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CN106956765B - 一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机 - Google Patents

一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机 Download PDF

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CN106956765B CN201710080342.2A CN201710080342A CN106956765B CN 106956765 B CN106956765 B CN 106956765B CN 201710080342 A CN201710080342 A CN 201710080342A CN 106956765 B CN106956765 B CN 106956765B
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聂睿瑞
黄大庆
耿通奋
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机，包括无人机设备舱、天线安装底板、卫星接收天线，所述的无人机设备舱上开设有透波窗口，所述的透波窗口是在无人机设备舱的头部采用透波蒙皮，本发明是在碳纤维机身上增加透波窗口为核心，配以提高天线安装位置、在安装底板上采取屏蔽措施；透波窗口主要用于提高卫星信号的穿透效果，避免碳纤维机身对卫星信号的屏蔽效果；提高卫星接收天线安装位置主要用于增加卫星接收角度，避免无人机转弯时机身对接收天线的遮挡造成接收星数减小，定位精度下降；卫星接收天线安装底板上增加屏蔽措施，主要用于屏蔽机载电子设备的电磁干扰，最终达到提高接收灵敏度的效果。

Description

一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机
技术领域
本发明属于无人机电磁兼容性设计领域，具体是指一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机。
背景技术
为了提高任务载重，目前有许多类型的中小型无人机采取碳纤维机身。在安装卫星接收天线时，如果将卫星接收天线安装于机身外部，会对整体气动性能带来一定影响，而且在无人机转弯时由于机身的遮挡会造成接收星数减少、定位精度下降。将卫星接收天线安装于机身内可以避免这一缺陷，然而，若将卫星接收天线安装于机身内，由于碳纤维或金属机身的屏蔽效能，会极大降低接收灵敏度，影响定位精度。这两种情况均可能会带来一系列的安全隐患甚至产生坠机的危险，严重时甚至会危及人员安全。
因此，在保持无人机本身的气动外形和已有天线安装底板的情况下提高无人机卫星接收机的灵敏度，提高无人机飞行的安全性，提高碳纤维机身无人机卫星接收机接收灵敏度一直是本领域技术人员待解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机，通过在无人机机身上增加透波窗口，铺设透波材料、提高接收天线安装位置以及在天线安装底板上采取屏蔽措施，最终可以增加天线可接收角度，减小机载电子设备对卫星接收机的电磁干扰，从而达到提高卫星信号的接收效果。
本发明是这样实现的，本发明提供了一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机，包括无人机设备舱、天线安装底板、卫星接收天线，所述的无人机设备舱上开设有透波窗口，所述的透波窗口是在无人机设备舱的头部采用透波蒙皮；所述的透波窗口底部平面与卫星接收天线底部平面夹角≥25°；无人机的碳纤维材料机身，卫星天线安装于机内时碳纤维材料和机内电子设备会对卫星接收效果产生一定影响，通过开设有透波窗口，用于提高卫星信号的穿透效果，避免碳纤维机身对卫星信号的屏蔽效果；与此同时，增加的透波窗口，不影响无人机结构强度，不影响无人机的气动性能。如条件允许，整个设备舱在航向方向上都应铺设透波蒙皮；由于大部分无人机转弯时的安全倾角为25°，因此水平方向上透波窗口底部平面与卫星接收天线底部平面夹角≥25°，这样的角度可以保证在无人机转弯时卫星天线不受机身遮挡，仍能接收水平面以上的卫星信号。
进一步，所述的透波蒙皮为玻璃钢材料蒙皮。
进一步，所述的透波蒙皮还可以为塑料、纤维布或泡沫材料。
进一步，所述的卫星接收天线与天线安装底板之间通过天线安装螺丝以及六角螺帽连接，并安装于无人机设备舱的机身内部框架中。
进一步，所述的卫星接收天线的最高处与无人机设备舱顶部的距离为3mm；卫星接收天线应尽可能接近机舱顶部。考虑到无人机飞行时机身的振动情况，为了避免卫星接收天线与舱顶发生碰撞造成损伤，卫星接收天线最高处与设备舱顶部的距离保持在3mm。提高卫星接收天线安装位置主要用于增加卫星接收角度，避免无人机转弯时机身对接收天线的遮挡造成接收星数减小，定位精度下降，提高卫星接收效果。
进一步，所述的天线安装底板通过底板安装螺丝以及自锁螺母固定在底板安装支架上；卫星接收天线常见安装方法为直接用螺丝固定在安装底板上；当提高安装位置后，需要在安装时在卫星天线与安装底板之间加装六角形螺帽保证安装的牢固性。
进一步，所述的天线安装底板的底部胶粘有一层铜箔；在不改变已有安装底板形状以及不增加重量的情况下，在天线安装底板上增加屏蔽措施；可提高无人机卫星接收天线的接收剖面，隔离机载电子设备对接收机的电磁干扰，提高无人机卫星接收效果。
进一步，所述的透波窗口外部喷涂黑色透波漆；喷涂的黑色透波漆达到保持机身在视觉上的一致性的效果。
本发明相对于现有技术的有益效果在于：
