机载测向定位装置、测向定位终端、无人飞行器和测向定位系统的制作方法

本实用新型涉及无线电监测测向技术领域，尤其涉及一种机载测向定位装置、测向定位终端、无人飞行器和测向定位系统。

背景技术：

测向定位装置是无线电管理、广播电视等部门在执行频谱管理、干扰信号排查等任务时使用的重要监测工具。目前，常用设备形式可分为固定式、车载式、手持式等几种。固定式设备通常是建造在较高的铁塔上，其监测范围有限，设备昂贵维护、成本较高；车载式设备虽然扩大了移动范围，但是在具有众多建筑物的复杂城市环境中会降低监测测向的虚拟门限，而且在山林等复杂地形条件下，由于机动车辆难以通过，容易存在监测盲区；手持式设备通常性能较低，单次监测测向时间长、精度低，监测突发信号较为困难。另外，现有无线电测向定位装置还存在着例如功能单一、设备集成度不高，平台装载困难、管理终端使用不便、监测频段窄、实时带宽小等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了机载测向定位装置、测向定位终端、无人飞行器和测向定位系统。

首先，根据本实用新型的第一方面，它提供了一种机载测向定位装置，所述机载测向定位装置被设置成可拆卸地安装到无人飞行器上，并且包括：

信号采集模块，其用于采集在所述无人飞行器的飞行区域内的无线电信号；

处理器，其与所述信号采集模块相连，用于处理所采集的无线电信号以形成无线电数据信息；以及

无线通信模块，其与所述处理器相连，并且与位于监控侧的测向定位终端进行无线通信来收发数据信息，所述数据信息包括所述无线电数据信息。

在根据本实用新型的机载测向定位装置中，可选地，所述机载测向定位装置还包括：

姿态传感器，其具有陀螺仪、加速度计、地磁场传感器、卫星定位模块中的一个或多个，并与所述处理器相连以将其采集的数据作为所述数据信息的一部分；和/或

电源接口，其用于连接所述无人飞行器上的电源来向所述机载测向定位装置提供电能。

在根据本实用新型的机载测向定位装置中，可选地，所述信号采集模块包括测向天线，所述处理器包括中心处理器和信号处理器，所述信号处理器与所述中心处理器和所述测向天线的输出端相连；和/或

所述无线通信模块包括wifi全向天线和wifi模块，所述wifi模块通过所述wifi全向天线与所述测向定位终端进行无线通信。

在根据本实用新型的机载测向定位装置中，可选地，所述信号处理器是测量范围为-160dbm～+20dbm的处理器，其用于对频段范围为9khz～6ghz的无线电信号进行分析处理，所述分析处理包括实时频谱分析、流式捕获和数据处理；和/或所述中心处理器设置有usb接口、hdmi接口和/或用于连接天线的天线接口，所述信号处理器设置有usb接口和/或用于连接天线的天线接口。

在根据本实用新型的机载测向定位装置中，可选地，所述中心处理器经由usb接口使用usb线缆与所述信号处理器的usb接口相连，和/或经由usb接口使用usb线缆转串口线缆与所述wifi模块相连，和/或经由usb接口使用usb线缆转串口线缆与所述姿态传感器相连。

在根据本实用新型的机载测向定位装置中，可选地，所述测向天线是覆盖频段范围为30mhz～1ghz的分段环形定向天线。

其次，根据本实用新型的第二方面，它提供了一种测向定位终端，其包括：

无线模块，其用于与如以上任一项所述的机载测向定位装置中的无线通信模块进行无线通信来收发数据信息；以及

处理器，其与所述无线模块相连，用于控制在无人飞行器的飞行区域内的无线电信号采集，和/或用于处理所收到的所述数据信息。

在根据本实用新型的测向定位终端中，可选地，所述测向定位终端包括移动通信终端，并且所述测向定位终端被设置成具有以下一个或多个模块：

参数设置模块，其与所述处理器相连，用于进行参数的设置，所述参数包括无线电信号的频率、带宽、步长、采样速率；

功能选择模块，其与所述处理器相连，用于进行功能的选择，所述功能包括所述无线通信的连接或断开、测向定位的开启、暂停或关闭、与所述机载测向定位装置中的所述处理器相连接口的打开或关闭、测向定位终端的关机或重启；

