一种无人机机巢及多功能灯杆的制作方法

1.本实用新型属于无人机配套设备相关领域，更具体地，涉及一种无人机机巢及多功能灯杆。


背景技术：

2.目前工业级无人机具备广阔的应用前景，但是对于铁路工程及其他大型工程领域的工业级无人机应用仍处于起步阶段。其主要原因包括：常见的工业级无人机均采用gps-pnt信号为主的定位技术，在应用中可能出现信号不稳定导致的定位误差增大情况；现有系统主要采用了地面无线电基站或移动通信信号传递飞行参数和控制指令，测控半径有限，特别是在野外地区、海外工程、应急抢险、地质条件恶劣等特征等恶劣环境工作场景下，地面通信极为困难；以及现有系统的多源传感器集成采集能力不足，等等。
3.检索发现，现有技术中已经提出了一些基于北斗导航系统的无人机方案，譬如cn201820476136.3、cn202010376211.0、cn2020108411252等。然而，进一步的研究表明，上述现有技术并非针对工业级无人机的应用情况，特别是对铁路工程及其他大型工程领域的应用场景极少。更具体进行分析的话，一方面，在这类恶劣环境的应用场合下，无人机有时会执行较远距离的巡查任务，或遇到恶劣天气难以返回，或因电池电量问题来回折返，影响无人机工作效率，所以建立无人机机巢就变得尤为重要。另一方面，路灯是较为常见的一种交通附属设备，在铁路工程及其他大型工程也广泛得到使用，有路的地方都可以装路灯。在此情况下，如何使路灯灯杆发挥更大的空间价值和数量优势就变成了一个有意义的议题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于提供一种无人机机巢及其多功能灯杆，其通过充分结合北斗定位无人机自身的通讯特点及铁路工程及其他大型工程场景下的无人机机巢降落需求，对路灯灯杆的整体组成尤其是所集成的无人机机巢内部构造及设置方式等多个方面做出针对性设计和改进，相应不仅可以同时顺利实现北斗定位无人机的寄留降落和能源补给功能，而且能够更好地发挥北斗高精度定位、无人机安全降落及寄留性能，同时具备结构紧凑、便于操控和环境适用性强等优点。
5.为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种无人机机巢，其特征在于，该无人机机巢包括舱体、升降平台和回中器，其中：
6.所述舱体是由六面舱盖共同围成的箱型体构造，并且它的上方舱盖为开合门结构，前后舱盖为钥匙开锁式门结构，其他舱盖封闭；
7.所述升降平台设置在所述舱体的内部上侧，当无人机经由所述上方舱盖进入舱体内部且由所述回中器固定至中央位置后，其用于对无人机执行上下起降。
8.作为进一步优选地，该无人机机巢还包括充电装置、摄像头和风速传感器，其中所述充电装置固定设置在所述舱体的内部下侧，并且配备有多个接口，其中至少一个双向接口用于交流电源相连，并将其转换为直流电给无人机充电及作为无人机机巢的工作电源，
其他接口用于连接双向备用电源；
9.所述摄像头用于对无人机机巢的周围环境进行图像拍摄，所述风速传感器用于对无人机机巢附近的风速进行监测。
10.作为进一步优选地，所述舱体的内部设置有温湿度检测器，并且配备相应的温湿度调节元件。
11.作为进一步优选地，所述舱体的内部集成有北斗定位盒。
12.作为进一步优选地，所述舱体的内部还设置有5g移动信号基站盒，并可通过光纤接入前端设备互联。
13.作为进一步优选地，所述舱体的外壁设置有散热结构，同时在外部还安装有雷电防护器和多个警示灯。
14.作为进一步优选地，所述无人机机巢的各个组件均采用模块化结构。
15.按照本实用新型的另一方面，还提供了相应的多功能灯杆，其特征在于，该灯杆包括杆身和固定其上的上述无人机机巢。
16.作为进一步优选地，所述无人机机巢通过安装底座可拆卸地固定在所述杆身上。
17.作为进一步优选地，所述安装底座包括由金属片首尾相连组成的向上敞开盒式结构，并且在底部四周采用朝向杆身延伸连接的多个三角筋进行加固。
18.作为进一步优选地，所述多功能灯杆设置于铁路工程及其他大型工程的交通路线。
19.总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
20.(1)本实用新型通过对无人机机巢内部构造及设置方式等作出针对性设计，可以以结构紧凑、稳固可靠、安全性好的方式同时解决无人机在复杂工况环境下的定点寄留和能源补给问题，并且适于更好地发挥北斗高精度定位功能，同时具备便于设备改造、适应性强和便于安装维护等优点；
21.(2)本实用新型在安装过程中可以更为便利地执行包括周边环境信息、风速信息等多因素的检测操作，同时还能在舱体内外部根据需要设置雷电防护器、温湿度检测器、5g微基站等元件，相应更好地实现多功能的无人机机巢灯杆应用；
22.(3)本实用新型的多功能灯杆使得无人机能够更快速精准地找到就近机巢迫降或中转，更好地发挥北斗定位无人机的rdss短报文通讯优势；为无人机提供避难场所，无人机出现紧急故障时可为无人机提供迫降场所，无人执行较远飞行任务时还可作为无人机的能源补给站，因而在譬如铁路工程及其他大型工程的复杂环境下也能确保无人机作业的安全性和稳定性。
附图说明
23.图1为本实用新型所设计的无人机机巢的结构示意图；
24.图2a为按照本实用新型的安装底座的结构立体图；
25.图2b为按照本实用新型的安装底部的结构侧视图；
