拖挂式车载系留随行监控无人机的制作方法

1.本实用新型属于无人机技术领域，具体涉及一种拖挂式车载系留随行监控无人机。


背景技术：

2.目前，能够实现空中巡逻监控的监控无人机设计中，无人机的供电方式单一，要么采用蓄电池供电要么采用发电机供电。蓄电池供电存在续航不持久的问题，发电机供电有存在一旦发电机故障，存在无人机坠毁的危险。不仅如此，现有技术下，无人机供电压为220～ 380v的低压电，在功率相同的情况下，供电电压越小，系留线缆的电流越大，而电流越大，系留供电线缆越粗，系留线缆越粗，无人机的系留线缆的负载越重，而无人机的系留线缆负载越重，无人机的有效载荷就越少。因此，有必要采用高压供电，达到减小无人机供电电流的目的，进而使系留供电线缆变细，从而大大减轻无人机负载，达到提高无人机有效载荷的目的。对此，现提出如下改进技术方案。


技术实现要素：

3.本实用新型解决的技术问题：提供一种拖挂式车载系留随行监控无人机，采用车载电源6和高压备用电池组7高压并联压差给无人机供电的方式解决拖挂式车载系留随行监控无人机供电形式单一，无法长时间续航的问题；采用高压直流电直接给无人机高压驱动电机直接供电的方式解决拖挂式车载系留随行监控无人机有效载荷低的技术问题。
4.本实用新型采用的技术方案：拖挂式车载系留随行监控无人机，包括监控无人机和拖挂车辆，其特征在于：所述拖挂车辆安装车载发电机，所述车载发电机连接车载电源；所述车载电源用于将车载发电机发出的交流电整流升压后输出高压直流电；所述拖挂车辆还安装高压备用电池组；所述高压备用电池组的高压直流电压低于车载电源整流升压后输出的高压直流电压；所述车载电源和高压备用电池组输出的高压直流电通过系留线缆并联连接监控无人机供电；所述监控无人机的每个机翼分别具有折叠机构。
5.上述技术方案中，进一步地：所述折叠机构包括可以将机翼臂对折折叠的第一机翼臂和第二机翼臂；第一、第二机翼臂折叠连接处分别设有第一、第二卡套；所述第一卡套底端与第二卡套底端通过合页铰接相连；所述第一卡套顶端通过销轴组件转动连接在水平面内 360
°
转动的卡臂；所述卡臂纵截面为水平f形结构；所述第二卡套上端设有水平l形卡块；所述卡臂的f形卡槽用于与卡块卡接适配连为一体以将第一机翼臂和第二机翼臂展开并卡接固连。
6.上述技术方案中，进一步地：所述拖挂车辆包括驾驶舱和机舱；所述机舱安装升降机构；所述升降机构的升降台上停放监控无人机。
7.上述技术方案中，进一步地：所述机舱顶部设有自动仓盖。
8.上述技术方案中，进一步地：所述车载电源整流升压后输出的高压直流电压为430v，所述高压备用电池组的高压直流电压为410～ 420v。
9.上述技术方案中，进一步地：所述系留线缆包括中心的光纤线缆，所述光纤线缆周围同心均匀分布设有若干导线线缆；所述导线线缆外围包裹外护套；相邻导线线缆之间通过隔档单独隔开。
10.上述技术方案中，进一步地：所述监控无人机负载监控设备；所述监控设备包括多光谱成像仪、红外热像仪、摄像头中至少一种。
11.本实用新型与现有技术相比的优点：
12.1、本实用新型车载电源6和高压备用电池组7高压并联供电，无人机续航里程长，无人机蓄能方式多样，可长时间巡航使用；尤其当发电机停止工作后，发电机和电池组之间采用压差供电的方式，可无缝自动切换至蓄电池供电继续巡航使用。
13.2、本实用新型监控无人机1的每个机翼分别具有折叠机构9，机翼可对折折叠收纳，减小无人机占用机舱的空间。
14.3、本实用新型无人机在机舱内收纳，解决了无人机的随车转移问题。
15.4、本实用新型无人机系留线缆8采用光纤传输图像数据，数据传输快速高效；系留线缆供电用的导线线缆之间采用隔档804隔开，防止导线之间纠缠缠绕，结实安全、可靠耐用。
附图说明
16.图1为本实用新型立体结构示意图；
17.图2为本实用新型监控无人机供电连接结构示意图；
18.图3为本实用新型监控无人机机舱内部结构示意图；
19.图4为本实用新型系留线缆纵截面示意图；
20.图5为本实用新型折叠机构的折叠状态示意图；
