一种无人机航迹可靠接入的系统与方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机航迹可靠接入的系统与方法。

背景技术

无人机因为具有高空灵活且不受地形限制的优点，在巡逻、巡检、安防等领域有着广泛的应用，也让该领域的智能化与高效化广泛地提升。

其中，无人机应用在电力巡检领域，可有效提高电力线巡检作业的自动化程度，然而，目前无人机仍然存在可靠性低，鲁棒性差的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种无人机航迹可靠接入的系统与方法，可以解决现有技术中的无人机可靠性低和鲁棒性差的问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种无人机航迹可靠接入的系统，所述系统包括：

无人机机载通信设备及控制设备，所述控制设备设置于地面；

所述无人机机载通信设备用于获取无人机飞行产生的初始航行数据，对所述初始航行数据进行数据格式转换，分别得到第一航行数据和第二航行数据，所述第一航行数据符合北斗卫星传输要求，所述第二航行数据符合无线电卫星传输要求；

所述无人机机载通信设备还用于在所述第一航行数据中按照预设规则增加数据标签，得到第三航行数据，及在第二航行数据中增加与所述第一航行数据相同的数据标签，得到第四航行数据；并将所述第三航行数据通过北斗卫星传输模式发送给所述控制设备，及将所述第四航行数据通过无线电传输模式发送给所述控制设备，所述数据标签用于匹配第三航行数据和第四航行数据；

所述控制设备用于接收所述无人机机载通信设备发送的第五航行数据，并对所述第五航行数据进行格式转换，及基于数据标签进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，所述第五数据包括：所述第三航行数据或所述第四航行数据。

为实现上述目的，本发明第二方面提供一种无人机航迹可靠接入的方法，所述方法应用于第一方面所述的无人机航迹可靠接入的系统，所述方法包括：

控制设备接收无人机机载通信设备发送的第五航行数据；

所述控制设备对所述第五航行数据进行格式转换，得到第六航行数据；

所述控制设备提取所述第六航行数据中包含的第一数据标签，并基于所述第一数据标签进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，所述第五航行数据为所述无人机机载通信设备发送的第三航行数据，或者第四航行数据。

进一步的，所述基于所述第一数据标签进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，包括：

所述控制设备查找历史航行数据集合，确定是否存在与所述第六航行数据具有相同的第一数据标签的第七航行数据，所述历史航行数据集合包括：接收所述第五航行数据的时间点之前接收到的，且未匹配到相同数据标签的航行数据；

若不存在所述第七航行数据，则将所述第六航行数据添加至所述历史航行数据集合中；

若存在所述第七航行数据，则根据所述第六航行数据及所述第七航行数据进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，将所述目标航行数据保存至所述无人机机载通信设备对应的航行数据列表中，及删除所述历史航行数据集合中的所述第七航行数据，所述航行数据列表中包含按照数据标签的顺序排列的目标航行数据。

进一步的，所述根据所述第七航行数据及所述第六航行数据进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，包括：

对所述第六航行数据和第七航行数据进行比较；

若所述第六航行数据与所述第七航行数据完全相同，则将所述第六航行数据和所述第七航行数据中的任意一航行数据作为所述目标航行数据，将所述目标航行数据保存至所述无人机机载通信设备对应的航行数据列表中，并删除另一航行数据。

进一步的，所述方法还包括：

若所述第六航行数据与所述第七航行数据不完全相同，则根据数据长度从所述第六航行数据和第七航行数据中确定一航行数据为目标航行数据，并删除另一航行数据。

进一步的，所述根据数据长度从所述第六航行数据和第七航行数据中确定一航行数据为目标航行数据，包括：

将所述第六航行数据和第七航行数据中，数据长度最长的航行数据确定为所述目标航行数据。

进一步的，所述方法还包括：

在所述历史航行数据集合为非空时，确定所述历史航行数据集合中是否存在接收时间点距离当前时间点的时长大于预设时间阈值的第八航行数据；

若存在所述第八航行数据，则获取所述第八航行数据中的第二数据标签，及从所述航行数据列表中获取位于所述第二数据标签之前的所有数据标签中，最靠近所述第二数据标签的第三数据标签；

