本發(fā)明涉及無人機(jī)通信，尤其涉及一種雙通道無人機(jī)視距通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、為了應(yīng)對通信質(zhì)量問題，目前的無人機(jī)出現(xiàn)了雙通道通信系統(tǒng)。

2、然而，即便有雙通道通信系統(tǒng)的支持，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，一旦遇到數(shù)據(jù)傳輸問題，無人機(jī)通信系統(tǒng)需要依據(jù)定時器重傳時長來判斷確認(rèn)幀的發(fā)送與接收情況。當(dāng)前，定時器重傳時長的設(shè)置僅僅基于大致范圍，缺乏對實(shí)際情況的精準(zhǔn)考量和動態(tài)調(diào)整。比如在不同的天氣狀況、飛行距離變化時，該時長無法隨之優(yōu)化。這就導(dǎo)致在數(shù)據(jù)傳輸時，常常出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包、傳輸延遲等問題，從而影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，可見現(xiàn)有的定時器重傳時長確定方式存在較大的改進(jìn)空間；

3、因此，提出一種雙通道無人機(jī)視距通信系統(tǒng)，來應(yīng)對上述所提出的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：為了解決上述問題，而提出的一種雙通道無人機(jī)視距通信系統(tǒng)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種雙通道無人機(jī)視距通信系統(tǒng)，包括以下部分：

4、指令傳輸模塊：地面控制站人員輸入指令后，指令轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號經(jīng)過相應(yīng)的調(diào)制發(fā)送給無人機(jī)，無人機(jī)對接收到的數(shù)字信號進(jìn)行處理；

5、信號執(zhí)行模塊：對接收到的數(shù)字信號進(jìn)行解析，從而確定無人機(jī)的行動指令，并將指令執(zhí)行情況反饋給地面控制站；

6、重傳模塊：對通信鏈路進(jìn)行分析從而確定定時器重傳時長，定時器依據(jù)重傳時長進(jìn)行相應(yīng)的處理；

7、數(shù)據(jù)處理模塊：無人機(jī)將獲取的圖像經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)行編碼打包處理后，對其進(jìn)行調(diào)制，并將其發(fā)送給地面控制站；

8、接收與展示模塊：地面控制站對收到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行解碼，且對解碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。

9、優(yōu)選地，所述指令傳輸模塊具體包括以下內(nèi)容：

10、地面控制站的操作人員根據(jù)任務(wù)需求輸入指令，指令被轉(zhuǎn)換為計算機(jī)能處理的數(shù)字信號，進(jìn)行編碼，并對編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理從而組成完整的數(shù)據(jù)幀；

11、確定調(diào)制方式，并依據(jù)通信距離和鏈路預(yù)算要求計算發(fā)射功率；通過天線將調(diào)制后的信號以電磁波形式向無人機(jī)發(fā)送，同時記錄發(fā)送的數(shù)據(jù)幀序列號和發(fā)送時間；

12、無人機(jī)接收到電磁波信號，經(jīng)過低噪聲放大器進(jìn)行放大；

13、經(jīng)過帶通濾波器濾除噪聲和干擾信號，然后進(jìn)行解調(diào)，將調(diào)制信號還原為數(shù)字信號；對數(shù)字信號進(jìn)行校驗和序列號檢查，若數(shù)據(jù)幀正確且序列號在接收窗口內(nèi)，將其存入緩存區(qū)，并向發(fā)送端發(fā)送確認(rèn)幀，確認(rèn)幀包含正確接收的數(shù)據(jù)幀序列號。

14、優(yōu)選地，所述信號執(zhí)行模塊具體包括以下內(nèi)容：

15、無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)從緩存區(qū)取出正確的控制指令，解析指令內(nèi)容；

16、根據(jù)指令參數(shù)控制無人機(jī)的飛行姿態(tài)、位置和動作；

17、無人機(jī)可將指令執(zhí)行情況通過控制通道反饋給地面控制站。

18、優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊具體包括以下內(nèi)容：

19、無人機(jī)上的攝像頭采集視頻圖像數(shù)據(jù)，以預(yù)設(shè)的幀率和分辨率獲取圖像幀；

20、對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、壓縮等預(yù)處理后，對圖像進(jìn)行壓縮；

21、對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；

22、將編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，添加幀頭、幀尾、序列號、時間戳等信息，組成數(shù)據(jù)幀，以便在接收端進(jìn)行正確的解碼和數(shù)據(jù)完整性驗證；

23、確認(rèn)調(diào)制方式，并計算發(fā)射功率和帶寬，通過無人機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)射天線發(fā)送調(diào)制后的信號，同時記錄發(fā)送的數(shù)據(jù)幀序列號和發(fā)送時間；

24、地面控制站的數(shù)據(jù)接收天線接收到無人機(jī)發(fā)送的電磁波信號，經(jīng)過低噪聲放大、濾波、下變頻處理，將高頻信號轉(zhuǎn)換為中頻或基帶信號；

25、采用與發(fā)送端對應(yīng)的解調(diào)方式，將數(shù)據(jù)信號從載波上解調(diào)出來，還原為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行校驗和序列號檢查，若數(shù)據(jù)幀正確且序列號在接收窗口內(nèi)，將其存入緩存區(qū)，并向發(fā)送端發(fā)送確認(rèn)幀，若數(shù)據(jù)幀錯誤或序列號不在接收窗口內(nèi)，丟棄該數(shù)據(jù)幀，并等待發(fā)送端重傳。

26、優(yōu)選地，所述接收與展示模塊具體包括以下內(nèi)容：

27、地面控制站的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對接收到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行解碼，還原為原始的圖像幀；對解碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示，將視頻圖像數(shù)據(jù)在顯示屏上顯示。

