一种旋翼无人机互备份双链路通信方法技术

本发明专利技术公开了一种旋翼无人机互备份双链路通信方法，属于通信技术领域。该方法具体包括步骤1，旋翼无人机使用数据链链路通信；步骤2，旋翼无人机使用4G链路通信；步骤3，旋翼无人机同时使用数据链链路通信和4G链路通信；步骤4，对数据链链路通信和4G链路通信状态检测并切换通信链路；步骤5，4G链路通信中的4G数据传输模块进行辅助定位和定位信息回传。本发明专利技术能够检测通信状态并进行链路切换，提高链路稳定性及安全性。性及安全性。性及安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种旋翼无人机互备份双链路通信方法


[0001]本专利技术涉及到通信
，特别涉及一种旋翼无人机互备份双链路通信方法。

技术介绍

[0002]无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的无人机飞行器。多旋翼无人机是一类可以垂直起降的飞行器。多旋翼无人机其本身最大的特点是结构紧凑、能够垂直起降、隐蔽性好、应用广泛。多旋翼无人机在航拍、救灾、勘探、侦察、农业等多个民用领域内都得到了广泛的关注与应用。
[0003]无人机通信是无人机实现远程控制的手段，可通过无线设备实现无人机与地面设备的遥控遥测信息交互，有多种通信方式包括数据链通信、移动通信、卫星通信。考虑到应用场景不同及电磁环境干扰情况，单通信链路在无人机飞行中存在不稳定性和不可靠性，通过使用互备份双链路通信的方法，应急状态下可实现主副链路自动切换，可大大提高通信可靠性，使无人机飞行安全性提升。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种旋翼无人机互备份双链路通信方法。该方法能够在检测通信状态进行链路切换，提高链路稳定性及安全性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0006]一种旋翼无人机互备份双链路通信方法，具体包括以下步骤：
[0007]步骤1，旋翼无人机使用数据链链路通信；
[0008]步骤2，旋翼无人机使用4G链路通信；
[0009]步骤3，旋翼无人机同时使用数据链链路通信和4G链路通信；
[0010]步骤4，对数据链链路通信和4G链路通信状态检测并切换通信链路；
[0011]步骤5，4G链路通信中的4G数据传输模块进行辅助定位和定位信息回传。
[0012]进一步的，所述步骤1中数据链链路包括地面数据终端、旋翼无人机的机载数据终端和飞行控制单元；所述步骤2中的4G链路通信包括服务器端、所述地面数据终端和用于实现地面数据终端与服务器端保持4G数据交互的4G数据传输模块；
[0013]数据链链路通信：所述机载数据终端接将来自地面数据终端的上行遥控指令信息通过异步RS422口发送给飞行控制单元，并将接收的飞行控制单元的遥测数据和机载数据终端自身生成的链路状态数据通过视距链路下发至地面数据终端；
[0014]4G链路通信：所述服务器将来自地面数据终端的上行遥控指令转发给4G数据传输模块；4G数据传输模块将接收的上行遥控指令通过TTL串口发送至飞行控制单元，并将来自飞行控制单元的遥测数据和和定位信息发送至服务器端，由地面数据终端从服务器端获取并处理机载数据。
[0015]进一步的，所述步骤3中，将机载数据终端的飞控遥控口连接在RS422转TTL模块，转换后与STM32控制板的串口相连；4G数据传输模块的端口直接通过TTL输出与STM32控制
板的串口相连；
[0016]所述STM32控制板用于判断机载数据终端和4G数据传输模块是否有数据发送，若机载数据终端有数据发送则将使能相应其控制引脚IO1，使其输出高电平；若4G数据传输模块发送则使能相应引脚IO2，使其输出高电平；若经延迟检测后，未检测到数据的发送，则取消相应引脚使能，输出低电平。
[0017]进一步的，所述步骤4中，所述STM32控制板通过复合逻辑门电路连接继电器，用于实现对通信链路的选择。
[0018]进一步的，所述数据链链路为主通信链路，4G通信链路为辅助应急通信链路，且两者对应的复合逻辑门电路分别为与非门和非门；当主链路断链时，继电器进行链路切换，副链路负责与旋翼无人机的通信并用于断链后的应急控制。
[0019]进一步的，所述步骤5中4G数据传输模块通过GPS和LBS基站定位双重定位的方式采集无人机的实时位置，并通过服务器端将无人机的位置发送到地面数据终端；在GPS失效的情况下，采用LBS基站定位。
[0020]进一步的，所述基站定位的算法为TDOA算法，4G数据传输模块通过TDOA算法计算无人机位置后发送至服务器端，服务器端将位置信息发送至地面数据终端进行显示处理。