21.图6为本实用新型折叠机构的展开固定状态示意图；
22.图7为本实用新型自动收放线装置结构原理图。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图1-7，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
24.(参见图1)本实用新型的改进在于：拖挂式车载系留随行监控无人机，包括监控无人机1和拖挂车辆2。所述拖挂车辆2用于运载无人机1和必要的发电设施和必要的蓄电池组。
25.(参见图2)需要说明的是：所述监控无人机1、监控设备101、地面监控站102均为外购件。
26.工作原理为：其中，所述监控无人机1搭载监控设备101，所述监控无人机1通过系留线缆8连接地面监控站102。所述监控设备101 用于获取监控范围内所需信息，以得到图像数据。所述监控无人机1，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；且所拍摄图像数据由系留线缆进行传送。所述地
面监控站102用于显示监控无人机1，并接收和显示图像数据，且处理图像数据以进行地面示警。所述系留线缆8包括光纤线缆。需要补充的是，所述监控无人机1还搭载电源转换电路，电源转换电路采用降压电路用于将高压直流电转换为监控设备所需的低压电路，所述低压直流电连接监控设备供电。
27.本实用新型的改进在于：(如图1、图2所示)所述拖挂车辆2 安装车载发电机5，所述车载发电机5连接车载电源6；所述车载电源6用于将车载发电机5发出的交流电整流升压后输出高压直流电。
28.具体地，所述车载电源6包括整流器和变压器。所述整流器用于将车载发电机5发出的380v交流电转换为直流电，再经过所述变压器用于将380直流电升压转换为430v的高压直流电输出。
29.具体地：车载发电机5通过减震垫和紧固件固定在拖挂车内部，除此以外，拖挂车可以将全部的设备装载到拖挂车内部，实现便捷的运输转场和高效的作业。
30.所述车载发电机5的输出电源由连接电缆引出，连接电缆一端直接连接在车载发电机5的主绕组三相输出端和其他绕组输出端，连接电缆另一端分别连接在地面电连接器的端子上，地面电连接器与控制柜上的电连接器相连，控制柜通过减震垫和紧固件固定在拖挂车底盘平板上方。
31.控制柜安装有电源转换模块，所述电源转换模块包括稳频器、整流器、变压器。稳频器和整流器并联再和变压器串联连接在一起。由整流器将交流电整流成直流电后，经变压器变压升压后，将车载发电机发出的380v交流电整流成430v高压直流电输出。
32.所述拖挂车辆2还安装高压备用电池组7；所述高压备用电池组 7的高压直流电压低于车载电源6整流升压后输出的高压直流电压。高压备用电池组7用于无缝切换替换发电机供电。
33.上述实施例中，进一步地：所述车载电源6整流升压后输出的高压直流电压为430v，所述高压备用电池组7的高压直流电压为410～ 420v。
34.所述车载电源6和高压备用电池组7输出的高压直流电通过系留线缆8并联连接监控无人机1的高压驱动直流电机供电。
35.目的在于：通过无人机1直接安装高压驱动直流电机，高压驱动直流电机直接驱动监控无人机的旋翼高速转动起飞。同时通过无人机安装的电源转换电路，采用降压电路用于将高压直流电转换为监控设备所需的低压电路，为监控设备供电。
36.同时：采用高压供电的方式给无人机供电，功率相同前提下，电压越大，电流越小，系留线缆8越细，系留负载越轻，有效负载越大。使无人机可搭载更多诸如监控设备、喇叭、警灯等有效负载。
37.不仅如此，采用发电机发电和备用电池组并联给无人机供电的方式，且发电机供电电压高于电池组电压，通过他们之间的压差在默认条件下，首选发电机供电；而一旦发电机无法继续工作情况下，发电机原先430v的输出直流电压瞬间降为0；与此同时，与发电机并联供电，且低于发电机输出直流电压410～420v的备用电池组自动实现无缝切换供电，自动、高效、快速地实现对无人机的持续供电，防止无人机意外坠毁的发生，解决无人机的更有保障、更安全、更可靠、更持久的持续供电问题。
