【技术实现步骤摘要】
一种通信/测距双系统的无人机通信方法
本专利技术涉及一种通信/测距双系统的无人机通信方法,辅以自适应多制式选择算法和随机信道选择算法,提高系统的传输速率和抗干扰性能,属于物联网无线通信
技术介绍
近几年,小型无人机依靠其体量小、机动性强、部署快捷等特点在众多领域得到应用。灵活可靠的通信系统作为无人机系统的重要组成部分,得到越来越多研究学者的关注。在无人机独特的空对地传播信道模型下,实现无人机驾驶员或地面站与空中无人机平台的实时通信并且完成稳定的数据交互与安全控制是一大挑战。面对物流配送、农林作业、巡检安防、地理勘探等多样化民用场景,现阶段ISM2.4GHz频段的WiFi、ZigBee和蓝牙等无线传输技术无法满足300米到2000米的覆盖范围要求,无法有效抵抗移动速度高达160km/h的无人机引起的多普勒效应,且极易受同频段信号的干扰。LoRa作为一种扩频通信技术,具有远距离、低功耗、高鲁棒性等特点,是扩大传输距离的有效手段,也是有利于延长无人机空中续航能力的选择,并且非常适合应用于快速变化的无人机通信场景。无人机安全飞行是任何使用场景下都要遵循的原则,安全二字除了对操控人员的专业素养提出较高要求,也是要求遥控技术精益求精,快速且稳健的数据传输性能是关键。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的是提供一种通信/测距双系统的无人机通信方法,辅以自适应多制式选择算法和随机信道选择算法,为无人机通信链路双保障的同时最大化系统的传输速率和提高抗干扰性能。技术方案:为实 ...
【技术保护点】
1.一种通信/测距双系统的无人机通信方法,特征在于:所述方法中地面站和无人机所搭载的通信模块均包含两个微控制器和两个射频芯片,一个微控制器和一个射频芯片组成数传节点,另一个微控制器和另一个射频芯片组成测距节点;所述方法包括以下步骤:/n(1)两个节点上电初始化后,读取EEPROM存储值,若存储模式为数传模式则该节点为数传节点,负责数据传输,若存储模式为测距模式则该节点为测距节点,负责测量地面站与无人机之间的距离;所述测距节点在数传节点的通信质量出现问题时自动切换成数传模式顶替数传节点;/n(2)数传节点首先生成配对设备遵循的相同的由所有可用的信道组成的跳频图案,跳频图案均匀分布在整个频段内,然后主从设备开始定时跳频,从而在跳频时保持同步;依照跳频图案选择频点后,结合距离、RSSI、误帧率三者对调制方式做出选择,当信道条件较差时选择LoRa调制,当信道条件有所改善时选择FLRC调制,当信道条件较好时选择GFSK调制的目标;频点、调制方式选择好之后,进行数据的发送和接收;/n(3)测距节点执行测距协议并监听通信质量,在测距协议中,通过采用每隔设定时间发送接收一次数据包来测量频偏的方法纠正时 ...
【技术特征摘要】
1.一种通信/测距双系统的无人机通信方法,特征在于:所述方法中地面站和无人机所搭载的通信模块均包含两个微控制器和两个射频芯片,一个微控制器和一个射频芯片组成数传节点,另一个微控制器和另一个射频芯片组成测距节点;所述方法包括以下步骤:
(1)两个节点上电初始化后,读取EEPROM存储值,若存储模式为数传模式则该节点为数传节点,负责数据传输,若存储模式为测距模式则该节点为测距节点,负责测量地面站与无人机之间的距离;所述测距节点在数传节点的通信质量出现问题时自动切换成数传模式顶替数传节点;
(2)数传节点首先生成配对设备遵循的相同的由所有可用的信道组成的跳频图案,跳频图案均匀分布在整个频段内,然后主从设备开始定时跳频,从而在跳频时保持同步;依照跳频图案选择频点后,结合距离、RSSI、误帧率三者对调制方式做出选择,当信道条件较差时选择LoRa调制,当信道条件有所改善时选择FLRC调制,当信道条件较好时选择GFSK调制的目标;频点、调制方式选择好之后,进行数据的发送和接收;
(3)测距节点执行测距协议并监听通信质量,在测距协议中,通过采用每隔设定时间发送接收一次数据包来测量频偏的方法纠正时钟偏移量,用来对结果进行校正;当积累一定数量的原始测量数据后进行过滤和校正,最终得到一个测距结果;然后测距节点会通过串口将结果传输给数传节点;在执行测距协议的同时测距节点通过串口获取数传节点通信情况,监听通信质量,当数传节点通信异常时,测距节点的地面站端通过数据包通知测距节点的无人机端接下来进入数传模式。
2.根据权利要求1所述的通信/测距双系统的无人机通信方法,其特征在于:步骤(2)中,LoRa、FLRC、GFSK三种调制方式的最大数据传输速率递增,最远传输距离递减,通过实验采集接受信号强度数据,分别设定从LoRa调制切换到FLRC调制的接收信号强度阈值,记为L2F;从FLRC调制切换到GFSK调制的接收信号强度阈值F2G;从GFSK调制切换到FLRC调制的接收信号强度阈值G2F;从FLRC调制切换到LoRa调制的接收信号强度阈值F2L。
3.根据权利要求2所述的通信/测距双系统的无人机通信方法,其特征在于:步骤(2)中,三种调制方式切换的规则为:
LoRa模式下,若接收信号强度上升,达到阈值L2F,并且距离测量结果小于五百米,每秒统计的误帧率小于千分之八,则地面站端向无人机端发送至少三次切换命令,以保证命令的送达,地面站端和无人...
【专利技术属性】
技术研发人员:邵波,陈曦,张会杰,商忠民,胡静,宋铁成,
申请(专利权)人:无锡睿思凯科技股份有限公司,东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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