一种基于物联网的无人机蓝牙通信系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于物联网的无人机蓝牙通信系统及方法，通信系统用于低空领域下的无人机飞行巡航的通信数据交换，低空领域为包括多架无人机共同协作巡航、侦测、采集数据后传输至远程云平台形成的整个系统，系统还包括蓝牙通信数据接收模块、数据采集模块、能量实时监测模块，云平台包括中央处理模块、协调管理模块、任务分配模块、巡航轨迹规划模块、能耗评估模块。本发明专利技术能够通过中央处理模块根据实时监测得到的能耗评估模块计算得到的每架无人机的能耗水平统筹所有多架无人机的不同能耗水平并划分出根据实时变化的能耗水平变化半径的第一圆形巡航区、第二环形巡航区和第三环形巡航区以及规划适应于每架无人机的巡航路径。径。径。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的无人机蓝牙通信系统及方法


[0001]本专利技术属于无人机
，具体涉及一种基于物联网的无人机蓝牙通信系统及方法。

技术介绍

[0002]无人机(UAV)即无人驾驶飞行器，是一种无需人工实时操控或由自身程序所控制的无人化飞行器。与载人飞机相比，无人机造价相对较低、体积相对较小、安全系数高、战场生存能力强、可操作性容错率低、易保养维护等优点，备受人们的青睐。由于无人机不需要专业飞行人员驾驶，因此，在动力充足的条件下，可以进行长时间的巡航与工作，可以探索人类无法接近的危险区域，替代人类执行危险的任务。
[0003]随着智能化时代到来，无人机逐渐大众化，越来越多的行业开始使用无人机从事作业。无人机如何高效的完成作业任务取决于路径规划系统，无人机路径规划是指为了保证无人机完成特定的飞行任务，并且在完成任务的过程中躲避各种障碍、威胁区域而设计出最优航迹路线的过程。
[0004]但是现有技术中的无人机在巡航过程中，无法实时采集无人机的能耗状态，只能在无人机处于能耗水平充足状态、能够巡航所有被监测巡航区域的情况下，进行巡航航迹的路径规划，且现有技术中的无人机数据采集通常采用wifi、3G或4G无线通信模块，在多架无人机进行同时巡航以及和云平台或总部的远程计算机进行数据通信交换过程中，多架无人机采集到的频域数据信号通过复杂的频域信道进行通信，造成了信号噪声过大，云平台储存的数据不准确或者杂乱无章的情况发生。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述缺陷，提供一种基于物联网的，采用快速傅里叶变换的周期性及线性性质，将多架无人机的欲接收到的不同实时监测的多次复杂频域信道估计指令(针对多架无人机的协调管理模块发出的飞行状态指令，任务分配模块发出的飞行区域指令以及巡航轨迹模块发出的航行轨迹指令)转换为时域降噪处理的蓝牙通信数据处理模块的快速傅里叶变换算法处理后，可以得到更精确的信道频域响应估计，进而降低了每台无人机接收到的协调管理模块的指令信号、任务分配模块的指令信号和巡航轨迹模块的信号指令的噪声，并能够通过中央处理模块根据实时监测得到的能耗评估模块计算得到的每架无人机的能耗水平统筹所有多架无人机的不同能耗水平(第一能耗水平、第二能耗水平和第三能耗水平)并划分出根据实时变化的能耗水平变化半径的第一圆形巡航区、第二环形巡航区和第三环形巡航区以及规划适应于每架无人机的巡航路径的无人机蓝牙通信系统及方法。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：一种基于物联网的无人机蓝牙通信系统，所述通信系统用于低空领域下的无人机飞行巡航的通信数据交换，所述低空领域为包括多架无人机共同协作巡航、侦测、采集数据后传输至远程云平台形成的整个系统，所述系统还包括设置于无人机上的蓝牙通信数据接收模块、用于实时监测无人机飞行数据的数据采集模块、能量
实时监测模块，所述云平台包括中央处理模块、协调管理模块、任务分配模块、巡航轨迹规划模块、能耗评估模块；
[0007]多架无人机上的所述蓝牙通信数据接收模块用于接收远程云平台发射的任务数据，根据云平台中央处理模块的中央处理计算后，所述协调管理模块、所述任务分配模块和所述巡航轨迹模块发出的指令执行任务；