矢量图显示模块，其与所述处理器相连，用于显示所述飞行区域的一部分或全部的矢量图；

交汇定位模块，其与所述处理器相连，用于确定并显示所采集的无线电信号的干扰信号源的分布区域；

频谱监测模块，其与所述处理器相连，用于显示所采集的无线电信号的频谱；

电子罗盘模块，其与所述处理器相连，用于显示所采集的无线电信号最大值的幅度和方位角、统计最大电平出现次数、查看任务；

数据输出模块，其与所述处理器相连，用于向所述测向定位终端的外部输出数据。

另外，根据本实用新型的第三方面，它还提供了一种无人飞行器，所述无人飞行器上装设有如以上任一项所述的机载测向定位装置。

另外，根据本实用新型的第四方面，它进一步提供了一种测向定位系统，其包括：

无人飞行器；

飞行控制器，其用于以无线遥控方式控制所述无人飞行器的运行；

如以上任一项所述的机载测向定位装置；以及

如以上所述的测向定位终端。

从与附图相结合的以下详细描述中，将会清楚地理解根据本实用新型的各技术方案的原理、特点、特征以及优点等。采用本实用新型技术方案能够非常高效、灵活且方便地在空中进行无线电监测测向定位，实现宽频段、大带宽、高精度的监测。与现有技术相比较，本实用新型的有益效果至少包括以下几点：

(1)可以基于旋翼飞行器来搭载本机载测向定位装置，通过在飞行区域内进行空中测向，能够有效避免地面上的建筑物或者地形环境等对测向结果的影响。

(2)可同时具备gps定位和电子罗盘导航定位功能，能够进行完整的数据采集、接收和处理操作，并且可将处理后的数据通过无线通信及时可靠地传输给位于监控侧的测向定位终端，保证了数据的实时性。

(3)测向定位终端为移动通信终端(如智能手机、平板电脑等)，不仅携带方便、操作简单，而且使用成本低，应用范围广。

(4)通过为本机载测向定位装置的测向天线配置专业的信号处理器，可以进一步保证监测结果的准确性、实时性、有效性。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图只是出于解释目的而设计的，仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是根据本实用新型的测向定位系统示例的组成以及工作原理示意框图，其中同时示出了机载测向定位装置、测向定位终端、无人飞行器和飞行控制器的各自示例；

图2是图1中所示的机载测向定位装置示例的立体结构示意图；

图3是图1中所示的机载测向定位装置示例的侧视图；和

图4是根据本实用新型的测向定位终端示例中的工作界面示意框图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本实用新型的机载测向定位装置、测向定位终端、无人飞行器和测向定位系统的结构、组成、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将它们理解为对本实用新型形成任何的限制。

此外，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在附图中的任意单个技术特征，本实用新型仍然允许在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，从而也应当认为这些根据本实用新型的更多实施例是在本文的记载范围之内。

在图1中以示意方式给出了一个根据本实用新型的测向定位系统实施例的组成和工作原理框图。在该测向定位系统中，它可以包括机载测向定位装置10、测向定位终端20、无人飞行器30和飞行控制器40，通过各组成部分的配合协作，使得该测向定位系统能够方便、灵活地从空中进行无线电监测测向定位，并且具备宽频段、大带宽、高精度的监测性能。以下就通过这个测向定位系统实施例并结合附图来对本实用新型进行详细说明。

机载测向定位装置10是该测向定位系统的一个组成部分，它是用来提供对无线电进行测向定位等功能。如图2和图3所示，可将机载测向定位装置10构造成独立的装置，例如使用上壳体10a和下壳体10b进行装配来形成该装置的承载框架并提供用于容纳零部件的内部腔室，在应用需要时可将其自由灵活地装设到无人飞行器30上的任何合适位置处，当无人飞行器30在空中飞行时，就可以使用机载测向定位装置10来监测当前存在于飞行区域内的无线电信号；或者，根据应用需求情况，例如已经结束本次无线电测向定位操作、需要对安装在无人飞行器30上的机载测向定位装置10进行维修、更换等，可以将其从无人飞行器30上拆卸下来。

