專利名稱：一種基于3g/4g通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛行控制系統(tǒng)，尤其涉及一種基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線電遙控飛行器在航拍、巡邏、偵察等領(lǐng)域正得到越來越多的應(yīng)用。在無線電遙 控飛行器上加裝可視航拍遙控器，可以為操作者提供身處空中現(xiàn)場(chǎng)般的視覺和操縱感受， 大大提高了航拍等領(lǐng)域的工作效率，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。但是傳統(tǒng)的無線電遙控飛行器通過專用的無線電設(shè)備進(jìn)行遙控，有效控制距離非 常有限。目前，市場(chǎng)上常見的無線電遙控飛行器有效控制距離一般都小于1公里。制造較 大型的飛行器可以裝載功率更大的無線電設(shè)備，有效控制距離可以達(dá)到10 15公里，甚至 更遠(yuǎn)一些，但是較大型的飛行器制造成本很高，更關(guān)鍵的是，遠(yuǎn)距離無線電遙控多個(gè)飛行器 容易造成信號(hào)相互干擾，并且遙控飛行器使用的無線電頻段受到嚴(yán)格控制和監(jiān)管，難以得 到大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。有人提出使用通信衛(wèi)星系統(tǒng)作為信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)裝置來實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的遙控飛行。衛(wèi)星 通信帶寬資源寶貴，租用成本高昂，實(shí)時(shí)視頻信息傳送質(zhì)量難以保證，加之通信終端制造成 本高，重量大，只能應(yīng)用在大型飛行器上，因此，只有軍方等極少數(shù)部門能夠基于通信衛(wèi)星 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的遙控飛行，也難以得到大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。實(shí)際上，除了軍方使用的遙控飛行器外，一般的無線電遙控飛行器都在視距內(nèi)進(jìn) 行遙控，或者事先設(shè)定飛行和工作程序，從而大大影響了其應(yīng)用范圍。目前，世界先進(jìn)國(guó)家都在大力推進(jìn)無人飛行器技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)應(yīng)用，相關(guān)產(chǎn)業(yè) 要想獲得蓬勃發(fā)展，就必須解決以低廉成本實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離并且能夠得到大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的 遙控飛行這一關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的弊端，提供一種基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)，利 用3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)及終端代替?zhèn)鹘y(tǒng)的無線電遙控飛行器所使用的專用無線電遙控設(shè)備，實(shí) 現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的、具有現(xiàn)場(chǎng)感并可大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的遙控飛行。本發(fā)明所述的基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)，包括遙控裝置及接受其遙控 指令的飛行器，所述遙控裝置設(shè)置有指令輸入單元、中央處理單元，所述飛行器設(shè)置有飛行 控制單元，所述遙控裝置與飛行器經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信令交互；所述遙控裝置進(jìn)一步設(shè)置有3G/4G通信單元和顯示輸出單元，其中，所述3G/4G通 信單元用于接收飛行器經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的包含飛行器當(dāng)前所處環(huán)境的影像信息 及飛行器本身狀態(tài)信息的飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，以及，經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)向飛行器發(fā)送 遙控指令；所述顯示輸出單元?jiǎng)t用于顯示輸出經(jīng)中央處理單元處理后的飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)信息； 所述飛行器進(jìn)一步設(shè)置有3G/4G通信終端和影像獲取單元，其中，所述3G/4G通信 終端用于經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)向遙控裝置發(fā)送飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，以及，接收遙控裝置 經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的遙控指令；所述飛行控制單元根據(jù)該接收到的遙控指令調(diào)整飛 行器的飛行狀態(tài)。本發(fā)明所述的基于3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)的遙控飛行系統(tǒng)中，所述遙控裝置內(nèi)進(jìn)一步設(shè) 置有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)經(jīng)中央處理單元處理后的飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)信 肩、ο本發(fā)明所述的基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)中，所述飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)信息 還包括飛行器航速、航向、飛行器高度、風(fēng)向、風(fēng)力、溫度、濕度信息。