38.在此基础上，所述监控无人机1的每个机翼分别具有折叠机构9，折叠机构9用以减
小无人机所占存储空间。
39.(如图5、图6所示)上述实施例中，进一步地：所述折叠机构 9包括在每个机翼臂中间设置，可以将每个机翼臂从中间对折折叠的第一机翼臂901和第二机翼臂902；第一、第二机翼臂折叠连接处分别设有第一、第二卡套(903、904)；第一、第二卡套(903、904) 分别由上、下半圆套体组成，上下半圆那套体通过其套体外的耳板，使用紧固件上下紧固连为一体。所述第一卡套903底端与第二卡套 904底端分别设有的连接板，通过合页905铰接相连；所述第一卡套 903顶端通过销轴组件906转动连接在水平面内360
°
转动的卡臂907；卡臂907上端设有一字型手柄。所述卡臂907臂体纵截面为水平f形结构；所述第二卡套904上端固定设有水平l形卡块909；可以转动的卡臂907的f形卡槽908用于与卡块909卡接适配连为一体以将第一机翼臂901和第二机翼臂902展开并卡接固连。当卡臂907转成 180
°
时，用于将第一机翼臂901和第二机翼臂902展开并卡接固连为一体；当卡臂907转成90
°
时，用于脱开卡块909，将第一机翼臂 901和第二机翼臂902中间分开后折叠对折。
40.(如图3所示)上述实施例中，进一步地：所述拖挂车辆2包括驾驶舱2-1和机舱2-2；采用机舱2-2解决无人机的随车隐藏收纳问题。
41.所述机舱2-2安装升降机构2-3；所述升降机构2-3的升降台2-5 上停放监控无人机1。解决如何方便无人机的出仓问题。
42.凡是能实现升降台2-5升降无人机的结构均适用于本案。具体地，所述升降机构2-3包括升降气缸、升降台2-5。
43.上述实施例中，一步地：所述机舱2-2顶部设有自动仓盖2-6。解决无人机的仓盖自动开启问题。
44.具体地：所述自动仓盖2-6设有卷帘机构，所述卷帘机构包括卷帘、卷帘罩、卷轴、卷轴减速电机、导轨、滚轮。
45.所述卷帘减速电机驱动卷轴转动，所述卷轴包绕卷帘，所述卷帘卷收长度方向左右两侧分别安装若干滚轮，滚轮与导轨滚动摩擦适配，所述导轨沿机舱2-2左右两侧设置，卷帘沿着导轨卷收收放。最大限度减小滚轮与导轨之间摩擦力，增大卷帘之间折叠阻力，从而防止并解决关仓盖时卷帘出现卡顿堆叠问题。
46.(如图4所示)上述实施例中，进一步地：所述系留线缆8包括中心的光纤线缆801，所述光纤线缆801周围同心均匀分布设有若干导线线缆802；所述导线线缆802外围包裹外护套803；相邻导线线缆802之间通过隔档804单独隔开。隔档804用于防止相邻导线线缆 802纠缠缠绕，提高供电安全性。
47.在此基础上，需要说明的是：所述系留线缆8包括自动收放线装置805；所述自动收放线装置805为外购件。
48.(如图7所示)具体实施例：所述自动收放线装置805包括plc、伺服驱动器、伺服电机、卷收轴、张力传感器及无人机飞控。自动收放线装置805与卷扬机的卷扬收放线缆的功能以及结构近似，用于实现系留线缆8的自动收放。
49.所述伺服电机用于控制监控无人机的线缆动作；当监控无人机悬停时，停止运行；当监控无人机升高时，正转放线；监控无人机降低时，反转收线。
50.所述伺服驱动器输入端连接plc输出端，伺服驱动器输出端连接连伺服电机输入端，用于控制伺服电机正反转。
51.所述张力传感器用于感知线缆张力值大小，张力传感器连接plc 输入端。
52.所述无人机飞控用于控制监控无人机的飞行状态，并连接plc输入端。
53.所述plc用于根据张力传感器以及无人机飞控的信息，控制伺服驱动器发出正转、停转、反转指令。plc根据监控无人机无人机飞控传回的飞行高度、速度和加速度以及张力传感器的张力值，控制伺服驱动器发出正转、停转、反转指令。
54.所述上位机系统以电脑或平板或手机为例，用于进行plc的设定。