请结合参考图1、图2和图3，可以在机载测向定位装置10中设置信号采集模块、无线通信模块和处理器。其中，信号采集模块用于采集空中无线电信号，它包括测向天线，其可采用例如在图1中作为示例列出的分段环形定向天线3，可将天线的覆盖频段范围可选地设置为30mhz～1ghz。由该信号采集模块采集到的无线电信号，将被传送到处理器进行处理。

对于机载测向定位装置10中的处理器，它可以用来对采集到的无线电信号进行各种可能的处理，并可由此提供与这些无线电信号相关的无线电数据信息，这些无线电数据信息不仅可直接存储在机载测向定位装置10中的存储元器件中，而且也可通过随后将描述的无线通信模块传送到监控侧(如位于地面上、水面上等)的测向定位终端20进行进一步分析加工等各种可能的处理。处理器可以由单独的芯片、单元或元器件等来提供，当然也可以如图1示例所示地由例如中心处理器1、信号处理器2或者更多的组成部件来构成上述处理器。

作为示例说明，中心处理器1和信号处理器2二者相连，并且可将信号处理器2与信号采集模块中的测向天线输出端相连，以便先对采集到的无线电信号进行各种可能的分析处理(如实时频谱分析、流式捕获、数据处理等)，然后再将经处理后的数据传送给中心处理器1，该中心处理器1选择支持例如microsoftwindows10或者其他操作系统的处理器。就信号处理器2来讲，它可选用测量范围例如为-160dbm～+20dbm的处理器，并且还被允许可选地具有一个或多个其他功能，例如包括但不局限于支持api编程接口、支持信号的频谱测量、支持话音收听、支持microsoftwindows平台等。

请再参阅图2和图3，可将中心处理器1、信号处理器2等布置在机载测向定位装置10的下壳体10b中，此外可以为上壳体10a的例如两侧等适宜位置处设置一些散热口16，以便更好地排散可能集聚在壳体内的热能，提供良好的工作环境。

在可选情形下，可以为中心处理器1、信号处理器2等配置一些接口，以便用来与其他的部件、单元或模块等进行连接来实现传送信号数据、提供电能等功能。

例如，可将中心处理器1配置成具有usb接口11、usb接口12、天线接口17、hdmi接口19，并将信号处理器2配置成具有usb接口14、天线接口15。其中，可将usb接口11用于连接例如随后将介绍的姿态传感器6等零部件，可使用usb线缆来直连上述的usb接口12和usb接口14而将中心处理器1和信号处理器2二者连接起来，可将天线接口15、天线接口17分别用于连接机载测向定位装置10中的信号采集模块的测向天线、无线通信模块的天线，可将hdmi接口19用于连接外置显示装置等设备。以上这些usb接口可采用普通速率的usb接口，也可以采用高速usb接口，以便能够灵活地满足不同的应用需求。

又如，可以为机载测向定位装置10专门配置电源接口17，可将其用于连接无人飞行器30上的电源(如锂电池模块)，以便可为机载测向定位装置10中的例如中心处理器1、信号处理器2等提供电能。当然，机载测向定位装置10也可以自带电池作为电能来源。此外，还可设置如图2中所示的开关按键6，由此来非常方便地控制中心处理器1的开启或关闭。

在可选情形下，还可在机载测向定位装置10中设置姿态传感器6，用于测量采集例如空间角、高度、经纬度等数据，这些数据可以经由机载测向定位装置10中的处理器进行处理后作为向外输出的数据信息的一部分。该姿态传感器6可采用例如10轴高精度惯导，并且可集成例如陀螺仪(如具有符合应用需要的精度要求)、加速度计、地磁场传感器、卫星定位模块(如使用gps、北斗系统和/或伽利略系统等)等。在具体应用中，可使用usb线缆转串口线缆(如支持rs232串口等)经由usb接口12将姿态传感器6与中心处理器1连接。

