一种基于分布式无人机基站的物流无人机系统的制作方法

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种基于分布式无人机基站的物流无人机系统。

背景技术：

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作，与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务，无人机按应用领域，可分为军用与民用，军用方面，无人机分为侦察机和靶机，民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需，目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

现有的无人机应用越来越广泛，随着无人机的小型化和轻量化，无人机在物流方面发挥作用也成为了可能。当前，各大物流厂商都在尝试通过无人机向城市、偏远地区送货，然而现有的无人机由于电池容量有限，导致现在无人机的滞空时间与通信距离都较短。这极大地限制了无人机在物流方面的应用，此外，由于无人机的续航、载重限制。在物流中其只能扮演最后一公里的角色。而这一过程中的起飞和降落，仍然需要飞手来完成，而培养、雇佣一名熟练的飞手，具有较高的成本，基于以上原因，物流无人机还仅仅存于一种探索阶段，未大规模应用，随着无人机基站（即大规模部署可以供无人机自行降落，进行能源的补充，并且与上方的通信系统共同为无人机进行续航与通信中继的基站）概念的提出（如类似于专利cn201710691319.7中构想的），一种基于分布式无人机基站的物流无人机的应用成为了可能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于分布式无人机基站的物流无人机系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于分布式无人机基站的物流无人机系统，包括无人机系统，所述无人机系统主要由无人机和地面基站系统组成，所述无人机的内部固定设有能源模块、信号传输模块、任务调度模块、功能模块、飞控模块和数据链模块，所述无人机的机身顶部固定设有太阳能电池板，所述功能模块包括载荷系统和身份表明系统、视频成像系统、高功率雷达系统和定位导航系统。

优选的，所述无人机通过信号传输模块和数据链模块无线连接于地面基站系统，所述地面基站系统包含有机电站、供电站、能源站、通信站、操控站和存放库，所述无人机的无人机构型为可垂直起降的固定翼无人机、多旋翼无人机等。

优选的，所述能源模块易拆卸可更换。

优选的，所述能源模块电性连接于信号传输模块、任务调度模块、功能模块、飞控模块和数据链模块。

优选的，所述载荷系统主要由吊舱组成，并且载荷系统位于无人机的腹部底端。

优选的，所述身份表明系统包括自身识别码和任务信息。

优选的，所述视频成像系统包括有可摇摆倾斜、带有陀螺仪稳定的转台。

优选的，所述高功率雷达系统包括有高功率雷达和电控系统。

优选的，所述定位导航系统为北斗卫星导航系统、gps导航系统、差分gps导航系统或伽利略导航系统等。

1、本发明中，通过飞控模块使得无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有着很大的提高作用，同时信号传输模块和数据链模块可以提高无人机的通信距离。

2、本发明中，通过数据链系统可以保证对遥控指令的准确传输，以及无人机接收、发送信息的实时性和可靠性，以保证信息反馈的及时有效性和顺利、准确的完成任务。

3、本发明中，通过载荷系统能够适应不同体积、不同规格的物流货物，提高物流货物的实用性和通用性，并且通过身份表明系统可以由基站最终确认该无人机的当前位置、自身状态、以及任务信息，方便追踪物流的具体状态。

4、本发明中，通过地面基站系统即大量部署在城市中的无人机基站，主要负责引导无人机的降落，对无人机的能源模块进行补充（如充电，更换电池，更换能量块等等），对无人机的通信进行转发中继，平时机库内亦会存放一定量的备用无人机，可以及时接替出故障的无人机或者在突发事件时快速反应派出无人机执行任务。

5、本发明中，通过调度模块可以组织无人机执行多种任务，如当一个无人机能量消耗殆尽或出现故障时，选择最近平台降落，将货物交付另一架无人机，不影响货物运输，通过无人机起降，调度完全自动化，平时可以停靠到基站上处于待命状态，无人机的载具属性保证了系统还具有更多的拓展空间。

附图说明

图1是本发明无人机系统模块图。

图中：1-无人机系统、2-无人机、3-地面基站系统、4-能源模块、5-信号传输模块、6-任务调度模块、7-功能模块、8-飞控模块、9-数据链模块、11-载荷系统、12-身份表明系统、13-视频成像系统、14-高功率雷达系统、15-定位导航系统。

