一种无人机跨遮挡超远程数据传输通信方法及系统

技术领域

本发明属于无人机通信领域，具体而言，涉及一种无人机跨遮挡超远程数据传输通信方法及系统。

背景技术

传统高空无人机操控多为近程通信，无人机通过图数传(数据链)设备将飞机的信息点对点传输至地面站，地面控制信息上传至飞机，实现飞机的遥测遥控，该方式无法实现跨区域的无人机超远程监控。

无人机在使用点对点通信方式时，当遇到遮挡时会产生通信中断，会极大降低无人机的作业范围或无法满足作业任务需求，传统方式采用高空设备(如中继无人机、热气球)进行信号中转，或采用组网设备进行信息传输，该方式成本高、任务时准备时间长。

发明内容

本申请实施例提供了一种无人机跨遮挡超远程数据传输通信方法及系统，通过地面接收端接力通信有效解决无人机通信遮挡问题，通过网络传输解决超远程控制，多设备连接造成数据链带宽不够等问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种无人机跨遮挡超远程数据传输通信方法，包括：

无人机与地面微波设备采用点对点微波链路通信；

地面微波设备与网联设备连接，网联设备通过局域网、专网或互联网与服务器连接；

服务器内部安装数据服务软件实现数据的中转分发；

终端设备通过网络连接服务器访问无人机。

其中，步骤无人机与地面微波设备采用点对点微波链路通信中，无人机从地点a起飞，首先与地点a的地面微波设备A通信，在飞往地点b的过程中，当距离地点b更近时，根据链路切换策略，切换为与地点b的地面微波设备B通信。

其中，链路切换策略包括：

通过地面微波设备A部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与地面微波设备A的距离，该距离记为|飞机-A点|；

通过地面微波设备B部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与地面微波设备B的距离，该距离记为|飞机-B点|；

当距离|飞机-A点|-|飞机-B点|>R成立时，R为预设阈值，判断无人机当前是否使用地面微波设备B的链路，若不是则切换至B点链路；

当距离|飞机-A点|-|飞机-B点|>R不成立时，判断当前是否使用地面微波设备A的链路，若不是则切换至A点链路。

其中，链路切换策略包括：

如果无人机在地面微波设备A、B共同覆盖通信范围内，当前仍连接A点链路且不满足切换至B点链路的条件，此时无人机与A点链路间存在遮挡但与B点链路间通视，根据现场环境设置虚拟地面微波设备X，虚拟地面微波设备X与设备A的距离小于地面微波设备B与设备A的距离；

通过地面微波设备A部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与地面微波设备A的距离，该距离记为|飞机-A点|；

通过虚拟地面微波设备X部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与虚拟地面微波设备X的距离，该距离记为|飞机-X点|；

当距离|飞机-A点|-|飞机-X点|>T成立时，T为预设阈值，判断无人机当前是否使用B点链路，若不是则切换至B点链路；

当距离|飞机-A点|-|飞机-X点|>T不成立时，判断无人机当前是否使用A点数据链，若不是则切换至A点链路。

第二方面，本申请提供了一种无人机跨遮挡超远程数据传输通信系统，包括：无人机、地面微波设备、网联设备、服务器、终端设备；无人机与地面微波设备采用点对点微波链路通信；地面微波设备与网联设备连接，网联设备通过局域网、专网或互联网与服务器连接；服务器内部安装数据服务软件实现数据的中转分发；终端设备通过网络连接服务器访问无人机。

其中，无人机与地面微波设备采用点对点微波链路通信过程中，无人机从地点a起飞，首先与地点a的地面微波设备A通信，在飞往地点b的过程中，当距离地点b更近时，根据链路切换策略，切换为与地点b的地面微波设备B通信。

其中，链路切换策略包括：

通过地面微波设备A部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与地面微波设备A的距离，该距离记为|飞机-A点|；

通过地面微波设备B部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与地面微波设备B的距离，该距离记为|飞机-B点|；

