一种基于5G及VR技术的无人机航拍观景系统

技术领域

本实用新型涉及一种无人机航拍观景系统，尤其是一种基于5G以及VR技术的无人机航拍观景系统。

背景技术

无人机航拍观景系统是指通过无人机对景物进行航拍取景并通过VR(VirtualReality虚拟现实技术)进行展示的一种设施。

现有无人机观景系统大部分采用2.4GHz/5GHz微波图传技术，2.4GHz频段无法支持4K/8K分辨率视频的传输，5GHz频段支持高分辨率视频传输但传输距离较近；且微波图传技术要求接收端与无人机发送端直线传输，中间不能有障碍物影响信号传输，不适用于环境复杂的山地景区。

另外现有少数采用5G网联无人机的观景系统，可以支持4K/8K分辨率视频的传输，但依赖于通信运营商已建好的5G移动通信基站，无人机飞行航线和游客端观看系统只能在已建好的5G移动通信基站信号覆盖范围内；而目前我国各个景区内的5G基站建设尚未达到信号成片覆盖的程度，现有的5G网联无人机观景系统只能提供小范围的航拍观景体验。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种基于5G及VR技术的无人机航拍观景系统，无人机在网络运营商5G信号未覆盖到的景点也能传输4K/8K分辨率视频，进而向游客提供清晰度更高、航拍范围更广的无人机观景体验。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为采用一种基于5G及VR技术的无人机航拍观景系统，包括：5G网联无人机，用于采集图像信息并将图像信息回传；VR显示设备，用于显示5G网联无人机回传的图像信息；服务器，用于控制5G网联无人机飞行以及图像采集并对图像信息进行存储转发；5G网络系统，用于5G网联无人机、服务器、VR显示设备以及网络运营商之间的网络通信；所述5G网络系统包括用于收发无线5G信号的5G基站有源天线处理单元、用于将5G信号转换为以太网信号的5G用户前置设备、用于与网络运营商光交接箱连接的5G基站基带处理单元；所述5G用户前置设备与5G基站有源天线处理单元网络连接；所述5G基站基带处理单元与5G基站有源天线处理单元网络连接。本实用新型的原理在于：通过自建5G基站与网络运营商光交接箱连接，为无人机提供5G信号覆盖。

作为一种改进，所述5G网联无人机包括图像采集模块和5G传输模块，所述图像采集模块与5G传输模块网络连接；并且所述5G传输模块可与网络运行商的5G基站以及5G基站有源天线处理单元进行网络通信。使得无人机可在网络运营商5G信号和自建5G基站的5G信号之间选择切换。

作为一种进一步的改进，所述5G网联无人机包括数据存储单元，所述数据存储单元内存储有观景路线，所述5G网联无人机从数据存储单元内读取观景路线并执行，或者，5G网络无人机从服务器读取观景路线并执行。无人机可从服务器直接读取观景路线，方便临时更改航线。

作为另一种更进一步的改进，所述VR显示设备包括视频流控制单元、内容选择单元；所述内容选择单元用于操作交互并根据指令通过视频流控制单元在服务器上选择相应的视频。方便游客选择想要观看的视频，并根据选择的视频付费。

作为一种改进，所述服务器包括MEC服务器和媒体服务器，所述MEC服务器和媒体服务器与5G用户前置设备连接。MEC服务器服务器用于控制无人机，媒体服务器用于存储图像信息并向VR显示设备输送。

作为一种改进，所述MEC服务器上安装有无人机控制系统以及内容分发网络系统。内容分发网络系统能够将媒体服务器中的图像信息通过互联网分发到全国各地云计算服务商的内容分发网络节点，供全国互联网用户观看体验。

作为一种改进，还包括由运输设备承载的箱体，所述箱体分隔有用于停放5G网联无人机的停机库、用于VR观景的VR观景区、放置服务器和5G基站基带处理单元的云网设施区、用于工作人员办公的工作区；所述5G基站有源天线处理单元设置在箱体顶部；所述停机库内设置有用于为5G网联无人机充电的充电器以及可伸缩的起降平台；所述VR观景区内摆放有VR显示设备以及5G用户前置设备，并固定安装有座位。箱体分为多个区域，方便管理。通过运输设备承载，方便运输。

作为一种改进，还包括固定在箱体顶部的电液推杆机构，所述5G基站有源天线处理单元设置在电液推杆机构上。利用电液推杆机构实现5G基站有源天线处理单元的伸缩。

作为一种改进，所述运输设备为带有轮胎锁止装置的半挂车；所述箱体工作区、VR观景区、云网设施区均设置有伸缩步梯。锁止装置能够防止开展无人机观景业务时半挂车意外移动。