本發(fā)明所述的基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)中，所述影像獲取單元為攝像 機(jī)，該攝像機(jī)具有可以與3G/4G通信終端對(duì)接的數(shù)據(jù)接口。本發(fā)明所述的基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)中，所述顯示輸出單元為顯示 器。所述指令輸入單元為鍵盤、鼠標(biāo)或操縱桿。本發(fā)明所述基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)中，飛行器通過3G/4G通信終端 和網(wǎng)絡(luò)，把影像獲取單元獲取的影像信息實(shí)時(shí)傳送到遙控裝置上，并通過遙控裝置的顯示 輸出單元展現(xiàn)給操作者，令操作者有身處現(xiàn)場(chǎng)般的視覺感受；操作者可以根據(jù)其所觀察到 的場(chǎng)景，通過遙控裝置的指令輸入單元向飛行器發(fā)出控制指令，這些指令通過3G/4G通信 網(wǎng)絡(luò)傳送到飛行器上，被飛行控制單元加以執(zhí)行。本發(fā)明所述基于3G/4G通信技術(shù)的遙控 飛行系統(tǒng)利用3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)和終端，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的無線電遙控飛行器所使用的專用無線電 遙控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的、具有現(xiàn)場(chǎng)感并可得到大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的遙控飛行。


圖1為本發(fā)明所述基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文 字能夠據(jù)以實(shí)施。本發(fā)明所述的基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)，不僅適用于當(dāng)前廣泛使用的 3G通信網(wǎng)絡(luò)，同樣適用于目前研發(fā)中的4G通信網(wǎng)絡(luò)。如圖1所示，所述基于3G/4G通信技 術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)包括遙控裝置、飛行器、以及為二者之間提供信令交互服務(wù)的3G/4G通 信網(wǎng)絡(luò)。所述遙控裝置包括指令輸入單元、中央處理單元，以及增加設(shè)置的3G/4G通信單 元、顯示輸出單元。其中，所述指令輸入單元用于輸入對(duì)飛行器的控制指令，該指令輸入單元可為鍵 盤、鼠標(biāo)或操縱桿等具有信息輸入功能的設(shè)備。所述中央處理單元為具有數(shù)據(jù)處理功能的裝置，該中央處理單元可對(duì)指令輸入單 元輸入的控制指令、3G/4G通信單元接收到的飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)信息、以及需要在顯示輸出單 元進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以適應(yīng)各單元對(duì)數(shù)據(jù)的不同要求。
所述3G/4G通信單元用于接收飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，該飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息 包括飛行器當(dāng)前所處環(huán)境的影像信息，還可包含飛行器的航速、航向、飛行器所處的高度、 當(dāng)前風(fēng)向、風(fēng)力、溫度、濕度等信息。所述飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息由飛行器經(jīng)由3G/4G通信 網(wǎng)絡(luò)發(fā)出。所述3G/4G通信單元還用于向飛行器發(fā)送遙控指令，該遙控指令由指令輸入單元 輸入，經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)出。所述顯示輸出單元用于顯示輸出飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，所述飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài) 信息由3G/4G通信單元接收并被中央處理單元轉(zhuǎn)換為顯示輸出單元匹配的數(shù)據(jù)格式。所述 顯示輸出單元可為顯示器等具備圖像輸出功能的裝置。所述的遙控裝置中，還可進(jìn)一步增加設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存 儲(chǔ)經(jīng)中央處理單元處理后的飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，以備后續(xù)調(diào)用查詢。本發(fā)明是基于3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)而進(jìn)行飛行器與遙控裝置之間的信令交互，因此， 在飛行器中也對(duì)應(yīng)設(shè)置了 3G/4G通信終端。如圖1所示，所述飛行器包括飛行控制單元、3G/4G通信終端、影像獲取單元。