[0008]所述能耗评估模块，用于根据所述能量实时监测模块所采集到的数据监测多架无人机中每架无人机的飞行巡航状态，实时将监测数据反馈给中央处理模块；
[0009]所述中央处理模块用于根据能耗评估模块评估得到的多架无人机中的各个无人机的能耗水平所允许的飞行状态，统筹协调多架无人机的能耗水平所允许的飞行状态、飞行任务和巡航轨迹规划，分别发送至所述协调管理模块、任务分配模块和巡航轨迹模块；
[0010]所述协调管理模块，用于接收中央处理模块的多架无人机能耗水平所允许的飞行状态规划，向多架无人机发出指令，在能耗水平允许的飞行区域内飞行；
[0011]所述任务分配模块，用于分别控制能耗不足的第一能耗水平的无人机返航，能耗处于中级水平的第二能耗水平的无人机继续飞行巡航领域的较远区域，能耗处于较高水平的第三能耗水平的无人机飞行至巡航领域的边界处；
[0012]所述巡航轨迹模块，用于控制不同能耗水平内的多架子无人机中每架无人机按照中央处理模块规划的巡航轨迹在能耗水平允许范围内巡航。
[0013]进一步地，所述系统还包括远程云平台的蓝牙通信数据发射模块、蓝牙数据信号处理模块，所述蓝牙通信数据发射模块用于接收所述协调管理模块、所述任务分配模块和所述巡航轨迹模块发出的指令，然后经过所述蓝牙数据信号处理模块后发射至所述蓝牙通信数据接收模块。
[0014]进一步地，所述远程云平台还包括云数据管理模块，用于存储多架无人机上的数据采集模块采集到的数据信息。
[0015]进一步地，所述能量实时监测模块包括电能实时监测采集模块和油量实时监测采集模块。
[0016]进一步地，所述能耗实时监测模块采集m时刻的第j架无人机电能存余量E
j
(m)和油量存余量O
j
(m)，所述能耗评估模块计算从第j架无人机被监测的t
‑
k时刻至t时刻这一过程后，第t时刻所述第j架所处的能耗水平L
j
计算公式如下：
[0017][0018]其中，为第j架无人机于m时刻电能存余量E
j
(m)的计算加权系数，第j架无人机于m时刻油量存余量O
j
(m)的计算加权系数，λ为电能转化为动力的效率，φ为燃油转化为动力的效率，α
E
(m)为第j架于m时刻无人机电能存余量E
j
(m)的误差项，β
O
(m)为第j架于m时刻无人机油量存余量O
j
(m)的误差项；j＝1,2,3,
…
,n；m＝t
‑
k,t
‑
k+1,
…
,t。
[0019]进一步地，所述电能转化为动力的效率λ为40％
‑
50％，所述燃油转化为动力的效率φ为15％
‑
30％。
[0020]进一步地，所述第一能耗水平为10％
‑
20％，所述第二能耗水平为20％
‑
50％，所述
第三能耗水平为50％
‑
90％。
[0021]本专利技术还提供上述系统的一种基于物联网的无人机蓝牙通信方法，包括以下步骤：
[0022]S101、所述能量实时监测模块实时监测多架无人机的采集m时刻的无人机电能存余量E
j
(m)和油量存余量O
j
(m)，并通过蓝牙通信数据接收模块传输至所述远程云平台
[0023]S102、所述云平台的能耗评估模块接收所述S101步骤采集到的m时刻的无人机电能存余量E
j
(m)和油量存余量O
j
(m)，计算从第j架无人机被监测的t
‑
k时刻至t时刻这一过程后，第t时刻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的无人机蓝牙通信系统，所述通信系统用于低空领域下的无人机飞行巡航的通信数据交换，所述低空领域为包括多架无人机共同协作巡航、侦测、采集数据后传输至远程云平台形成的整个系统，其特征在于，所述系统还包括设置于无人机上的蓝牙通信数据接收模块、用于实时监测无人机飞行数据的数据采集模块、能量实时监测模块，所述云平台包括中央处理模块、协调管理模块、任务分配模块、巡航轨迹规划模块、能耗评估模块；多架无人机上的所述蓝牙通信数据接收模块用于接收远程云平台发射的任务数据，根据云平台中央处理模块的中央处理计算后，所述协调管理模块、所述任务分配模块和所述巡航轨迹模块发出的指令执行任务；所述能耗评估模块，用于根据所述能量实时监测模块所采集到的数