28、優(yōu)選地，所述對通信鏈路進(jìn)行分析從而確定定時器重傳時長，具體過程包括以下內(nèi)容：

29、獲取無人機(jī)與地面站之間的最遠(yuǎn)飛行距離，并將該最遠(yuǎn)飛行距離除以信號在空氣的傳播速度，得到信號從發(fā)送端到接收端之間的時間，并將時間乘以二得到信號從發(fā)送端到接收端再返回的傳播時間，將該傳播時間標(biāo)記為回傳時間；

30、獲取當(dāng)前時間點(diǎn)前若干次無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)時所對應(yīng)的回傳時間，并將獲取的各個執(zhí)行任務(wù)所對應(yīng)的回傳時間進(jìn)行均值計算，得到回傳均時；

31、獲取發(fā)送端對數(shù)據(jù)的處理速率，并將當(dāng)前時間點(diǎn)前若干次無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)時，發(fā)送端各次所處理的數(shù)據(jù)幀長度進(jìn)行均值計算，得到均次數(shù)據(jù)長度；將均次數(shù)據(jù)長度除以發(fā)送端對數(shù)據(jù)的處理速率，得到發(fā)送耗時；

32、依據(jù)上述對發(fā)送端的數(shù)據(jù)處理時間分析獲取發(fā)送耗時的過程，對接收端的數(shù)據(jù)處理時間分析獲取接收耗時；

33、將回傳均時、發(fā)送耗時、接收耗時以及余量時間進(jìn)行求和計算得到定時器重傳時長。

34、優(yōu)選地，所述余量時間的獲取方式包括以下部分：

35、獲取當(dāng)前時間點(diǎn)前若干次無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)時，發(fā)送端和接收端每次傳輸數(shù)據(jù)時所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)丟包率，預(yù)設(shè)丟包率閾值，將丟包率大于丟包率閾值的信號傳輸過程記為丟包次數(shù)，并統(tǒng)計所有的丟包次數(shù)，將所有丟包次數(shù)除以數(shù)據(jù)傳輸總次數(shù)得到丟包比例；

36、并對當(dāng)前時間點(diǎn)前若干次無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)時所對應(yīng)的天氣狀況進(jìn)行分析，從而獲取各個天氣狀況所對應(yīng)的延遲比例；

37、依據(jù)當(dāng)前時刻無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)時的天氣狀況確定延遲比例，并預(yù)設(shè)延遲比例與丟包比例所對應(yīng)的權(quán)重因子，分別將延遲比例和丟包比例與其對應(yīng)的權(quán)重因子進(jìn)行乘積計算后求和得到余量系數(shù)；并依據(jù)余量系數(shù)確定余量時間。

38、優(yōu)選地，所述依據(jù)余量系數(shù)確定余量時間，具體包括以下內(nèi)容：

39、預(yù)設(shè)三組閾值取值范圍，每組閾值取值范圍對應(yīng)一個比例等級，將余量系數(shù)與三組閾值取值范圍進(jìn)行匹配，得到余量系數(shù)所對應(yīng)的比例等級，其中比例值包括低比例等級、中比例等級、高比例等級，且每個比例等級分別對應(yīng)一個比例值；

40、將余量系數(shù)所對應(yīng)的比例值與回傳均時進(jìn)行乘積計算得到余量時長。

41、優(yōu)選地，所述定時器依據(jù)重傳時長進(jìn)行相應(yīng)的處理，具體內(nèi)容包括：

42、控制通道：當(dāng)發(fā)送端成功發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀后，立即啟動對應(yīng)的定時器，開始計時；在定時器計時過程中，如果在重傳時長內(nèi)沒有收到接收端發(fā)送的針對該數(shù)據(jù)幀的確認(rèn)幀，則判定為超時；

43、一旦定時器超時，發(fā)送端重新發(fā)送該數(shù)據(jù)確認(rèn)幀；重傳時，發(fā)送端會再次對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行編碼、調(diào)制操作，然后通過天線發(fā)送出去，同時重新啟動定時器，等待接收端的確認(rèn)；

44、如果發(fā)送端收到了重復(fù)的確認(rèn)幀，即接收到了多個相同序列號的數(shù)據(jù)幀的?確認(rèn)幀，會根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的策略。

45、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

46、1、本發(fā)明通過對通信鏈路的全面分析，包括計算信號回傳時間、發(fā)送端和接收端的數(shù)據(jù)處理耗時，以及綜合網(wǎng)絡(luò)丟包率和天氣狀況確定余量時間，從而精準(zhǔn)地確定定時器重傳時長；這使得系統(tǒng)在面對復(fù)雜的通信環(huán)境時，能夠更合理地進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳操作，減少數(shù)據(jù)丟失，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β屎头€(wěn)定性，即使在惡劣天氣下，也能根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整重傳策略，確保數(shù)據(jù)可靠傳輸。

47、2、本發(fā)明通過從無人機(jī)的數(shù)據(jù)采集，到圖像和飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)的預(yù)處理、編碼、打包、調(diào)制以及發(fā)送，再到地面控制站的接收、解調(diào)、校驗和顯示，整個數(shù)據(jù)處理模塊和接收與展示模塊流程緊密銜接，有條不紊；采用正交頻分復(fù)用調(diào)制等高效的調(diào)制方式，結(jié)合香農(nóng)公式計算發(fā)射功率和帶寬，滿足了不同數(shù)據(jù)傳輸速率和信號質(zhì)量要求，保證了通信的實(shí)時性，使地面控制站能及時獲取無人機(jī)采集的信息，做出準(zhǔn)確決策。