本实用新型的有益之处在于：

1、通过无人机端将采集的影音信息反馈给用户端，使游客观能够看到在自身在景区内无法看到的景观，提升观景效果，开拓观景视野；

2、通过本实用新型的设施提供5G基站设备和网络，在外部环境不具备5G网络时，本实用新型的设施也可以向游客提供4K/8K超高清实时无人机航拍观景体验。在外部环境具有5G网络时，无人机还可以与外部5G网络协同工作，增加航线覆盖范围和超高清视频流的传输范围。

3、通过牵引车牵引运输的移动方式，本实用新型的设施能够在任意景点开展无人机观景业务，减小了场地、环境条件的限制；

4、通过提供游客观景区域，使游客在体验无人机航拍观景时能够更舒适。

附图说明

图1为本实用新型的内部结构示意图。

图2为本实用新型的外观结构示意图。

图3为本实用新型的网络通信链路图。

图中标记：1、电液推杆机构；2、椅子；3、工作台；4、游客伸缩步梯；5、工作人员伸缩步梯；6、电动侧滑门；7、游客座位；8、5G用户前置设备；9、运维伸缩步梯；10、运维通道门；11、机柜；12、停机库；13、5G网联无人机；14、起降通道门；15、5G基站有源天线处理单元、16、半挂车；17、箱体。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、图2、图3所示，本实用新型包括：

5G网联无人机13，用于采集图像信息(主要为视频流)并将图像信息回传；VR显示设备，用于显示5G网联无人机回传的图像信息；服务器，用于控制5G网联无人机飞行以及图像采集并对图像信息进行存储转发；5G网络系统，用于5G网联无人机13、服务器、VR显示设备以及网络运营商之间的网络通信；所述5G网络系统包括用于收发无线5G信号的5G基站有源天线处理单元(Active Antenna Unit:AAU)15、用于将5G信号转换为以太网信号的5G用户前置设备(Customer Premise Equipment:CPE)8、用于与网络运营商光交接箱连接的5G基站基带处理单元(Baseband Unit:BBU)；所述5G用户前置设备8与5G基站有源天线处理单元13通过无线5G信号网络连接；所述5G基站基带处理单元与5G基站有源天线处理单元通过光纤进行网络连接。

5G网联无人机13包括图像采集模块和5G传输模块，所述图像采集模块与5G传输模块通过以太网线进行网络连接；并且所述5G传输模块可与网络运行商的5G基站以及5G基站有源天线处理单元进行网络通信，实时上传采集的图像信息。视频流采用RTMP/RTSP/GB/T28181-2011等标准协议。5G网联无人机13包括数据存储单元，所述数据存储单元内存储有观景路线，所述5G网联无人机13从数据存储单元内读取观景路线并执行，或者，5G网络无人机从服务器读取观景路线并执行。无人机可从服务器直接读取观景路线，方便临时更改航线。

VR显示设备利用5G用户前置设备8发射的WiFi信号与服务器连接。VR显示设备内置视频流控制单元、内容选择单元；所述内容选择单元用于操作交互并根据指令通过视频流控制单元在服务器上选择相应的视频。方便游客选择想要观看的视频，并根据选择的视频付费。

服务器包括MEC服务器和媒体服务器，所述MEC(Multi-Access Edge Computing多接入边缘计算)服务器和媒体服务器与5G用户前置设备通过以太网线连接。MEC服务器服务器用于控制无人机，媒体服务器用于存储图像信息并向VR显示设备输送。MEC服务器上安装有无人机控制系统以及内容分发网络(Content Delivery Network:CDN)系统。能够将媒体服务器中的视频流媒体、视频录像文件，通过互联网分发到全国各地云计算服务商的CDN节点，供全国互联网用户观看体验。

为了方便整体运输，还包括由运输设备承载的箱体17，箱体17由铝合金制作。所述箱体17从前至后分隔有用于停放5G网联无人机13的停机库12、用于VR观景的VR观景区、放置服务器和5G基站基带处理单元的云网设施区、用于工作人员办公的工作区。

工作区内安装有工作台3以及供工作人员休息的椅子2；

停机库12内设置有用于为5G网联无人机13充电的充电器以及可伸缩的起降平台，为了方便5G网联无人机13起落，停机库设置有起降通道门14。

云网设施区内安装有机柜11，5G基站基带处理单元、MEC服务器和媒体服务器均安放在机柜11中。

所述VR观景区内摆放有VR显示设备以及5G用户前置设备8，并利用螺栓固定安装有游客座位7。每个游客座位7都配备一套VR显示设备。

另外本实施例中，运输设备为带有轮胎锁止装置的半挂车16；所述箱体17工作区、VR观景区、云网设施区均设置有伸缩步梯。

5G基站有源天线处理单元15设置在箱体17顶部。具体地，还包括固定在箱体17顶部的电液推杆机构1，所述5G基站有源天线处理单元15设置在电液推杆机构1上。电液推杆机构1伸长时，顶部伸出箱体17外部，将5G基站有源天线处理单元15架高；当系统整体需要移动运输时，电液推杆机构1缩短，将杆体、5G基站有源天线处理单元15收纳进箱体17内，以满足《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》规定的车辆高度。

