基于蓝牙与Wi-Fi的四旋翼无人机通信方法和系统技术方案

技术编号:15879228 阅读:124 留言:0更新日期:2017-07-25 17:14
本发明专利技术实施例公开了基于蓝牙与Wi‑Fi的四旋翼无人机通信方法和系统,涉及无人机通信领域,利用蓝牙和Wi‑Fi两种数据传输手段形成有效的余度结构,用于实现安卓地面站和无人机之间的无线通信,能够并行、高速接收安卓地面站遥控指令,通过指令码重复、多次以及两路并行发送方式,提高安卓地面站与地面测控终端之间无线通信的可靠性、实时性;无线通信方式扩大了通信距离,避免了通信距离受限的问题。

Bluetooth and Wi Fi four rotor method and system based on man-machine communication

The embodiment of the invention discloses a method and system of human-machine communication based on Bluetooth and Wi Fi four rotor, relates to the field of UAV Communication, using Bluetooth and Wi Fi two data transmission means to form an effective redundancy structure for wireless communication between the ground station and Android UAV, parallel and high speed receiver Android earth station remote control command, the command code repeated several times and two parallel transmission mode, improve Android between ground station and ground control terminal reliability, real-time wireless communication; wireless communication to expand the communication distance, to avoid the problem of limited communication distance.