据监测多架无人机中每架无人机的飞行巡航状态，实时将监测数据反馈给中央处理模块；所述中央处理模块用于根据能耗评估模块评估得到的多架无人机中的各个无人机的能耗水平所允许的飞行状态，统筹协调多架无人机的能耗水平所允许的飞行状态、飞行任务和巡航轨迹规划，分别发送至所述协调管理模块、任务分配模块和巡航轨迹模块；所述协调管理模块，用于接收中央处理模块的多架无人机能耗水平所允许的飞行状态规划，向多架无人机发出指令，在能耗水平允许的飞行区域内飞行；所述任务分配模块，用于分别控制能耗不足的第一能耗水平的无人机返航，能耗处于中级水平的第二能耗水平的无人机继续飞行巡航领域的较远区域，能耗处于较高水平的第三能耗水平的无人机飞行至巡航领域的边界处；所述巡航轨迹模块，用于控制不同能耗水平内的多架子无人机中每架无人机按照中央处理模块规划的巡航轨迹在能耗水平允许范围内巡航。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的无人机蓝牙通信系统，其特征在于，所述系统还包括远程云平台的蓝牙通信数据发射模块、蓝牙数据信号处理模块，所述蓝牙通信数据发射模块用于接收所述协调管理模块、所述任务分配模块和所述巡航轨迹模块发出的指令，然后经过所述蓝牙数据信号处理模块后发射至所述蓝牙通信数据接收模块。3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的无人机蓝牙通信系统，其特征在于，所述远程云平台还包括云数据管理模块，用于存储多架无人机上的数据采集模块采集到的数据信息。4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的无人机蓝牙通信系统，其特征在于，所述能量实时监测模块包括电能实时监测采集模块和油量实时监测采集模块。5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的无人机蓝牙通信系统，其特征在于，所述能耗实时监测模块采集m时刻的第j架无人机电能存余量E
j
(m)和油量存余量O
j
(m)，所述能耗评估模块计算从第j架无人机被监测的t
‑
k时刻至t时刻这一过程后，第t时刻所述第j架所处的能耗水平L
j
计算公式如下：其中，为第j架无人机于m时刻电能存余量E
j
(m)的计算加权系数，第j架无人机于
m时刻油量存余量O
j
(m)的计算加权系数，λ为电能转化为动力的效率，φ为燃油转化为动力的效率，α
E
(m)为第j架于m时刻无人机电能存余量E
j
(m)的误差项，β
O
(m)为第j架于m时刻无人机油量存余量O
j
(m)的误差项；j＝1,2,3,
…
,n；m＝t
‑
k,t
‑
k+1,
…
,t。6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的无人机蓝牙通信系统，其特征在于，所述电能转化为动力的效率λ为40％
‑
50％，所述燃油转化为动力的效率φ为15％
‑
30％。7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的无人机蓝牙通信系统，其特征在于，所述第一能耗水平为10％
‑
20％，所述第二能耗水平为20％
‑
50％，所述第三能耗水平为50％
‑
90％。8.根据权利要求1
‑
7任一所述系统的一种基于物联网的无人机蓝牙通信方法，其特征在于，包括以下步骤：S101、所述能量实时监测模块实时监测多架无人机的采集m时刻的无人机电能存余量E
j
(m)和油量存余量O
j
(m)，并通过蓝牙通信数据接收模块传输至所述远程云平台S102、所述云平台的能耗评估模块接收所述S101步骤采集到的m时刻的无人机电能存余量E
j
(m)和油量存余量O
j
(m)，计算从第j架无人机被监测的t
‑
k时刻至t时刻这一过程后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马武彬，吴亚辉，邓苏，周浩浩，鲁辰阳，钟佳淋，常沙，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：