开展无人机观景业务时，利用拖车将半挂车16整体拖至实施现场。由外部提供交流电输入、并由网络运营商就近的光交接箱中提供一根光跳纤与机柜内安装的5G基站BBU设备相连接，即可完成本发明的部署实施工作。

游客从游客伸缩步梯4上行进入观景设施，经工作区的工作人员售票或验证后，经电动侧滑门6进入VR观景区；工作人员经工作人员伸缩步梯5进出工作区；无人机起降通道门14向下打开，停机库12内部伸缩起降平台伸出，将5G网联无人机13送出箱体17。

MEC服务器中安装有无人机控制系统，通过5G无线网络向5G网联无人机13发送飞行控制指令、图像采集模块控制指令，并通过5G无线网络获取5G网联无人机13回传的无人机状态信息数据。

根据实施现场外部环境是否已经具有5G网络覆盖，本发明中安装的5G基站有以下几种处理方式：

1、实施现场已有5G网络覆盖：需要关闭本系统内自行安装的5G基站，以防与网络运营商5G基站之间相互产生信号干扰，影响视频流传输的稳定性。

2、实施现场无5G网络覆盖，无人机航线范围也没有5G网络覆盖：需要开启系统中的5G基站，使用5G基站有源天线处理单元15所具备的发射功率调整功能、MIMO(Multiple-in Multiple-out多进多出)功能、波束赋形功能，调整5G基站有源天线处理单元安装的物理倾斜角和电子倾斜角，使得5G基站有源天线处理单元15所发出的5G电磁波信号尽可能远地覆盖无人机飞行的航线，以扩大无人机飞行航拍的覆盖范围。

3、实施现场无5G网络覆盖，无人机航线范围有5G网络覆盖：根据实施现场与最近的外部5G基站之间的距离，按照方式二所述方法，使5G基站有源天线处理单元15所发出的5G电磁波信号与最近的网络运营商5G基站所发出的5G电磁波信号相接，从而使无人机飞行时可以连续保持5G连接，进而扩大无人机飞行航拍的覆盖范围。

5G网联无人机13采集到的图像信息经网络运营商传输网链路传输至本系统中安装的5G基站,再经5G无线传输至5G用户前置设备8,再经以太网传输至机柜中安装的媒体服务器。媒体服务器还可以将接受到无人机航拍视频录制成视频文件并保存在媒体服务器的存储中。

游客观看5G网联无人机航拍视频时，VR显示设备通过5G用户前置设备8提供的WiFi无线网络，获取媒体服务器中的视频流媒体。

景区管理方可以通过收费系统对游客观影的时长、内容做出限制。限制的方式可以为以下方式之一：

1、统一时长方式：工作人员收取统一费用，所有VR显示设备与无人机控制系统数据连通，根据无人机控制系统中制定的起飞和降落时间进行同步播放。在无人机飞行时视频流控制单元获取媒体服务器中的视频流媒体；在无人机降落后关闭显示，提示游客离开。

2、内容自选方式：游客通过手机扫描二维码的方式与某一台VR显示设备的内容选择单元进行交互，可选择播放实时视频流或录制的视频文件，不同的播放内容可以设置不同的价格。在游客选择好播放内容并通过手机付费后，内容选择单元向视频流控制单元发出指令，视频流控制单元从媒体服务器中获取游客选择的内容进行播放；在所有选择内容播放完毕后关闭显示，提示游客离开。

无人机飞行观景路线从无人机控制系统中制定，无人机通过5G网络获取飞行观景路线。观景路线的获取方式可以为以下方式之一：

1、无人机端还包括数据存储单元，观景路线预先设定并存储于数据存储单元内，无人机端读取数据存储单元以获得观景路线，这样可以以最快速度得到观景路线。

2、无人机端实时联网并从网络中获取预先设定的观景路线。

3、无人机端通过与无人机控制系统进行通信获得预先设定于无人机控制系统内的观景路线，这样便于在起飞前临时更改观景路线。

本发明提供的系统设施需要移动时，只需拆除从外部接入的交流供电线路及网络运营商光纤，再将游客伸缩步梯4、工作人员伸缩步梯5、运维伸缩步梯9、5G基站有源天线处理单元15收纳进箱体17，解除半挂车16轮胎锁止，即可通过牵引车牵引运输。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。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的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。