1）本发明均由常用器件构成，成本低廉、安装方便、高效和复杂程度度，在机身上增加透波窗口，辅以提高天线安装位置和在安装底板上增加屏蔽措施；在机身上增加透波窗口和提高卫星接收天线安装位置，可以提高卫星接收效果；通过在天线下部采取屏蔽措施，可以有效减小机载电子设备对卫星接收机的电磁干扰，提高电磁兼容性。
2）应用方便，无需改动无人机的整体外形，在现有安装方式上采取简单措施便可以提高卫星接收机接收效果，不影响无人机结构强度和气动性能；
3）安装简单，操作便捷，可应用于所有碳纤维机身无人机上，为其推广应用创造了有利条件。
附图说明
图1是本发明一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机的卫星接收天线安装示意图；
图2是本发明一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机的透波窗口前视剖面图；
其中，1-无人机设备舱，2-机身内部框架，3-碳纤维蒙皮，4-自锁螺母，5-天线安装底板，6-玻璃钢材料蒙皮，7-卫星接收天线，8-天线安装螺丝，9-六角螺帽，10-底板安装螺丝，11-底板安装支架。
具体实施方式
本发明提供一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的碳纤维机身无人机包括无人机设备舱1、天线安装底板5、卫星接收天线7，卫星接收天线7与天线安装底板5之间通过天线安装螺丝8以及六角螺帽9连接，并将卫星接收天线7固定于天线安装底板5之上，并安装于无人机设备舱1的机身内部框架2中，所述的无人机设备舱1上开设有透波窗口，所述的透波窗口是在无人机设备舱1的头部采用透波蒙皮铺设，透波蒙皮为玻璃钢材料蒙皮6或者其他透波材料蒙皮：塑料、纤维布或泡沫材料。
在无人机机身框架上铺设碳纤维蒙皮时，根据需要裁剪出透波窗口位置，透波窗口使用玻璃钢材料蒙皮6，其余位置仍铺设碳纤维蒙皮3；铺设完毕后在透波窗口处喷涂黑色透波漆，保持机身在视觉上的一致性。
天线安装底板5通过底板安装螺丝10以及自锁螺母4固定在底板安装支架11上，天线安装底板5的底部上增加屏蔽措施，具体是在卫星天线安装底板底部采用胶粘的方式增加一层铜箔，可以在不增加重量和改变现有安装方式的情况下有效实现对机舱内电磁干扰的屏蔽功能，提高电磁兼容性；卫星接收天线应尽可能接近机舱顶部。考虑到无人机飞行时机身的振动情况，为了避免卫星接收天线与舱顶发生碰撞造成损伤，因此将卫星接收天线7的最高处与无人机设备舱1顶部的距离为3mm；提高卫星接收天线7安装位置主要用于增加卫星接收角度，避免无人机转弯时机身对接收天线的遮挡造成接收星数减小，定位精度下降。
如图2所示，透波窗口开设要求为：如条件允许，整个设备舱在航向方向上都应铺设透波蒙皮；由于大部分无人机转弯时的安全倾角为25°，因此水平方向上透波窗口底部平面与卫星接收天线7底部平面夹角应≥25°，可以保证在无人机转弯时卫星天线不受机身遮挡，仍能接收水平面以上的卫星信号。
在实际飞行试验中发现，在飞机以25°倾斜角转弯时，卫星定位星数由原4颗星以下显著提高到7颗星以上，有效提高了飞行安全性。在实际应用中有效提高卫星接收机接收灵敏度6dB以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机，包括无人机设备舱（1）、天线安装底板（5）、卫星接收天线（7），其特征在于，所述的卫星接收天线（7）安装于无人机设备舱（1）的机身内部框架（2）中，所述的无人机设备舱（1）上开设有透波窗口，所述的透波窗口是在无人机设备舱（1）的头部采用透波蒙皮；通过开设透波窗口，能够提高卫星信号的穿透效果，避免碳纤维机身对卫星信号的屏蔽效果；同时，增加的透波窗口，不影响无人机结构强度，不影响无人机的气动性能；
所述的透波窗口底部平面与卫星接收天线底部平面中心点连线间的夹角≥25°，这样的角度可以保证在无人机转弯时卫星接收天线不受机身遮挡，仍能接收水平面以上的卫星信号。
2.根据权利要求1所述的一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机，其特征在于，所述的透波蒙皮为玻璃钢材料蒙皮（6）。
3.根据权利要求2所述的一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机，其特征在于，所述的透波蒙皮还可以为塑料、纤维布或泡沫材料。
4.根据权利要求1所述的一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机，其特征在于，所述的卫星接收天线（7）与天线安装底板（5）之间通过天线安装螺丝（8）以及六角螺帽（9）连接，并安装于无人机设备舱（1）的机身内部框架（2）中。
5.根据权利要求4所述的一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机，其特征在于，所述的卫星接收天线（7）的最高处与无人机设备舱（1）顶部的距离为3mm。
6.根据权利要求1所述的一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机，其特征在于，所述的天线安装底板（5）通过底板安装螺丝（10）以及自锁螺母（4）固定在底板安装支架（11）上。
7.根据权利要求1所述的一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机，其特征在于，所述的天线安装底板（5）的底部胶粘有一层铜箔。
8.根据权利要求1所述的一种提高卫星接收机接收灵敏度的碳纤维机身无人机，其特征在于，所述的透波窗口外部喷涂黑色透波漆。
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