一种用于无人机的地面自动追踪天线装置的制作方法

本实用新型属于无人机技术领域，具体为一种用于无人机的地面自动追踪天线装置。

背景技术：

随着无人机应用在国民生活的诸多领域，我们对无人机的要求越来越高，希望无人机可以飞得更高更远，但是让飞机更高更远对无人机实时视频通信系统的要求非常高。如何把无人机上拍摄到的图像信息远距离实时传回到地面端这是个不小的挑战。根据国家法律法规对无线电的管制，图传的延迟和可靠性，所使用的图传频段大多在5.8ghz。在无人机图传发射机功率一定，所用的天线不变的情况下，接收机天线的增益越高，图传接收机接收的范围越远。当然，图传发射功率越大，图传传播距离也越远。但因为受到电子器件性能和法律法规的限制，发射功率不可能无限增大，使用高增益接收天线提高图传接收范围是比较符合实际且常用的做法。使用14db高增益接收天线（接收角度为180度左右）和发射功率为1w的图传发射机在干扰较少的环境中图传接收范围可以达到50公里以上，然而天线的增益和接收角度存在一个不可调和的矛盾。接收天线的增益越高，接收角度越小，无人机在空中的速度快，机动范围大，会存在飞出高增益天线的接收范围丢失图传信号的情况。这就使得如果不使用新的技术，仅仅使用固定式的高增益天线会存在图传失去信号这种情况的出现，这对无人机飞手是非常危险的——会直接失去对无人机的控制，因此需要高增益天线始终对准无人机。在大范围测绘和远航fpv中追踪天线系统是一个必备的装备。

无人机追踪天线技术推出市场已有5年以上了，其技术已经比较成熟，追踪精度也比较理想。

现在市面上追踪天线系统大多为测绘专用固定翼无人机而研发的（例如mfd和arkbird等品牌），系统由机载端的osd和地面端的追踪天线模块或无人机飞控与地面端的追踪天线模块两种组成方式，第一种方式，通过在无人机上加装osd，osd获取无人机gps上传来的无人机位置和高度信息，将这些信息叠加到无人机图传的音频通道中，通过无人机图传将信息传输到图传接收机中，图传接收机收到叠加有无人机位置和高度信息的音频信号，把音频信号传给追踪天线中的单片机处理，计算出追踪天线与无人机的水平相对方位和垂直角度，控制伺服器把高增益天线始终对准无人机，以保证无人机一直在高增益天线的接收角度。

除了上一种需要加装机载端osd的方式，还有一些价格昂贵的测绘专用的固定翼飞控，其内部集成有osd模块，模块通过获取与飞控相连的gps的无人机位置，将无人机位置与高度信息叠加到图传的视频通道。图传发射机把信号发到地面的图传接收机，图传接收机将信号分为两路，一路发给显示屏，一路发给追踪天线的单片机，单片机提取出叠加在视频信号里的无人机位置与高度信息，计算出追踪天线与无人机的水平相对方位和垂直角度，控制伺服器把高增益天线对准无人机。以上便是两种市面上主流的追踪天线的原理，但是这种方式也限制了追踪天线的使用范围和兼容性，因为需要专门的osd与专门的测绘用飞控，也决定了一套机载端只能安装在一架固定翼无人机上，不能兼容四旋翼无人机，另外不同品牌的机载端与追踪天线不能一起使用，兼容性非常差，这对用户的使用体验造成了不好的影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对以上问题，提供一种用于无人机的地面自动追踪天线装置，它使用遥控器本身自带的数传系统，通过读取数传信息获知无人机方位，使本追踪天线系统结构更加简单，性能更加可靠。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于无人机的地面自动追踪天线装置，它包括无人机、遥控接收机、遥控器和追踪天线云台，所述追踪天线云台下方设置有追踪天线模块；所述追踪天线云台上方设置有天线；所述追踪天线模块上设置有用于模块状态展示的显示屏和用于调整控制的控制按钮；所述无人机内部的gps连接飞控，且飞控无线连接有遥控接收机用于传递数据信号；所述遥控接收机回传无人机数据至遥控器内部的解码蓝牙模块；所述解码蓝牙模块通过蓝牙无线传输的方式将处理完的数据传输至追踪天线云台；所述追踪天线云台内的追踪天线模块接收数据后进行比较分析和计算后，控制伺服器驱动天线转动。

进一步的，所述解码蓝牙模块和追踪天线模块采用msc-51单片机作为主控芯片。

进一步的，所述无人家内的飞控采用开源固件飞控。

进一步的，所述遥控器采用带数据回传的遥控器系统。

进一步的，所述追踪天线云台中的天线端采用mpu-9250陀螺仪和罗盘传感器。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型装置解决了遥控器数传协议信息读取问题，使用遥控器本身自带的数传系统，利用单片机读取无人机位置信息，利用无线发送追踪天线模块追踪天线模块控制天线指向无人机；系统结构更加简单，性能更加可靠。

2、本实用新型简化并优化传统追踪天线系统。使得操作更加简单，体积更加小巧，重量更低；同时提高兼容性、可靠性。实现全平台、异机型配套。

3、本实用新型大幅降低成本、提高受众；同时增加图传的接收范围。

附图说明

图1为本实用新型装置中追踪天线云台的立体结构示意图。

图2为本实用新型装置的系统连接示意图。

图3为本实用新型的程序框图与算法思想示意图。

图4为本实用新型中的解码蓝牙模块的功能示意图。

图5为本实用新型中的追踪天线模块的功能示意图。

图中：1、追踪天线云台；2、天线；3、控制按钮；4、显示屏；5、追踪天线模块。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图5所示，本实用新型的具体结构为：一种用于无人机的地面自动追踪天线装置，它包括无人机、遥控接收机、遥控器和追踪天线云台，所述追踪天线云台1下方设置有追踪天线模块5；所述追踪天线云台1上方设置有天线2；所述追踪天线模块5上设置有用于模块状态展示的显示屏4和用于调整控制的控制按钮3；所述无人机内部的gps连接飞控，且飞控无线连接有遥控接收机用于传递数据信号；所述遥控接收机回传无人机数据至遥控器内部的解码蓝牙模块；所述解码蓝牙模块通过蓝牙无线传输的方式将处理完的数据传输至追踪天线云台；所述追踪天线云台内的追踪天线模块接收数据后进行比较分析和计算后，控制伺服器驱动天线转动。

优选的，所述解码蓝牙模块和追踪天线模块采用msc-51单片机作为主控芯片。

优选的，所述无人家内的飞控采用开源固件飞控。

优选的，所述遥控器采用带数据回传的遥控器系统。

优选的，所述追踪天线云台中的天线端采用mpu-9250陀螺仪和罗盘传感器。

装置工作时，无人机的gps把无人机位置数据传给飞控后，飞控把位置高度数据传输到遥控接收机。遥控接收机把无人机位置高度数据传输会遥控器中，回传数据通过遥控器输出端口（例如遥控器上的usb端口）传输到解码蓝牙模块。模块对回传数据进行解码，把位置高度信息通过蓝牙无线传输到追踪天线模块。追踪天线模块接收到信息后与自身位置进行比较（追踪天线模块带有gps），计算出自身与无人机的相对角度方位信息，控制伺服器把高增益天线对准无人机。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本实用新型的保护范围。