可变信道的无人机飞行监控方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及可变信道的无人机飞行监控方法及系统，方法包括：将地面站和无人机在MQTT服务器中注册；云平台通过该服务器经移动通信网络获取地面站和无人机的遥测信息判断地面站和无人机是否在线；当无人机和地面站都在线，云平台将指令通过该服务器由移动通信网络发送到无人机；当无人机离线，地面站在线，云平台将指令通过该服务器由移动通信网络发送到地面站，地面站使用无线链路把指令发送到无人机；云平台遥测信息的有/无确定发送指令的对象；飞行监控系统显示画面根据无人机和地面站的在线状态自动切换播放信道。本发明专利技术通过不同信道的切换，大幅度增强了对无人机飞行监控的可靠性，有效提高了对无人机的飞行监控的适应性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
可变信道的无人机飞行监控方法及系统


[0001]本专利技术涉及通信信道实时切换的方法和系统，具体是可变信道的无人机飞行监控方法及系统。

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非载人飞机，广泛地应用于当前社会的各种领域。例如，巡检、测绘、军事等领域。
[0003]在无人机执行相应任务时，无人机可以实时获取视频信息，并将视频信息传输至地面站，以供用户查看。通常在无人机和地面站上分别安装有专用的无线链路模块，通过无线链路模块实现无人机与地面站之间的数据传输。但是，无线链路模块的信号容易被遮挡，并且传输范围有限、数据传输的可靠性低。
[0004]5G网络作为新一代移动通信技术，是目前最新的蜂窝移动通信技术。5G网络的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。由于数据传输更快，5G网络不仅为手机提供服务，而且还将成为物联网通信的主要手段。
[0005]在通过5G移动通信对无人机进行飞行监控的现有技术中，大多都只是利用5G网络对无人机进行监控，没有将5G网络和传统的无线链路相结合。只通过5G网络对无人机进行监控的缺点在于，当5G网络的信号弱或根本没有信号的时候，无人机处于失联的状态，根本无法进行控制，而由于无人机飞行的区域大多在山区或无人居住的区域，各个运营商的信号在这样的地区无法保证信号的通畅，因此仅通过5G网络对无人机监控是不安全的。而传统的无线链路又有信号传输距离短，容易受到地形影响的因素。因此需要一种方式来解决上述不同通信方式各自的缺点，以对无人机的监控更加完善。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种可变信道的无人机飞行监控方法及系统，通过不同信道的切换增强对无人机飞行监控的可靠性，提高对无人机的飞行监控的适应性。
[0007]本专利技术可变信道的无人机飞行监控方法，包括步骤：在飞行监控系统设有云平台、MQTT服务器（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输服务器）、地面站和无人机，所述地面站和无人机在所述MQTT服务器中注册并关联相关控制指令的主题；所述云平台通过移动通信网络向MQTT服务器发送请求设备在线状态指令，再由MQTT服务器通过移动通信网络通过获取地面站和无人机由移动通信网络返回的遥测信息判断地面站和无人机是否在线，并将判断结果返回云平台；如果无人机和地面站都处于在线状态，云平台将指令通过MQTT服务器由移动通信网络发送到无人机，无人机接收到指令后，按指令执行相关动作，并通过移动通信网络向MQTT服务器返回执行结果，MQTT服务器将接收的执行结果返回给云平台；如果无人机处于离线状态，地面站处于在线状态，云平台将指令通过MQTT服务器
由移动通信网络发送到地面站，地面站接收到指令后，使用无线链路把指令发送到无人机，无人机通过无线链路接收指令后执行相关动作，并通过无线链路向地面站返回执行结果，地面站再通过移动通信网络将所述执行结果通过MQTT服务器返回云平台；云平台根据MQTT服务器接收的所述遥测信息的有/无，确定无人机和地面站的在线状态，对应选择发送指令的对象；飞行监控系统的显示画面的传输信道根据无人机和地面站的在线状态进行对应的自动切换。
[0008]其中，所述信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路，用于传输信号。
[0009]所述飞行监控是无人机运行控制系统中重要的组成部分，它是指通过操作人员与无人机之间的双向通信联系，进行信息交换，包括有：无人机将最新的地理位置、飞机参数、监控画面以及任何可能影响飞行安全和有效运行的信息传递给操作人员；以及操作人员通过接收到的信息了解无人机的运行状态，进而发送对应的指挥控制指令控制无人机，从而使无人机安全的完成飞行任务。
