无人机网络的多址边缘计算系统技术方案

本发明专利技术公开了无人机网络的多址边缘计算系统，包括无人机、地面站、停机坪、与MEC设备参数相同的计算机和MEC装置，所述MEC装置均匀分布在各个位置，所述计算机配备有接收来自无人机的数据的通信设备，所述地面站GS配备了有比无人机搭载的嵌入式处理器更强大的数据处理能力的计算边缘设备，所述无人机通常携带有可见光摄像机、通信中继器和发射器，所述无人机搭载的摄像机采集图像通过图像传输模块传输到所有能够接收数据的设备，所述MEC装置通过基于感知和发送协议的分布式选择和发送协议进行多任务切换；本发明专利技术通过设计的选择和发送协议，选择合适的GS作为边缘计算设备，提高了数据处理效率。数据处理效率。数据处理效率。

Multiple access edge computing system for UAV network

【技术实现步骤摘要】
无人机网络的多址边缘计算系统


[0001]本专利技术属于无人机
，具体涉及无人机网络的多址边缘计算系统。

技术介绍

[0002]随着4G低成本物联网技术的发展和5G超可靠低时延传输的引入，移动蜂窝向垂直领域的扩展仍在继续。第六代移动网络(6G)的应用将更加广泛和深入，无人机(UAV)将在6G通信网络系统中发挥重要作用。它可用作高空自主操作终端吊舱，而且在无人环境下可自主控制的自给式无人机需要下一代无人机网络。此外，还应该有一个适当的策略来有效地处理无人机执行任务时产生的大量数据流。随着无人机控制和自主飞行技术的逐步成熟，无人机以其机动性高、易于控制、通信实时性好、视野开阔等特点，广泛应用于电力检测、货物运输、交通管制等军事和民用领域。同时，无人机的使用在很多情况下可以提供高数据传输速率的无线通信。
[0003]现有的无人机在使用时由于无人机与地面传感器之间距离较远，造成通信干扰和传输质量下降的不利影响仍然无法完全消除，它会导致感知数据的时滞，甚至导致数据丢失的问题，为此我们提出无人机网络的多址边缘计算系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供无人机网络的多址边缘计算系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]无人机网络的多址边缘计算系统，包括无人机、地面站、停机坪、与MEC设备参数相同的计算机和MEC装置，所述MEC装置均匀分布在各个位置，所述计算机配备有接收来自无人机的数据的通信设备，所述地面站GS配备了有比无人机搭载的嵌入式处理器更强大的数据处理能力的计算边缘设备，所述无人机通常携带有可见光摄像机、通信中继器和发射器，所述无人机搭载的摄像机采集图像通过图像传输模块传输到所有能够接收数据的设备，所述MEC装置通过基于感知和发送协议的分布式选择和发送协议进行多任务切换。
[0007]优选的，所述通信设备的信道带宽为8MHz，频带为750MHz，所述无人机是采用550飞行平台自制的四旋翼无人机，配备摄像头、图像传输模块和RTK定位模块。
[0008]优选的，所述GS通信包括无人机通信、卫星通信和互联网通信，无人机通信包括射频设备的图像传输和文本传输，卫星通信设备包括全球导航卫星系统。
[0009]优选的，所述无人机感知数据且数据被传送到连接的GS进行处理，处理过程包括三个阶段：数据感知、边缘处理和数据选择。
[0010]优选的，所述数据感知为无人机从机身的传感设备获取感知数据，边缘处理为机载计算平台和地面传感器分别对感知数据进行处理，所述边缘处理通过分布式选择发送协议传输感知数据，所述数据返回为GSs处理后的数据按原始时间戳顺序发回无人机，无人机可以根据时间戳对接收到的数据进行排序和处理。
[0011]优选的，所述分布式选择发送协议具体如下：终端UAV在执行任务时定期向所有GSs广播连接请求消息。连接请求消息包含请求编号、处理感知数据所需的计算能力估计值和UAV编号；
[0012]由于GSs的数据处理能力有一个上限，所有能够接收到连接请求消息的GSs都决定了可用的计算能力是否能够处理无人机采集到的数据；如果是，GS将向UAV返回响应消息。消息包含请求编号和GS 的标识信息；当UAV与GSs进行连接请求通信时，由于通信延迟，一个GS的响应消息可能是UAV广播下一个连接请求消息后收到的第一个响应消息，从而导致错误判断；响应消息中的请求号可以简单地避免这种情况；
[0013]终端UAV建立专用数据处理信道，其中GS与第一接收到的响应消息中的标识信息相对应；无人机与地面服务系统之间的连接请求通信通道和专用数据处理通道相互独立，互不干扰。连接的GS用于数据处理，直到UAV广播下一个连接请求消息并建立新的专用数据处理通道。
[0014]优选的，所述地面站GS主要负责无人值守区域的存储、能源供应、日常管理、数据处理和通信，且具有各种设备来维护无人机的健康，并在无人机不执行任务时对其进行保护和充电。此外，GS还以机械方式更换无人机携带的设备，以满足不同的作业需要，GS通信包括无人机通信、卫星通信和互联网通信。无人机通信包括射频设备的图像传输和文本传输，卫星通信设备包括全球导航卫星系统。