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。

本发明提供一种技术方案：

一种基于分布式无人机基站的物流无人机系统，包括无人机系统1，无人机系统主要由无人机2和地面基站系统3组成，通过地面基站系统3即大量部署在城市中的无人机基站，主要负责引导无人机2的降落，对无人机2的能源模块4进行补充（如充电，更换电池，更换能量块等等），对无人机的通信进行转发中继，平时机库内亦会存放一定量的备用无人机2，可以及时接替出故障的无人机2或者在突发事件时快速反应派出无人机2执行任务，无人机2的内部固定设有能源模块4、信号传输模块5、任务调度模块6（通过调度模块6可以组织无人机2执行多种任务，如当一个无人机2能量消耗殆尽或出现故障时，选择最近平台降落，将货物交付另一架无人机2，不影响货物运输，通过无人机2起降、调度完全自动化，平时可以停靠到基站上处于待命状态，无人机2的载具属性保证了系统还具有更多的拓展空间）、功能模块7、飞控模块8（通过飞控模块8使得无人机2的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有着很大的提高作用）和数据链模块9，通过信号传输模块5和数据链模块9可以提高无人机2的通信距离，功能模块7包括载荷系统11、身份表明系统12、视频成像系统13、高功率雷达系统14和定位导航系统15，通过载荷系统11能够适应不同体积、不同规格的物流货物，身份表明系统12可以精确得知当前无人机状态，对物流运输情况进行精确追踪。

本无人机系统1主要由无人机2和地面基站系统3组成，地面基站系统3即大量部署在城市中的无人机基站，主要负责引导无人机2的降落，对无人机2的能源模块4进行补充（如充电，更换电池，更换能量块等等），对无人机2的通信进行转发中继，平时机库内亦会存放一定量的备用无人机2，可以及时接替出故障的无人机2或者在突发事件时快速反应派出无人机2执行任务，无人机2包括能源模块4，信号传输模块5，任务调度模块6与功能模块7，能源模块4即为无人机2提供能量的模块，能量提供主要可以为电池或者燃油，酒精等等，为整个无人机系统1提供电力与能量的支持，信号传输模块5主要负责建立无人机2与无人机2之间，无人机2与控制中心之间的交互，无人机2之间位置相近的时候采用蓝牙或2.4g信号通信，较远的时候通过无人机基站作为通信中继节点进行信号的中继，任务调度模块6一方面负责为无人机2执行前往目的地，返航等操作提供具体的路线规划，避障等，另一方面负责将为多无人机2协作执行任务进行具体的调度规划，进行路线规划时在高度较低的时候路线规划类似于现有的车辆规划，执行任务高度较高的时候可以进行直线规划。另外，无人机2在路径规划的过程中亦应该同时考虑禁航区等问题，在所需执行任务距离较长时，利用基站作为续航中继节点进行长距离机动，当突发时间发生时，距离发生地最近的无人机2首先进行机动，当需要多架无人机2支援时，远距离无人机2进行调度，此外，无人机2应该具备短距离近场通信设备，便于近距离的协作与任务交接功能，功能模块7即负责在执行任务的时候具体实现的模块，可以包括但不仅限于以下系统：载荷系统11，主要为吊舱等组成,可以有相关机械装置或吸附装置将货物送入吊舱，负责承载物流运送的具体货物，载荷系统11应该能适应不同体积、不同规格的物流货物，身份表明系统12：包括自身识别码、任务信息等，可以采用nb-iot技术与地面上基站网络通讯，通过基站可以最终到该无人机的当前位置、自身状态、以及任务信息，方便追踪物流的具体状态。

应用场景如下：向偏远山区a送货，一直是快递公司b很头疼的事情，从最近的快递转运点到该山区，通过汽车走山路需要花费40分钟，同时该山区有多个行政村分布比较分散，平时用汽车运输，每个投递点都跑一遍，绕来绕去可能有两百多公里，路途远，时间上来不及，投递成本非常高，而且每个行政村一天可能只能到达一次，快递不能及时的送达村民手中。

采用本专利的无人机平台系统后，可以在沿线部署多个平台，快递到达既可以依据目的地精确向指定行政村投放，由于无人机具有无视地形的优势，通过无人机航路，仅需要15分钟即可到达目的地，这样一来，快递运送的时间成本和人力成本大大降低。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。