55.需要说明的是：当系留无人机需要执行任务起飞时，plc接收到无人机飞控发出的脉冲信号，经过d/a数模转换后将信号输出给伺服驱动器，伺服驱动器驱动伺服电机正转实现放线；根据系留无人机的飞行速度，无人机飞控将信号传输给plc，伺服电机的转动速度随着系留无人机的飞行速度而变化，始终带有一定阻尼的放线，使线缆保持在张紧状态。当悬停时，因系留无人机悬停的高度和位置随着外界影响，会有漂移情况，当系留无人机产生位移的时，plc会根据无人机飞控发送的信号通过伺服驱动器执行收放线动作，使线缆在一定力度下时刻保持张紧状态。同理，当系留无人机需要返航降落时，plc 接收无人机飞控信号，将飞控信号输出给伺服驱动器，伺服驱动器驱动电机伺服电机反转实现收线，并且根据系留无人机降落的速度控制收线速度，使线缆在收线的同时还处于张紧状态。如此线缆一直处在张紧状态，避免打结及其它外力影响线缆。当plc无法接收无人机飞控信号时，张力传感器通过感应线缆拉力情况，将信号反馈给plc， plc根据pid控制算法，通过转换器输出信号到伺服驱动器驱动伺服电机正反转实现自动收放线。
56.有关算法具体实施地：所述张力传感器用于感知线缆张力值大小，张力传感器连接plc输入端。当张力值大于阻尼张紧设定值时，伺服电机放线；张力值小于阻尼张紧设定值时，伺服电机收线。张力值等于阻尼张紧设定值时，伺服电机停止收放线。
57.上述实施例中，进一步地：所述监控无人机1负载监控设备101；所述监控设备101包括多光谱成像仪、红外热像仪、摄像头中至少一种。
58.除上述功能外，本实用新型无人机具备随行功能。
59.具体实施时：拖挂车辆看作现有技术cn205353774u公开的主飞行器。只不过在拖挂车辆安装现有技术的第一飞行控制器即可。因此，本实用新型的无人机随行原理以及实现方式具体参见授权公告号 cn205353774u公开的一种伴随拍摄飞行器的无人机航拍系统及其飞行器。本实用新型仅需将现有技术专利cn205353774u公开的技术名称“主飞行器”换成本实用新型的拖挂车辆。实施应用后，地面移动拖挂车辆上安装有gps和rtk差分定位设备，以10mhz的频率通过无线通讯模块向空中的无人机发送地面移动车辆的实时坐标数据，无人机的无线通讯模块接收到此坐标数据后无人机飞控发出指令，控制无人机按照此坐标位置进行飞行，以达到随行的目的。经过测试，目前应用于无线随行的最高时速达到80公里/小时，应用于系留有线随行的最高时速达到60公里/小时。
60.本实用新型的工作原理为：监控无人机1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，监控无人机1通过搭载安装的基于5g通讯的编码器将图像数据转换为光信号，并通过系留线缆8中的光纤传给地面监控站，地面监控站102将光信号转换为数字信号，并通过解码将数字信号显示；地面监控站102显示监控无人机1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。同时，系留线缆8为监控无人机1系留持续供电。
61.通过以上描述可以发现：本实用新型车载电源6和高压备用电池组7高压并联供电，无人机续航里程长，无人机蓄能方式多样，可长时间巡航使用；尤其当发电机停止工作后，发电机和电池组之间采用压差供电的方式，可无缝自动切换至蓄电池供电继续巡航使用。
62.本实用新型监控无人机1的每个机翼分别具有折叠机构9，机翼可对折折叠收纳，减小无人机占用机舱的空间。
63.本实用新型无人机在机舱内收纳，解决了无人机的随车转移问题。
64.本实用新型无人机系留线缆8采用光纤传输图像数据，数据传输快速高效；系留线缆供电用的导线线缆之间采用隔档804隔开，防止导线之间纠缠缠绕，结实安全、可靠耐用。
65.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
66.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。