26.图3是本实用新型所设计的多功能灯杆的整体组成结构分解示意图；
27.在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
28.1-杆身2-安装底座3-无人机机巢21-金属片22-三角筋31-舱体32-升降平台33-北斗定位无人机311-上方舱盖312-前舱盖
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.图3是本实用新型所设计的多功能灯杆的整体组成结构分解示意图，如图3中所示，该多功能灯杆主要包括杆身1、安装底座2，以及通过安装底座2可直接承载杆身顶端且起到无人机寄留装置及能源补给站功能的无人机机巢3等组件。下面将结合图1和图2a、2b来分别更为具体地解释说明。
31.如图1中所示，该无人机机巢3整体可拆卸地固定于安装底座2内，并包括舱体31、升降平台32、回中器等基本组件，此外还可以包括充电装置、摄像头和风速传感器等(图中未具体显示)组件。
32.更具体地，所述舱体31是由六面舱盖共同围成的箱型体构造，并且它的上方舱盖311为开合门结构，前舱盖312(和后舱盖)为钥匙开锁式门结构，其他舱盖封闭；升降平台32设置在所述舱体的内部上侧，当无人机经由所述上方舱盖311进入舱体内部且由回中器固定至中央位置后，其用于对无人机执行上下起降。
33.此外，在舱体的内部对多个功能组件进行了布置设计。充电装置譬如可固定设置在所述舱体的内部下侧，并且配备有多个接口，其中至少一个双向接口用于与灯杆自身配备的交流电源相连，并将其转换为直流电给无人机充电及作为无人机机巢的工作电源，其他接口用于连接双向备用电源。摄像头用于对无人机机巢的周围环境进行图像拍摄，风速传感器用于对无人机机巢附近的风速进行监测；此外，所述舱体的内部还集成安装有北斗定位盒。
34.如图2a和2b所示，对于布置在杆身顶部的安装底座2而言，其包括由金属片21首尾相连组成的向上敞开盒式结构，并且在底部四周优选采用朝向杆身延伸连接的多个三角筋22进行加固。此外，对于杆身而言，其优选可采用三竖杆 横杆的内部结构设计，相应在提高结构强度的同时便于无人机机巢的集成安装。
35.按照本实用新型的一个优选实施例，所述舱体的内部优选设置有温湿度检测器，并且配备相应的温湿度调节元件。此外，所述舱体的外壁设置有散热结构，同时在外部还优选安装有雷电防护器和多个警示灯。
36.按照本实用新型的另一优选实施例，该灯杆除了可以配置5g微基站之外，还可以附加搭载智慧照明、智能安防摄像头、环境气象监测传感器、信息发布大屏、地基增强站，并譬如通过专网光纤接入政务云，实现前端设备互联。相应地，可进一步利用灯光、5g微基站、环境气象监测传感器，对周边环境进行检测，实时上传环境数据，为中心调度系统提供数据支撑。
37.下面将更为具体地解释按照本实用新型的多功能灯杆的应用原理。
38.如同本领域所熟知地，基于北斗pnt的实时高精度定位技术可适用于工业级无人机来实现基于单北斗信号源的定位，通过综合采用4g/5g、天通通信卫星以及北斗短报文的
综合通信链路集成化设备，可实现在200公里以上半径范围内的广域实时通信能力。然而，对于铁路工程及其他大型工程领域这类的复杂应用场景，无人机有时会执行较远距离的巡查任务，或遇到恶劣天气难以返回，或因电池电量问题来回折返，影响无人机工作效率，所以建立无人机机巢就变得尤为重要。
39.针对无人机因来回折返或因恶劣天气迫降保护等典型问题，本实用新型充分结合北斗定位无人机自身的通讯特点及铁路工程及其他大型工程场景下的无人机机巢降落需求，对路灯灯杆的整体组成尤其是所集成的无人机机巢内部构造及设置方式等多个方面做出针对性设计，相应形成一个多功能灯杆，既充分利用了路灯灯杆的空间价值也使北斗定位无人机的优势进一步得到发挥。
40.当需要对无人机执行停靠时，摄像头、风速传感器分别获取机巢周围环境的图像及风速数据，并由北斗定位盒进行定位；无人机通过自身配置的数据模块，距离最近的机巢自行前往。当无人机到达机巢后，通过升降平台、回中器的操作，可确保安全、准确地进入到机巢内部寄留。
41.而当需要对无人机进行充电时，舱体内部的多接口既可通过灯杆自身配备的交流电源相连，并将其转换为直流电给无人机充电及作为无人机机巢的工作电源，同时还可以连接双向备用电源，譬如维持装置工作至少30分钟，并在必要时为无人机进行充电。
42.按照本实用新型的多功能灯杆主要具备以下特点：无人机机巢采用防拆除、防移动、防雷电的加强结构设计，将其与路灯杆相关联，同时可具备防水、防潮、恒温性能。它的内部使用模块化设计，方便后期维护。无人机机巢具备独立应急电源，即使路灯突然出现断电情况，也能保证无人机机巢的正常使用，为无人机安全降落和执行任务的安全性保驾护航。此外，无人机机巢还具备为无人机自动充电功能，充分保障无人机续航能力。
43.综上，按照本实用新型的多功能灯杆使得无人机能够更快速精准地找到就近机巢迫降或中转，更好地发挥北斗定位无人机的rdss短报文通讯优势；为无人机提供避难场所，无人机出现紧急故障时可为无人机提供迫降场所，无人执行较远飞行任务时还可作为无人机的能源补给站，因而在譬如铁路工程及其他大型工程的复杂环境下也能确保无人机作业的安全性和稳定性。
44.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。