根据所述第二数据标签和所述第三数据标签判断所述第八航行数据是否可以作为目标航行数据添加至所述航行数据列表中。

进一步的，所述根据所述第二数据标签和所述第三数据标签判断所述第八航行数据是否可以作为目标航行数据添加至所述航行数据列表中，包括：

当所述第二数据标签与所述第三数据标签连续时，则从所述航行数据列表中获取包含所述第三数据标签的第一目标航行数据；

确定所述第八航行数据与所述第一目标航行数据中各类型航行数据的差异值；

根据各类型航行数据的差异值判断所述第八航行数据是否可以作为目标航行数据添加至所述航行数据列表中。

进一步的，所述根据各类型航行数据的差异值判断所述第八航行数据是否可以作为目标航行数据添加至所述航行数据列表中，包括：

当各类型航行数据的所述差异值均小于预设阈值时，则确定第八航行数据与所述第一目标航行数据之间具有连贯性，将所述第八航行数据作为目标航行数据，且在所述航行数据列表中所述第一目标航行数据的后面添加所述第八航行数据，并在所述历史航行数据集合中删除所述第八航行数据。

进一步的，所述根据各类型航行数据的差异值判断所述第八航行数据是否可以作为目标航行数据添加至所述航行数据列表中，包括：

当各类型航行数据的所述差异值中存在大于预设阈值的差异值时，则向所述无人机机载通信设备发送数据请求，所述数据请求中包含所述第二数据标签，所述数据请求用于指示所述无人机机载通信设备发送包含所述第二数据标签的航行数据。

采用本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明提供一种无人机航迹可靠接入的系统与方法，其中，系统包括无人机机载通信设备及控制设备，控制设备设置于地面；无人机机载通信设备用于获取无人机飞行产生的初始航行数据，对初始航行数据进行数据格式转换，分别得到第一航行数据和第二航行数据，第一航行数据符合北斗卫星传输要求，第二航行数据符合无线电卫星传输要求；无人机机载通信设备还用于在第一航行数据中按照预设规则增加数据标签，得到第三航行数据，及在第二航行数据中增加与第一航行数据相同的数据标签，得到第四航行数据；并将第三航行数据通过北斗卫星传输模式发送给控制设备，及将第四航行数据通过无线电传输模式发送给控制设备，数据标签用于匹配第三航行数据和第四航行数据；控制设备用于接收无人机机载通信设备发送的第五航行数据，并对第五航行数据进行格式转换，及基于数据标签进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，第五数据包括：第三航行数据或第四航行数据，通过将具有相同数据标签的两个航行数据，分别通过北斗卫星传输模式和无线电传输模式发送给位于地面的控制设备，再由控制设备进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，能够有效降低航行数据传输过程中出现丢失的概率，提高可靠性及鲁棒性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本发明实施例的一种无人机航迹可靠接入的系统的结构框图；

图2为本发明实施例的无人机航迹可靠接入的方法的流程示意图；

图3本发明实施例的目标航行数据的确定方法。

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作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。

普通的无人机大多采用单一的无线电通信数据链记性航迹描记，可靠性低，鲁棒性差。当无人机脱离视距范围，数据链频道拥挤或网络故障时，容易造成无人机的丢失，导致不必要的经济损失，甚至，还可能会危及到公共财产安全甚至是生命安全。

为了提高无人机可靠性和鲁棒性，本发明提出一种无人机航迹可靠接入的系统，可参阅图1，图1为本发明实施例的一种无人机航迹可靠接入的系统的结构框图，由图1可知，系统包括：无人机机载通信设备110及控制设备120，控制设备设置于地面。无人机机载通信设备用于获取无人机飞行产生的初始航行数据，对初始航行数据进行数据格式转换，分别得到第一航行数据和第二航行数据，第一航行数据符合北斗卫星传输要求，第二航行数据符合无线电卫星传输要求；无人机机载通信设备还用于在第一航行数据中按照预设规则增加数据标签，得到第三航行数据，及在第二航行数据中增加与第一航行数据相同的数据标签，得到第四航行数据；并将第三航行数据通过北斗卫星传输模式发送给控制设备，及将第四航行数据通过无线电传输模式发送给控制设备，数据标签用于匹配第三航行数据和第四航行数据；控制设备用于接收无人机机载通信设备发送的第五航行数据，并对第五航行数据进行格式转换，及基于数据标签进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，第五数据包括：第三航行数据或第四航行数据。