[0015]优选的，所述无人机海量数据的边缘计算包括三个阶段：数据感知、数据传输和数据处理，所述数据感知为无人机的目标是利用其携带的传感设备执行任务，板载设备对数据进行分类，在本地对简单数据进行处理，将复杂数据通过专用传输信道发送给地面服务系统，GSs 利用高性能边缘计算设备对接收到的数据进行处理。
[0016]优选的，所述数据传输为无人机选择具有最佳数据传输条件的 GS建立数据传输的通信信道，无人机不能直接与地面站联系时搜索附近的通信无人机，然后创建中继通信。
[0017]优选的，所述数据处理为GSs处理接收到的感知数据，经过数据处理后，结果被传回终端无人机。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]1.本专利技术通过设计的选择和发送协议，选择合适的GS作为边缘计算设备，提高了数据处理效率。
[0020]2.本专利技术开发了一种用于无人环境的改进无人机蜂窝网络，该网络由地面站、终端无人机和通信无人机组成，用于无人机在自主作业服务中的通信和管理。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的不同无人机任务下数据处理平台的选择示意图；
[0022]图2为本专利技术的分布式选择和发送协议示意图；
[0023]图3为本专利技术的使用地面站的无人机边缘计算过程示意图；
[0024]图4为本专利技术的MEC装置覆盖范围示意图；
[0025]图5为本专利技术的无人机的飞行轨迹示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]请参阅图1至图5，本专利技术提供一种技术方案：无人机网络的多址边缘计算系统，包括无人机、地面站、停机坪、与MEC设备参数相同的计算机和MEC装置，MEC装置均匀分布在各个位置，计算机配备有接收来自无人机的数据的通信设备，通信设备的信道带宽为8MHz，频带为750MHz，无人机是采用550飞行平台自制的四旋翼无人机，配备摄像头、图像传输模块和RTK定位模块，地面站GS配备了有比无人机搭载的嵌入式处理器更强大的数据处理能力的计算边缘设备，无人机通常携带有可见光摄像机、通信中继器和发射器，无人机搭载的摄像机采集图像通过图像传输模块传输到所有能够接收数据的设备，MEC装置通过基于感知和发送协议的分布式选择和发送协议进行多任务切换，MEC设备的信号覆盖率用不同的颜色标记如图4所示，图5显示了无人机的飞行轨迹，用不同的颜色来表示无人机在不同位置飞行时图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无人机网络的多址边缘计算系统，其特征在于：包括无人机、地面站、停机坪、与MEC设备参数相同的计算机和MEC装置，所述MEC装置均匀分布在各个位置，所述计算机配备有接收来自无人机的数据的通信设备，所述地面站GS配备了有比无人机搭载的嵌入式处理器更强大的数据处理能力的计算边缘设备，所述无人机通常携带有可见光摄像机、通信中继器和发射器，所述无人机搭载的摄像机采集图像通过图像传输模块传输到所有能够接收数据的设备，所述MEC装置通过基于感知和发送协议的分布式选择和发送协议进行多任务切换。2.根据权利要求1所述的无人机网络的多址边缘计算系统，其特征在于：所述通信设备的信道带宽为8MHz，频带为750MHz，所述无人机是采用550飞行平台自制的四旋翼无人机，配备摄像头、图像传输模块和RTK定位模块。3.根据权利要求1所述的无人机网络的多址边缘计算系统，其特征在于：所述GS通信包括无人机通信、卫星通信和互联网通信，无人机通信包括射频设备的图像传输和文本传输，卫星通信设备包括全球导航卫星系统。4.根据权利要求1所述的无人机网络的多址边缘计算系统，其特征在于：所述无人机感知数据且数据被传送到连接的GS进行处理，处理过程包括三个阶段：数据感知、边缘处理和数据选择。5.根据权利要求4所述的无人机网络的多址边缘计算系统，其特征在于：所述数据感知为无人机从机身的传感设备获取感知数据，边缘处理为机载计算平台和地面传感器分别对感知数据进行处理，所述边缘处理通过分布式选择发送协议传输感知数据，所述数据返回为GSs处理后的数据按原始时间戳顺序发回无人机，无人机可以根据时间戳对接收到的数据进行排序和处理。6.根据权利要求5所述的无人机网络的多址边缘计算系统，其特征在于：所述分布式选择发送协议具体如下：终端UAV在执行任务时定期向所有GSs广播连接请求消息，连接请求消息包含请求编号、处理感知数据所需的计算能力估计值和UAV编号；由于GSs的数据处理能力有一个上限，所有能够接收到连接请求消息的GS...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈诚斌，陈思凡，舒鹏，陈柏合，刘海容，许莉，向进，赖梓烨，黄兴，
申请(专利权)人：福云智控厦门智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：