当距离|飞机-A点|-|飞机-B点|>R成立时，R为预设阈值，判断无人机当前是否使用地面微波设备B的链路，若不是则切换至B点链路；

当距离|飞机-A点|-|飞机-B点|>R不成立时，判断当前是否使用地面微波设备A的链路，若不是则切换至A点链路。

其中，链路切换策略包括：

如果无人机在地面微波设备A、B共同覆盖通信范围内，当前仍连接A点链路且不满足切换至B点链路的条件，此时无人机与A点链路间存在遮挡但与B点链路间通视，根据现场环境设置虚拟地面微波设备X，虚拟地面微波设备X与设备A的距离小于地面微波设备B与设备A的距离；

通过地面微波设备A部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与地面微波设备A的距离，该距离记为|飞机-A点|；

通过虚拟地面微波设备X部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与虚拟地面微波设备X的距离，该距离记为|飞机-X点|；

当距离|飞机-A点|-|飞机-X点|>T成立时，T为预设阈值，判断无人机当前是否使用B点链路，若不是则切换至B点链路；

当距离|飞机-A点|-|飞机-X点|>T不成立时，判断无人机当前是否使用A点数据链，若不是则切换至A点链路。

其中，终端设备包括电脑、手机、平板、遥控装置。

其中，网联设备包括4G/5G无线路由器、有线路由器、推流器、卫星通信设备。

本申请实施例无人机跨遮挡超远程数据传输通信方法及系统具有如下

有益效果：

1)本方案通过无人机与地面站点对点微波通信，并结合网络传输可实现无人机跨区域超远程控制；

2)本方案通过网络服务器数据管理和转发，可实现多终端设备同时访问无人机；

3)本方案通过地面微波设备接力测控，不仅能扩大无人机的通信范围，还能解决传统无人机点对点通信链路被遮挡问题；

4)本方案提出的虚拟微波设备地面端部署方法，可解决真实部署地距离切换策略不能很好解决无人机点对点通信链路被遮挡问题。

附图说明

图1为本申请实施例无人机跨遮挡超远程数据传输通信系统结构示意图；

图2为本申请实施例无人机跨遮挡超远程数据传输通信方法流程示意图；

图3为本申请中链路切换示意图一；

图4为本申请中链路切换示意图二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请进行进一步的介绍。

在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有特征A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

如图1-2所示，本申请无人机跨遮挡超远程数据传输通信方法包括：无人机与地面微波设备采用点对点微波链路通信；地面微波设备与网联设备连接，网联设备通过局域网、专网或互联网与服务器连接；服务器内部安装数据服务软件实现数据的中转分发；终端设备通过网络连接服务器访问无人机。下面进行详细介绍。

(1)如图1-2所示，无人机与地面微波设备采用点对点微波链路通信，地面微波接收设备与网联设备连接，网联设备包括但不限于4G/5G无线路由器、有线路由器、推流器、卫星通信设备等，网联设备通过局域网、专网或互联网与服务器连接，服务器内部安装数据服务软件实现数据的中转分发，终端设备通过网络连接服务器访问无人机，终端访问设备包括但不限于电脑、手机、平板、遥控装置等。

(2)如图1所示，本申请的网络拓扑连接方式可实现跨区域超远程监控无人机，通过服务器数据服务软件可实现影音数据、遥测数据的多终端设备在线同时访问，可极大降低多终端设备直连地面微波接收设备造成数据链带宽不够问题。

(3)采用点对点微波链路通信要求无人机与地面接收设备通视无遮挡，当存在遮挡时本发明采用地面接力测控方式，如图3所示。无人机从地点a起飞，首先与地点a的地面微波设备A通信，在飞往地点b的过程中，当距离地点b更近时切换为与地点b的地面微波设备B通信，这样不仅可以跨越地点a与地点b之间的障碍物，还可以扩展无人机的测控距离。

(4)链路切换策略包括：通过地面微波设备A部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与地面微波设备A的距离，该距离记为|飞机-A点|；通过地面微波设备B部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与地面微波设备B的距离，该距离记为|飞机-B点|；当距离|飞机-A点|-|飞机-B点|>R成立时，R为预设阈值，判断无人机当前是否使用地面微波设备B的链路，若不是则切换至B点链路(地面微波设备B的链路)；当距离|飞机-A点|-|飞机-B点|>R不成立时，判断无人机当前是否使用地面微波设备A的链路，若不是则切换至A点链路(地面微波设备A的链路)。