具体的，无人机机载通信设备主要包括编码模块、北斗卫星传输模块、无线电卫星传输模块和电源模块。

电源模块为无人机机载通信设备的正常运行提供电源。编码模块对初始航行数据进行编码，将编码后的信号调制到各个传输链路所需要的频率，北斗卫星传输模块将调制后的信号转换为北斗短报文格式得到第一航行数据。无线电卫星传输模块将调制后的信号转换为移动通信协议标准格式得到第二航新数据。

初始航行数据为按照预设时间间隔获取的，因此每进行一次数据获取之后，都会产生第一航行数据和第二航行数据，所以编码模块还会按照预设规则对两个数据增加数据标签，可选的，按照时间顺序对航行数据按照顺序进行数字编码，例如0，1，2，3，……。假设当前获取到第一航行数据和第二航行数据为第一次获取到的航行数据，那么可以对第一航行数据和第二航行数据均增添数据标签0，得到带有数据标签0的第三航行数据和第四航行数据。以便可以通过数据标签匹配上无人机机载通信设备同一时间得到的第三航行数据和第四航行数据。

在获取到第三航行数据和第四航行数据之后，北斗卫星传输模块将第三航行数据数据传输给控制设备。无线电卫星传输模块将第四航行数据传输给控制设备。

由于控制设备再同一时间点只能接收到一次航行数据，所以将当前时刻接收到的航行数据作为第五航行数据，并基于第五航行数据以及相同数据标签的航行数据进行分析，得到目标航行数据。在确定目标航行数据时，将多余的航行数据进行去重处理，即删除多余的航行数据。

通过将具有相同数据标签的两个航行数据，分别通过北斗卫星传输模式和无线电传输模式发送给位于地面的控制设备，再由控制设备进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，能够有效降低航行数据传输过程中出现丢失的概率，提高可靠性及鲁棒性。

基于本发明实施例提出的无人机航迹可靠接入的系统，本发明实施例还提出一种无人机航迹可靠接入的方法，请参与图2，图2为本发明实施例的无人机航迹可靠接入的方法的流程示意图，方法应用于上述的无人机航迹可靠接入的系统，方法包括：

步骤210，控制设备接收无人机机载通信设备发送的第五航行数据。

具体的，控制设备在当前时刻会接收到北斗卫星传输模块或者无线电卫星传输模块传输的第三航行数据或者第四航行数据。此时将接收到的航行数据作为第五航行数据。

步骤220，控制设备对第五航行数据进行格式转换，得到第六航行数据。

具体的，第五航行数据为第三航行数据和第四航行数据中的一种，所以按照第三航行数据或第四航行数据对应的格式转化方法将第五航行数据转换为标准格式，得到转换后的第六航行数据。

步骤230，控制设备提取第六航行数据中包含的第一数据标签，并基于第一数据标签进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，第五航行数据为无人机机载通信设备发送的第三航行数据，或者第四航行数据。

在获取到第六航行数据之后，提取其中包含的数据标签作为第一数据标签，并确认历史的航行数据中是否存在与第一数据标签相同的数据标签，若存在则在第六航行数据和与第一数据标签相同的数据标签对应的航行中选择一个作为目标航行数据，并将另外一个删除。

通过本发明实施例提出的无人机航迹可靠接入的方法，通过同时接受北斗卫星传输模块的第三航行数据，和无线电卫星传输模块的第四航行数据，并基于数据标签对第三航行数据和第四航行数据进行分析，确定更加准确的目标航行数据，提高可靠性及鲁棒性。