【技术实现步骤摘要】
基于蓝牙与Wi-Fi的四旋翼无人机通信方法和系统
本专利技术涉及无人机通信领域,尤其涉及基于蓝牙与Wi-Fi的四旋翼无人机通信方法和系统。
技术介绍
在信息化的当代社会,随着微机电、微电子和微导航等技术的广泛使用,无人机技术迅速成为研究热点,并且得到了快速的发展。而四旋翼无人机因为相邻的旋翼转向相反,从而抵消反扭矩,因此不用专门设计尾桨来平衡旋翼反扭矩,具有垂直升降、悬停及快速改变姿态等飞行特性,与普通的无人机相比具有体积小、机动性好、性价比高等优点,因此在军事和民用方面具有巨大的应用价值。地面站是无人机系统的重要组成部分,它负责对飞行器进行控制并对飞行器的信息进行采集和处理,具有控制、指挥、通信、监视和侦察等综合功能。随着小型飞行器功能日益丰富以及对飞行要求越来越高,对地面站也提出了更高的要求。传统的小型飞行器地面信息釆集系统多为桌面系统,操作不方便且体积大不便于携带。安卓系统是一种以Linux与JAVA为基础的开放源代码操作系统,主要使用于便携设备。安卓系统作为手机操作系统,使手机的款式多样化,功能更加便捷多样,能够满足不同消费者的需求。安卓地面站是一种新兴的地面站,与传统地面站相比,既实现了地面站主要功能,又兼有工作时间长、易于携带、操作方便及移植性强等优点,将在旋翼型无人机系统上得到广泛应用。通信系统是无人机系统信息控制与传输的核心,提供地面站和无人机之间的数据链路(上行和下行)。上行链路传输操控人员的命令和指令到无人机上,下行链路传输无人机的状态数据到地面站。安卓地面站与四旋翼无人机之间的通信系统主要采用安卓操作终端USBOTG(ON-The-Go)功能连接USB数传电台实现。该通信方式对安卓操作终端、数传电台的接口功能有一定要求,且数传电台的性能指标有限,影响无人机系统长距离使用。目前市场上也有基于4G网络和基于Wi-Fi的通信系统。这些通信都是以网络作为通信基础,容易受到当地网络的信号强度的影响。而且在偏远地区网络信号传输不稳定,也会影响系统的可靠使用。同时,Wi-Fi通信系统还存在通信距离限制。综上,目前的安卓地面站与四旋翼无人机之间通信链路具有可靠性不足且距离受限的问题。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供基于蓝牙与Wi-Fi的四旋翼无人机通信方法和系统,该通信方法和系统无需网络辅助,能够通过蓝牙、Wi-Fi与数传电台相结合来实现数据传输,具有作用距离长、工作稳定性好的优点。为达到上述目的,本专利技术的实施例采用如下技术方案:基于蓝牙与Wi-Fi的四旋翼无人机通信方法,包括:S1、安卓地面站发送指令队列至蓝牙通信模块和Wi-Fi通信模块;S2、所述蓝牙通信模块和Wi-Fi通信模块接收所述指令队列,再通过串口通信传输至地面测控终端控制器;S3、所述地面测控终端控制器采集所述蓝牙通信模块和所述Wi-Fi通信模块上传的所述指令队列并进行校验判断,判断后得出蓝牙有效帧和Wi-Fi有效帧,所述地面测控终端控制器将所述蓝牙有效帧和所述Wi-Fi有效帧进行融合,得到有效遥控指令队列,并将所述有效遥控指令队列发送至地面数传模块;S4、所述地面数传模块采集所述有效遥控指令队列,并通过无线通信的方式将所述有效遥控指令队列发送至机载数传模块;S5、所述机载数传模块采集所述有效遥控指令队列,并对其中的射频信号进行放大、解调,得到控制指令,所述机载数传模块再将所述控制指令发送至四旋翼无人机控制器;S6、所述四旋翼无人机控制器采集所述控制指令,并根据所述控制指令的内容控制机载平台,然后进入下一个控制周期,重复所述S1-S6。。进一步的,所述指令队列的校验和判断采用累加和校验或者CRC校验。进一步的,S3中,所述蓝牙有效帧和所述Wi-Fi有效帧的融合包括:S301、所述蓝牙有效帧和所述Wi-Fi有效帧根据指令权值控制规则,得到蓝牙指令权值矩阵和Wi-Fi指令权值矩阵;S302、所述蓝牙指令权值矩阵和所述Wi-Fi指令权值矩阵求和得到指令权值矩阵;S303、将所述指令权值矩阵中的元素与指令有效阈值相对比,若大于所述有效阈值则置1,否则置0,将得到的新矩阵作为指令控制字;S304、根据所述指令控制字与指令掩码形成有效指令控制字,其中,指令控制字与指令掩码进行位与(&)运算;S305、根据所述有效指令控制字,从指令集调取对应的指令码,将指令码进行组帧、编码,得到所述有效遥控指令队列。进一步的,所述指令有效阈值取值范围为0.5~1,建议取0.8。进一步的,所述指令掩码由上一控制周期得到的所述有效指令控制字进行位取反(~),再与指令类型字取或(|)运算得到,并且初始值为单位向量。进一步的,在指令集中,若第i个指令的指令类型为单次执行指令,则对应的指令类型字相应位为0;若为连续执行指令,则对应的指令类型字相应位为1;其中,所述指令集中的指令总数为Ns,i=1,2,3…Ns。进一步的,所述指令权值控制规则包括:在所述Wi-Fi指令队列中,所述Wi-Fi有效帧的总数为Nw,在所述蓝牙指令队列中,所述蓝牙有效帧的总数为Nb,所述指令集中共有Ns个指令,Ns为正整数,所述Wi-Fi有效帧和所述蓝牙有效帧中的每一帧和所述指令集中的某一个指令相对应,其中,所述Wi-Fi指令队列中和第i个指令对应的帧数为nwi,其中,i=1,2,3…Ns,所述蓝牙指令队列中和第i个指令对应的帧数为nbi,则第i个指令对于所述Wi-Fi指令队列的指令权值为对于所述蓝牙指令队列的指令权值为因此,与所述指令集对应构成的所述蓝牙指令权值矩阵为所述Wi-Fi指令权值矩阵为所述蓝牙指令权值矩阵和所述Wi-Fi指令权值矩阵求和得到指令权值矩阵。本专利技术还提供了基于蓝牙与Wi-Fi的四旋翼无人机通信系统,包括地面端和机载端,所述地面端包括安卓地面站、蓝牙通信模块、Wi-Fi通信模块、地面测控终端控制器、地面数传模块,所述安卓地面站通过无线方式和所述蓝牙通信模块、Wi-Fi通信模块通信,所述蓝牙通信模块和Wi-Fi通信模块连接所述地面测控终端控制器,所述地面测控终端控制器连接所述地面数传模块;所述机载端包括机载数传模块、无人机控制器和机载平台并依次连接,所述地面数传模块和所述机载数传模块通过无线方式通信。本专利技术实施例提供的基于蓝牙与Wi-Fi的四旋翼无人机通信方法和系统,通过蓝牙链路和Wi-Fi链路相配合,解决了通信链路可靠性不足的问题,而且机载端和地面端通过无线通信方式交互,避免了距离受限的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案,下面将对实施例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专利技术的一些实施例,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它的附图。图1为本专利技术实施例提供的通信系统结构框图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术实施例提供基于蓝牙与Wi-Fi的四旋翼无人机通信方法包括:S1、安卓地面站发送指令队列至蓝牙通信模块和Wi-Fi通信模块,通过Wi-Fi与蓝牙两种通讯方式,并行、高速接收安卓地面站发出的指令队列;S2、所述蓝牙通信模块和Wi-Fi通信模块接收所述指令队列,再通过串口通信传输至地面测本文档来自技高网
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基于蓝牙与Wi-Fi的四旋翼无人机通信方法和系统