[0021]本专利技术采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0022]本专利技术利用一种旋翼无人机互备份双链路通信方法，解决旋翼无人机不同应用场景下使用，并通过检测通信状态进行链路切换，提高链路稳定性及安全性。数据链通信可靠性高，通讯距离有限，适用于中近距离通信及无信号覆盖区域，4G通信适用于有信号覆盖区域的长距离通信，可根据实际使用场景切换通信方式。在飞行中两种通信方式互为备份，作为备用通信手段可实现在主链路断链情况下自动切换及紧急控制。利用4G模块的LBS定位功能进行辅助定位，可在异常情况下确定旋翼无人机位置，提高无人机使用安全性。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例的通信方法原理图；
[0024]图2为本专利技术实施例的数据链系统组成原理图；
[0025]图3为本专利技术实施例视距传播示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例的4G通信系统组成原理图；
[0027]图5为本专利技术实施例继电器引脚定义图；
[0028]图6为本专利技术实施例链路检测及切换模块连接图。
具体实施方式
[0029]下面，结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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他的附图。
[0031]图1是本专利技术实施例的原理图，旋翼无人机优先选择L波段数据链作为主通信链路，4G模块作为副通信链路，负责在主链路断链情况下的应急通信定位。为防止信号干扰，采取继电器模块对两条链路的遥控信号进行物理隔离，STM32控制板通过IO口和逻辑门电
路控制继电器切换链路。利用STM32控制板对两条链路进行检测，判读两条链路是否有信号发出，若超出时间未发送信号，则判断为该链路断链，自动切换至另一条链路，应急链路可获取无人机遥测信息如飞行航迹、姿态信息，同时可发送遥控指令，用于旋翼无人机控制。
[0032]如图2所示，本实施例供的无人机数据链系统由地面数据终端和机载数据终端组成。
[0033]机载数据终端由机载收发组合和机载全向天线组成。机载收发组合包括机载收发信机、机载终端和机载电源。
[0034]机载收发信机接收地面数据终端送来的遥控信号，变频中放后将中频信号送机载终端。
[0035]机载终端对遥控中频信号解扩解调后，经RS422串口送给机载飞控系统以及机载任务设备，同时接收飞控计算机送来的遥测信息，经过加密和纠错编码后进行调制，再将中频信号送收发信机。收发信机进行变频、功率放大后通过机上全向天线发往地面数据终端。
[0036]监控计算机控制指令在地面终端处理单元进行编码。地面终端处理单元对遥控数据进行随机化、差分编码和直接序列扩频，采用BPSK调制方式完成载波调制，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋翼无人机互备份双链路通信方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，旋翼无人机使用数据链链路通信；步骤2，旋翼无人机使用4G链路通信；步骤3，旋翼无人机同时使用数据链链路通信和4G链路通信；步骤4，对数据链链路通信和4G链路通信状态检测并切换通信链路；步骤5，4G链路通信中的4G数据传输模块进行辅助定位和定位信息回传。2.根据权利要求1所述的一种旋翼无人机互备份双链路通信方法，其特征在于，所述步骤1中数据链链路包括地面数据终端、旋翼无人机的机载数据终端和飞行控制单元；所述步骤2中的4G链路通信包括服务器端、所述地面数据终端和用于实现地面数据终端与服务器端保持4G数据交互的4G数据传输模块；数据链链路通信：所述机载数据终端接将来自地面数据终端的上行遥控指令信息通过异步RS422口发送给飞行控制单元，并将接收的飞行控制单元的遥测数据和机载数据终端自身生成的链路状态数据通过视距链路下发至地面数据终端；4G链路通信：所述服务器将来自地面数据终端的上行遥控指令转发给4G数据传输模块；4G数据传输模块将接收的上行遥控指令通过TTL串口发送至飞行控制单元，并将来自飞行控制单元的遥测数据和和定位信息发送至服务器端，由地面数据终端从服务器端获取并处理机载数据。3.根据权利要求2所述的一种旋翼无人机互备份双链路通信方法，其特征在于，所述步骤3中，将机载数据终端的飞控遥控口连接在RS422转TTL模块，转换后与STM32控制板的串口相连；4G...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝亚峰，孙冰寒，李浩，石晓光，贾涛，侯永强，刘培德，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：