由于在得到第六航行数据之前可能应景获取到了与初始航行数据有关的数据，所以为了避免获取重复的数据影响接入效果，本发明实施例的步骤230中，基于第一数据标签进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，包括：

Step1、控制设备查找历史航行数据集合，确定是否存在与第六航行数据具有相同的第一数据标签的第七航行数据，历史航行数据集合包括：接收第五航行数据的时间点之前接收到的，且未匹配到相同数据标签的航行数据

Step2、若不存在第七航行数据，则将第六航行数据添加至历史航行数据集合中；若存在第七航行数据，则根据第六航行数据及第七航行数据进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，将目标航行数据保存至无人机机载通信设备对应的航行数据列表中，及删除历史航行数据集合中的第七航行数据，航行数据列表中包含按照数据标签的顺序排列的目标航行数据。

由于，在控制设备得到当前第六航行数据之前，可能已经获取到与当前第六航行数据的数据标签相同的航行数据。例如，假设当前第六航行数据时根据第三航行数据得到的第六航行数据。但是在此之前，可能接收到根据第四航行数据得到的第六航行数据。这两个第六航行数据为同一时刻得到两种不同形式的航行数据。

因此，为了得到更加准确的目标航行数据，本发明实施例还识别第六航行数据的第一数据标签，并确认在历史航行数据集合中，是否存在与第六航行数据的第一数据标签相同的航行数据。

a、当在历史航行数据中不存在数据标签与第六航行数据的第一数据标签相同的航行数据，则将该第六航行数据添加到历史航行数据集合中。

b、当在历史航行数据中存在数据标签与第六航行数据的第一数据标签相同的航行数据，则将该航行数据作为第七航行数据，再根据第六航行数据和第七航行数据进行分析处理，选择更加精准的航行数据作为目标航行数据。

该发明实施例通过同时获取两个模块发送的航行数据，通过分析处理即去重后，选择更加准确的目标航行数据进行记录，以提高无人机的准确性和鲁棒性。

本发明实施例提供选取更加精准的航行数据的方法，具体的，根据第七航行数据及第六航行数据进行数据分析及去重处理，得到目标航行数据，包括：对第六航行数据和第七航行数据进行比较。

此时比较结果会出现两种情况：

一、若第六航行数据与第七航行数据完全相同，则将第六航行数据和第七航行数据中的任意一航行数据作为目标航行数据，将目标航行数据保存至无人机机载通信设备对应的航行数据列表中，并删除另一航行数据。

具体的，当历史存储的第七航行数据和当前第六航行数据完全相同时，此时在第六航行数据和第七航行数据中随机一个作为目标航行数据即可，并将目标航行数据保存至无人机机载通信设备的航行数据列表中。此外，假设选取第六航行数据作为目标航行数据，那么则将第七航行数据删除。

二、若第六航行数据与第七航行数据不完全相同，则根据数据长度从第六航行数据和第七航行数据中确定一航行数据为目标航行数据，并删除另一航行数据。

具体的，当历史存储的第七航行数据和当前第六航行数据不完全相同时，则在两个航行数据之间选择最佳一个的航行数据作为目标航行数据，并将目标航行数据保存至无人机机载通信设备的航行数据列表中。此外，假设选取第六航行数据作为目标航行数据，那么则将第七航行数据删除。

考虑到在数据的传输或者转换的过程可能存在数据丢失的情况，则在上述的情况二中，根据数据长度从第六航行数据和第七航行数据中确定一航行数据为目标航行数据，可以包括：将第六航行数据和第七航行数据中，数据长度最长的航行数据确定为目标航行数据。

具体的，在两个航行数据中，数据较长的航行数据表示数据不存在缺失的情况，或者相较于数据长度较短的航行数据缺失的数据较少。因此，相对较长的航行数据更加精准，所以可以通过比较两个航行数据的长度获取更加准确的目标航行数据，以便有效提高无人机的可靠性及鲁棒性。