【技术保护点】
基于蓝牙与Wi‑Fi的四旋翼无人机通信方法,其特征在于,包括:S1、安卓地面站发送指令队列至蓝牙通信模块和Wi‑Fi通信模块;S2、所述蓝牙通信模块和Wi‑Fi通信模块接收所述指令队列,再通过串口通信传输至地面测控终端控制器;S3、所述地面测控终端控制器采集所述蓝牙通信模块和所述Wi‑Fi通信模块上传的所述指令队列并进行校验和判断,判断后得出蓝牙有效帧和Wi‑Fi有效帧,所述地面测控终端控制器将所述蓝牙有效帧和所述Wi‑Fi有效帧进行融合,得到有效遥控指令队列,并将所述有效遥控指令队列发送至地面数传模块;S4、所述地面数传模块采集所述有效遥控指令队列,并通过无线通信的方式将所述有效遥控指令队列发送至机载数传模块;S5、所述机载数传模块采集所述有效遥控指令队列,并对其中的射频信号进行放大、解调,得到控制指令,所述机载数传模块再将所述控制指令发送至四旋翼无人机控制器;S6、所述四旋翼无人机控制器采集所述控制指令,并根据所述控制指令的内容控制机载平台,然后进入下一个控制周期,重复所述S1‑S6。

【技术特征摘要】
1.基于蓝牙与Wi-Fi的四旋翼无人机通信方法,其特征在于,包括:S1、安卓地面站发送指令队列至蓝牙通信模块和Wi-Fi通信模块;S2、所述蓝牙通信模块和Wi-Fi通信模块接收所述指令队列,再通过串口通信传输至地面测控终端控制器;S3、所述地面测控终端控制器采集所述蓝牙通信模块和所述Wi-Fi通信模块上传的所述指令队列并进行校验和判断,判断后得出蓝牙有效帧和Wi-Fi有效帧,所述地面测控终端控制器将所述蓝牙有效帧和所述Wi-Fi有效帧进行融合,得到有效遥控指令队列,并将所述有效遥控指令队列发送至地面数传模块;S4、所述地面数传模块采集所述有效遥控指令队列,并通过无线通信的方式将所述有效遥控指令队列发送至机载数传模块;S5、所述机载数传模块采集所述有效遥控指令队列,并对其中的射频信号进行放大、解调,得到控制指令,所述机载数传模块再将所述控制指令发送至四旋翼无人机控制器;S6、所述四旋翼无人机控制器采集所述控制指令,并根据所述控制指令的内容控制机载平台,然后进入下一个控制周期,重复所述S1-S6。2.根据权利要求1所述的基于蓝牙与Wi-Fi的四旋翼无人机通信方法,其特征在于,所述S3中,所述指令队列的校验和判断采用累加和校验或者CRC校验。3.根据权利要求1所述的基于蓝牙与Wi-Fi的四旋翼无人机通信方法,其特征在于,所述S3中,所述蓝牙有效帧和所述Wi-Fi有效帧的融合包括:S301、所述蓝牙有效帧和所述Wi-Fi有效帧根据指令权值控制规则,得到蓝牙指令权值矩阵和Wi-Fi指令权值矩阵;S302、所述蓝牙指令权值矩阵和所述Wi-Fi指令权值矩阵求和得到指令权值矩阵;S303、将所述指令权值矩阵中的元素与指令有效阈值相对比,若大于所述指令有效阈值则置1,否则置0,将得到的新矩阵作为指令控制字;S304、根据所述指令控制字与指令掩码形成有效指令控制字;S305、根据所述有效指令控制字,从指令集调取对应的指令码,将指令码进行组帧、编码,得到所述有效遥控指令队列。4.根据权利要求3所述的基于蓝牙...

【专利技术属性】
技术研发人员:高艳辉李志宇杨永琳郭剑东祝贺刘蓉孙晓媛
申请(专利权)人:南京航空航天大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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