其中，所述飛行控制單元用于接收控制指令并根據(jù)該控制指令調(diào)整飛行器的飛行 狀態(tài)，所述控制指令即為3G/4G通信終端接收到的遙控裝置發(fā)出的遙控指令。所述3G/4G通信終端用于接收遙控裝置經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的遙控指令，并 將該遙控指令轉(zhuǎn)發(fā)至飛行控制單元；同時(shí)，所述3G/4G通信終端還經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)向遙 控裝置發(fā)送飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。這里所述的飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)信息包括了飛行器當(dāng)前所 處環(huán)境的影像信息以及飛行器的航速、航向、飛行器所處的高度、當(dāng)前風(fēng)向、風(fēng)力、溫度、濕 度等{曰息。前述飛行器當(dāng)前所處環(huán)境的影像信息由本發(fā)明中增加設(shè)置的影像獲取單元獲取， 該影像獲取單元為具有可以與3G/4G通信終端對(duì)接的數(shù)據(jù)接口的攝像機(jī)。本發(fā)明所述的基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)中，充分應(yīng)用了 3G/4G通信技 術(shù)對(duì)于多媒體數(shù)據(jù)傳輸速度快的優(yōu)點(diǎn)，使得位于遠(yuǎn)端的遙控裝置使用者可自顯示輸出單元 上得到飛行器上影像獲取單元獲取的飛行器當(dāng)前所處環(huán)境的影像信息，并進(jìn)而可適時(shí)發(fā)出 調(diào)整飛行狀態(tài)的遙控指令。下面以一實(shí)例來進(jìn)一步說明本發(fā)明所述的基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)。所述實(shí)例為遙控城市監(jiān)控飛艇，包括飛艇和控制臺(tái)。飛艇為定制的小型無人飛艇，裝備有電源，電動(dòng)引擎和3G通信終端，并加裝提供了控制接口的飛行控制系統(tǒng)和云臺(tái)攝像系統(tǒng)。飛艇總質(zhì)量< 15kg，艇殼可以容納于一個(gè) 4m(長(zhǎng))X3m(寬)X2m(高)的空間內(nèi)(差不多相當(dāng)于一部面包車)，充氦氣，最大飛行速 度可以達(dá)到100km/h，抗風(fēng)能力可達(dá)6級(jí)，飛行高度0 300m，持續(xù)高速(> 60km/h)飛行 時(shí)間可以達(dá)到3小時(shí)，待機(jī)(留空但無飛行任務(wù))時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)1周。3G通信終端為定制 的WCDMA3G手機(jī)主板(留有與飛行控制系統(tǒng)和云臺(tái)攝像系統(tǒng)對(duì)接的端口)，使用Android應(yīng) 用平臺(tái)，安裝專為超遠(yuǎn)距離遙控飛行而開發(fā)的(控制臺(tái)端的Mndroid應(yīng)用程序。該程序接 收攝像系統(tǒng)拍攝的視頻信息，通過3G通信網(wǎng)絡(luò)(中國(guó)聯(lián)通的WCDMA網(wǎng)絡(luò))把視頻信息傳送 給控制臺(tái)，并接受控制臺(tái)發(fā)出的控制指令，調(diào)用飛行控制系統(tǒng)和云臺(tái)攝像系統(tǒng)的相關(guān)控制 接口。
控制臺(tái)是一臺(tái)加裝了 3G通信網(wǎng)卡的PC，使用Windows操作系統(tǒng)，安裝專為超遠(yuǎn)距 離遙控飛行而開發(fā)的(控制臺(tái)端的)Windows應(yīng)用程序。運(yùn)行該應(yīng)用程序，將在Windows桌 面上產(chǎn)生一組遙控飛行用戶界面，包括場(chǎng)景顯示窗口和控制面板窗口，通過場(chǎng)景顯示窗口 向操作者實(shí)時(shí)展現(xiàn)3G通信網(wǎng)卡接收到的、由飛艇攝像系統(tǒng)所拍攝的視頻信息，并通過控制 面板接收操作者的控制指令，通過3G通信網(wǎng)卡發(fā)送到飛艇。在面積為IOkmX IOkm的城市上空部署一艘這樣的飛艇，可以在5分鐘內(nèi)到達(dá)城市 中的任何一個(gè)地點(diǎn)，把現(xiàn)場(chǎng)信息實(shí)時(shí)傳送回控制臺(tái)。部署更多的飛艇，可以監(jiān)控更大的區(qū) 域，達(dá)到更快的反應(yīng)速度，并且有更強(qiáng)的并發(fā)事件應(yīng)對(duì)能力，在大城市的交通管理、新聞采 錄、救災(zāi)反恐方面有巨大的應(yīng)用前景。相較于現(xiàn)有技術(shù)中的無線電遙控飛行器，本發(fā)明所述基于3G/4G通信技術(shù)的遙控 飛行系統(tǒng)具有如下明顯優(yōu)勢(shì)1.超遠(yuǎn)的控制距離。理論上，只要是3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋到的區(qū)域，都可以對(duì)飛行 器進(jìn)行有效的遙控，例如，操作者可以在北京的控制臺(tái)上遙控位于廣州的飛行器。