对于机载测向定位装置10中的无线通信模块，它是被设置成与机载测向定位装置10中的处理器相连，并且与测向定位终端20二者进行无线通信来收发(即接收和/或发送)数据信息，这样的数据信息可以包括但不限于以上所讨论的无线电数据信息，即无线通信模块可以将由机载测向定位装置10所采集(或已通过处理器对其进行了处理)的无线电信号发送给测向定位终端20，也可以接收从测向定位终端20向其发送的例如控制命令等数据，还可以接收和/或发送其他的任何可能的数据信息。

需要指出的是，上述无线通信模块与测向定位终端20之间可以采用多种无线通信协议来进行通信交互。作为示例说明，该无线通信模块可以包括wifi模块4和wifi全向天线5，前者可以例如使用usb线缆转串口线缆(如支持rs232等)经由天线接口17与中心处理器1连接，后者的最大传输距离可以例如达到210m。在实际使用时，可以通过上述的电源接口17来引入无人飞行器30上的电源为无线通信模块提供电能，其供电电压可以例如是5～40v。

根据本实用新型的设计思想，还提供了一种测向定位终端，用来与机载测向定位装置进行配合使用。例如，在图1中的示例中，测向定位终端20可包括处理器21和无线模块22。该无线模块22与处理器21相连，并且用于与机载测向定位装置10中的无线通信模块进行无线通信来收发以上讨论的数据信息，处理器21则可用于控制如前所述的无线电信号采集和/或用于处理其所收到的数据信息。

测向定位终端20可采用例如移动通信终端(如支持安卓等系统的手机，可搭载相应的测向定位软件等)、平板电脑、固定工作站等各种可能的装置、设备等，它们可以在监测端投入使用。由于例如智能手机等移动通信终端已被人们广泛使用，并且携带操作方便，因此借助此类便携设备用作测向定位终端将会给无线电监测测向定位带来极大的便利。

在具体应用场合下，可以为测向定位终端20配置各种可能的功能模块，通过这些功能模块来提供相应的用户界面以方便用户进行操作，例如在图4中示例性地展示了一些可供应用的用户界面。作为示例说明，此类模块包括但不限于以下这些模块当中的一个或多个：

参数设置模块，其与处理器21相连，用于进行各种可能的参数的设置，这些参数例如包括无线电信号的频率、带宽、步长、采样速率；

功能选择模块，其与处理器21相连，用于进行各种可能的功能的选择，功能包括无线通信的连接或断开、测向定位的开启、暂停或关闭、与机载测向定位装置10中的处理器相连接口(如以上讨论的rs232串口等)的打开或关闭、测向定位终端20的关机或重启。

矢量图显示模块，其与处理器21相连，用于显示飞行区域的一部分或全部的矢量图；

交汇定位模块，其与处理器21相连，用于确定并显示所采集的无线电信号的干扰信号源的分布区域；

频谱监测模块，其与处理器21相连，用于显示所采集的无线电信号的频谱；

电子罗盘模块，其与处理器21相连，用于显示所采集的无线电信号最大值的幅度和方位角，可以统计最大电平的出现次数，还可具有任务查看功能查看任务等。

数据输出模块，其与处理器21相连，用于向测向定位终端20的外部输出数据。

另外，本实用新型还提供了一种无人飞行器30，通过在该无人飞行器30上装设根据本实用新型所设计提供的机载测向定位装置10，并且可以使用飞行控制器40以无线遥控的方式来对无人飞行器30的运行进行控制，从而可以高效、灵活方便地掌控无人飞行器30的空中飞行区域来实施无线电监测测向定位，而不会受到例如复杂的城市环境、山林等自然地形条件等对于无线电监测的不利影响，因此可以实现如前所述的明显优于现有技术的这些技术优势。

以上仅以举例方式来详细阐明根据本实用新型的机载测向定位装置、测向定位终端、无人飞行器和测向定位系统，这些个例仅供说明本实用新型的原理及其实施方式之用，而非对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以做出各种变形和改进。因此，所有等同的技术方案均应属于本实用新型的范畴并为本实用新型的各项权利要求所限定。