(5)当(4)的切换方式不能解决遮挡通信问题时，例如：无人机在地面微波设备A、B共同覆盖通信范围内，当前仍连接A点链路且不满足(4)中切换至B点链路的条件，此时无人机与A点链路间存在遮挡但与B点链路间通视，如图4所示，可根据现场环境设置虚拟地面微波设备X，虚拟地面微波设备X与设备A的距离小于地面微波设备B与设备A的距离。通过地面微波设备A部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与地面微波设备A的距离，该距离记为|飞机-A点|；通过虚拟地面微波设备X部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与虚拟地面微波设备X的距离，该距离记为|飞机-X点|；当距离|飞机-A点|-|飞机-X点|>T成立时，T为预设阈值，判断无人机当前是否使用B点链路，若不是则切换至B点链路；当距离|飞机-A点|-|飞机-X点|>T不成立时，判断无人机当前是否使用A点数据链，若不是则切换至A点链路。本步骤中的方式相对(4)中链路切换策略可提前切换至B点链路，解决特殊情况下的链路通信遮挡问题。

(6)本申请方案可扩展部署多个地面微波设备，进一步扩大无人机的通信范围，解决更复杂的链路遮挡问题。

本申请方案具有以下效果：

1)该方案通过无人机与地面站点对点微波通信，并结合网络传输可实现无人机跨区域超远程控制；

2)该方案通过网络服务器数据管理和转发，可实现多终端设备同时访问无人机；

3)该方案通过地面微波设备接力测控，不仅能扩大无人机的通信范围，还能解决传统无人机点对点通信链路被遮挡问题；

4)该方案提出的虚拟微波设备地面端部署方法，可解决真实部署地距离切换策略不能很好解决无人机点对点通信链路被遮挡问题。

本申请还提供了一种无人机跨遮挡超远程数据传输通信系统，包括：无人机、地面微波设备、网联设备、服务器、终端设备；无人机与地面微波设备采用点对点微波链路通信；地面微波设备与网联设备连接，网联设备通过局域网、专网或互联网与服务器连接；服务器内部安装数据服务软件实现数据的中转分发；终端设备通过网络连接服务器访问无人机。

其中，无人机与地面微波设备采用点对点微波链路通信过程中，无人机从地点a起飞，首先与地点a的地面微波设备A通信，在飞往地点b的过程中，当距离地点b更近时，根据链路切换策略，切换为与地点b的地面微波设备B通信。

其中，链路切换策略包括：

通过地面微波设备A部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与地面微波设备A的距离，该距离记为|飞机-A点|；

通过地面微波设备B部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与地面微波设备B的距离，该距离记为|飞机-B点|；

当距离|飞机-A点|-|飞机-B点|>R成立时，R为预设阈值，判断无人机当前是否使用地面微波设备B的链路，若不是则切换至B点链路；

当距离|飞机-A点|-|飞机-B点|>R不成立时，判断当前是否使用地面微波设备A的链路，若不是则切换至A点链路。

其中，链路切换策略包括：

如果无人机在地面微波设备A、B共同覆盖通信范围内，当前仍连接A点链路且不满足切换至B点链路的条件，此时无人机与A点链路间存在遮挡但与B点链路间通视，根据现场环境设置虚拟地面微波设备X，虚拟地面微波设备X与设备A的距离小于地面微波设备B与设备A的距离；

通过地面微波设备A部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与地面微波设备A的距离，该距离记为|飞机-A点|；

通过虚拟地面微波设备X部署地的经纬度和无人机实时经纬度计算无人机与虚拟地面微波设备X的距离，该距离记为|飞机-X点|；

当距离|飞机-A点|-|飞机-X点|>T成立时，T为预设阈值，判断无人机当前是否使用B点链路，若不是则切换至B点链路；

当距离|飞机-A点|-|飞机-X点|>T不成立时，判断无人机当前是否使用A点数据链，若不是则切换至A点链路。

本申请中，无人机跨遮挡超远程数据传输通信系统实施例与无人机跨遮挡超远程数据传输通信方法实施例基本相似，相关之处请参考无人机跨遮挡超远程数据传输通信方法实施例的介绍。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述无人机跨遮挡超远程数据传输通信方法步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。

以上介绍仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。