2.具有現(xiàn)場(chǎng)感的遙控模式幫助操作者發(fā)出更加準(zhǔn)確的飛行控制指令。傳統(tǒng)的無線 電遙控飛行器在視距內(nèi)控制，操作者必須要仔細(xì)觀察數(shù)百米外飛行器的姿態(tài)，判斷飛行器 的位置、速度，才能避免發(fā)出錯(cuò)誤的控制指令，這對(duì)于普通人而言有很大難度?；诒景l(fā)明 所提出的遙控飛行系統(tǒng)，操作者可以同步觀察到飛行器所能“觀察”到的場(chǎng)景，令其有身處 現(xiàn)場(chǎng)般的視覺和操縱感受，普通人也能夠隨心所欲的控制飛行器。3.制造和使用成本低廉。無論是通信終端的制造或者采購(gòu)成本，還是通信費(fèi)用，都 相對(duì)低廉，完全能夠滿足大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的要求。4.可對(duì)大量飛行器同時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙控，不受無線電頻段控制和監(jiān)管的約束，這 對(duì)于大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用也是至關(guān)重要的。盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列 運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地 實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限 于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
權(quán)利要求
一種基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)，包括遙控裝置及接受其遙控指令的飛行器，所述遙控裝置設(shè)置有指令輸入單元、中央處理單元，所述飛行器設(shè)置有飛行控制單元，其特征在于，所述遙控裝置與飛行器經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信令交互；所述遙控裝置進(jìn)一步設(shè)置有3G/4G通信單元和顯示輸出單元，其中，所述3G/4G通信單元用于接收飛行器經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的包含飛行器當(dāng)前所處環(huán)境的影像信息及飛行器本身狀態(tài)信息的飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，以及，經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)向飛行器發(fā)送遙控指令；所述顯示輸出單元?jiǎng)t用于顯示輸出經(jīng)中央處理單元處理后的飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)信息；所述飛行器進(jìn)一步設(shè)置有3G/4G通信終端和影像獲取單元，其中，所述3G/4G通信終端用于經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)向遙控裝置發(fā)送飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，以及，接收遙控裝置經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的遙控指令；所述飛行控制單元根據(jù)該接收到的遙控指令調(diào)整飛行器的飛行狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)，其特征在于，所述遙控裝 置內(nèi)進(jìn)一步設(shè)置有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)經(jīng)中央處理單元處理后的飛行 器實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。
3.如權(quán)利要求2所述的基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行器 實(shí)時(shí)狀態(tài)信息還包括飛行器航速、航向、飛行器高度、風(fēng)向、風(fēng)力、溫度、濕度信息。
4.如權(quán)利要求2所述的基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)，其特征在于，所述影像獲 取單元為攝像機(jī)，該攝像機(jī)具有可以與3G/4G通信終端對(duì)接的數(shù)據(jù)接口。
5.如權(quán)利要求2所述的基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示輸 出單元為顯示器。
6.如權(quán)利要求2所述的基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)，其特征在于，所述指令輸 入單元為鍵盤、鼠標(biāo)或操縱桿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)，包括遙控裝置及接受其遙控指令的飛行器，所述遙控裝置與飛行器經(jīng)由3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信令交互；所述遙控裝置進(jìn)一步設(shè)置有與飛行器進(jìn)行通信的3G/4G通信單元和輸出包含飛行器當(dāng)前所處環(huán)境的影像信息及飛行器本身狀態(tài)信息的飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)信息的顯示輸出單元；所述飛行器進(jìn)一步設(shè)置有與遙控裝置進(jìn)行通信的3G/4G通信終端和獲取飛行器當(dāng)前所處環(huán)境的影像信息的影像獲取單元。本發(fā)明所述基于3G/4G通信技術(shù)的遙控飛行系統(tǒng)利用3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)和終端，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的無線電遙控飛行器所使用的專用無線電遙控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的、具有現(xiàn)場(chǎng)感并可得到大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的遙控飛行。
文檔編號(hào)G08C17/02GK101819711SQ20101013200
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者曹蕤 申請(qǐng)人:曹蕤