。

上述的系留无人机监控系统100，通过将监控设备101搭载在监控无人机102上，将信号中继设备103搭载在系留无人机104上，由监控无人机102以及系留无人机104在空中便可数据的传输，由于数据无线传输部分是监控无人机102到系留无人机104之间的空中传输，并没有任何遮挡物，可以使得监控无人机102可以大范围的监控，且利用发电机106进行供电，实现长航时大范围的空中监控。

在一实施例中，请参阅图2，上述的系留无人机监控系统的监控方法，包括：

s110、监控无人机102搭载监控设备101，由监控设备101对监控范围进行实时监控，以得到图像数据，并将图像数据以及监控无人机102状态实时传输给信号中继设备103；

s120、系留无人机104搭载信号中继设备103，作为空中基站，由信号中继设备103接收监控无人机102通过数据链路传输过来的图像数据，并将图像数据、系留无人机104状态以及监控无人机102状态由系留线缆108传输给地面监控站105；

s130、地面监控站105显示系留无人机104状态及监控无人机102状态，并接收和显示图像数据，且处理图像数据以进行地面示警。

具体地，上述的方法还包括：系留无人机104将图像数据转换为光信号，并通过系留线缆108中的光纤传给地面监控站105，地面监控站105将光信号转换为数字信号，并通过解码将数字信号显示。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例系统中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

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揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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权利要求的保护范围为准。