除此之外，考虑到控制设备只能接受收到北斗卫星传输模块和无线电卫星传输模块中的其中一种的情况，本发明实施例还提出获取目标航行数据的方法，请参阅图3，图3本发明实施例的目标航行数据的确定方法，方法包括：

步骤310，在历史航行数据集合为非空时，确定历史航行数据集合中是否存在接收时间点距离当前时间点的时长大于预设时间阈值的第八航行数据。

步骤320，若存在第八航行数据，则获取第八航行数据中的第二数据标签，及从航行数据列表中获取位于第二数据标签之前的所有数据标签中，最靠近第二数据标签的第三数据标签。

步骤330，根据第二数据标签和第三数据标签判断第八航行数据是否可以作为目标航行数据添加至航行数据列表中。

由于控制设备可能只能接收到一种形式的航行数据，所以在历史航行数据集合中长时间未被匹配成功的航行数据需要提取出来，判断是否可以作为目标航行数据。预设时间阈值可以根据的实际应用场景设置的经验值。

当存在长时间未被匹配成功的航行数据，则将该航行数据作为第八航行数据，并提取该第八航行数据的数据标签作为第二数据标签。并在已有的航行数据列表中定位到第八航行数据的位置。例如，若第八航行数据的第二数据标签为4，已有的航行数据列表的数据标签列表有：1、2、3、5、6……，那么找到与第二数据标签为4距离最近的且出现在第二数据标签为4之前的数据标签3作为第三数据标签。在第三数据标签之后，即可根据第二数据标签和第三数据标签判断第八航行数据是否可以作为目标航行数据添加至航行数据列表中。

进一步的，步骤330，根据第二数据标签和第三数据标签判断第八航行数据是否可以作为目标航行数据添加至航行数据列表中，包括：

Step1、当第二数据标签与第三数据标签连续时，则从航行数据列表中获取包含第三数据标签的第一目标航行数据。

Step2、确定第八航行数据与第一目标航行数据中各类型航行数据的差异值。

Step3、根据各类型航行数据的差异值判断第八航行数据是否可以作为目标航行数据添加至航行数据列表中。

具体的，假设第二数据标签为4、第三数据标签为3，则表示这两个数据标签连续，则说明这两个数据标签对应的航行数据差距相对来说不会相差太大，因此，可以通过比较两个数据标签对应的航行数据，得到两个航行数据的差异值。

当差异值在合理的范围内，则说明第八航行数据大概率是准确的，即可将第八航行数据作为目标航行数据，并添加至航行数据列表中。

进一步的Step3、根据各类型航行数据的差异值判断第八航行数据是否可以作为目标航行数据添加至航行数据列表中，包括以下两种情况：

一、当各类型航行数据的差异值均小于预设阈值时，则确定第八航行数据与第一目标航行数据之间具有连贯性，将第八航行数据作为目标航行数据，且在航行数据列表中第一目标航行数据的后面添加第八航行数据，并在历史航行数据集合中删除第八航行数据。

二、当各类型航行数据的差异值中存在大于预设阈值的差异值时，则向无人机机载通信设备发送数据请求，数据请求中包含第二数据标签，数据请求用于指示无人机机载通信设备发送包含第二数据标签的航行数据。

具体的，通过设置预设阈值，判断第一目标航行数据和第八航行数据之间的差异值是否合理，当小于该差异值时，则说明该第八航行数据的是合理的，大概率为正确的航行数据，所以将第八航行数据添加至航行数据列表中第一目标航行数据的后面。除此之外还需将历史航行数据集合中第八航行数据删除，避免重复操作。

当差异值中大于预设阈值时，说明第八航行数据存在较大的问题，不便作为目标航行数据。此时控制设备将向无人机机载通信设备数据请求，为了重新获取第八航行数据对应的时间点时的航行数据，进而重新确定目标航行数据，以提高航行数据的准确性。

该发明实施例通过比较第八航行数据和第一目标航行数据的差异值进行判断，第八航行数据是否准确，并当第八航行数据不准确时，重新获取第八航行数据，以此提高存入航行数据列表的航行数据的准确性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。