[0010]本专利技术中所述的无人机包括了无人机本体和相应的载荷（如：摄像装置、雷达、吊舱等）。
[0011]本专利技术中的云平台是通过MQTT服务器与无人机和地面站进行通信的，同时也由MQTT服务器判断无人机和地面站的在线状态。MQTT服务器是基于Publish/Subscribe（发布订阅）模式的物联网通信协议，方便消息在传感器之间传递，MQTT协议精简，能够把数据传输量降到最低以提高传输效率，并且支持低带宽、高延迟、不稳定的网络。与传统的无人机无线链路传输相比，MQTT协议能够以极少的代码和有限的带宽，为无人机提供实时可靠的消息服务，而且支持多种传感器、模块、控制器等。并且，由于MQTT是专门针对低功耗目标而设计的，因此相比于其他通讯协议，使用MQTT协议的通讯功耗将大幅度降低。因此能够使无人机上通信模块轻量化、降低功耗。使用MQTT协议作为无人机指令发送的通信协议也是本专利技术区别于现有技术的其中一方面。
[0012]本专利技术先判断无人机和地面站的在线状态，如果都在线，云平台就通过MQTT服务器和移动通信网络直接与无人机通信，接收无人机返回的飞行监控数据和发送对无人机的指令。如果当移动通信网络的信号弱或没有信号，致使无人机离线与MQTT服务器断开连接，无人机则通过传统的无线链路将飞行监控数据发送给地面站，再由地面站通过移动通信网络发送给MQTT服务器和云平台，云平台和MQTT服务器也以相同的方式发送对无人机的指令。如果无人机离线，与地面站的无线链路又因为遮挡等原因无法传输数据，则无人机处于失联状态，云平台无法对无人机进行控制。由此便将传统的无人机无线链路通信与移动通信网络通信结合起来，提高了无人机的飞行监控的适应性和可靠性。
[0013]所述移动通信网络可以是3G、4G或5G通信网络，优选为5G通信网络。
[0014]另一方面，如果无人机处于在线状态，地面站处于离线状态，云平台将指令通过MQTT服务器由移动通信网络发送到无人机，无人机接收到指令后，按指令执行相关动作，并通过移动通信网络向MQTT服务器返回执行结果，MQTT服务器再将所述执行结果发送给云平台，同时，云平台持续通过MQTT服务器判断是否接收到地面站返回的遥测信息，以判断地面站是否在线。
[0015]其中，MQTT服务器通过遥测信息确定地面站和无人机是否在线的一种具体方式
为，是通过MQTT服务器的心跳协议，地面站和无人机分别持续的向MQTT服务器发送遥测信息，如果MQTT服务器在预设的时间段内没有收到地面站或无人机发送的遥测信息，则判断对应的地面站或无人机处于离线状态。例如地面站和无人向MQTT服务器发送遥测信息的频率可以为每秒2~3次。
[0016]进一步的，为了保证通信数据的稳定性和可靠性，在所述预设的时间段内，还包括MQTT服务器根据所述遥测信息的断开频率，判断对应信道的可靠性，云平台再根据各信道的可靠性选择指令的发送对象和信道。可以根据实际情况对各信道可靠性对应的遥测信息断开频率以及断开的时长的阈值进行相应的设置。
[0017]判断无人机在线状态的一种具体方式为，无人机通过移动通信网络持续使用WebSocket协议向MQTT服务器发送无人机的遥测信息给云平台本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可变信道的无人机飞行监控方法，其特征为，包括步骤：在飞行监控系统设有云平台、MQTT服务器、地面站和无人机，所述地面站和无人机在所述MQTT服务器中注册并关联相关控制指令的主题；所述云平台通过移动通信网络向MQTT服务器发送请求设备在线状态指令，再由MQTT服务器通过移动通信网络通过获取地面站和无人机由移动通信网络返回的遥测信息判断地面站和无人机是否在线，并将判断结果返回云平台；如果无人机和地面站都处于在线状态，云平台将指令通过MQTT服务器由移动通信网络发送到无人机，无人机接收到指令后，按指令执行相关动作，并通过移动通信网络向MQTT服务器返回执行结果，MQTT服务器将接收的执行结果返回给云平台；如果无人机处于离线状态，地面站处于在线状态，云平台将指令通过MQTT服务器由移动通信网络发送到地面站，地面站接收到指令后，使用无线链路把指令发送到无人机，无人机通过无线链路接收指令后执行相关动作，并通过无线链路向地面站返回执行结果，地面站再通过移动通信网络将所述执行结果通过MQTT服务器返回云平台；云平台根据MQTT服务器接收的所述遥测信息的有/无，确定无人机和地面站的在线状态，对应选择发送指令的对象；飞行监控系统的显示画面的传输信道根据无人机和地面站的在线状态进行对应的自动切换。2.如权利要求1所述可变信道的无人机飞行监控方法，其特征为，如果无人机处于在线状态，地面站处于离线状态，云平台将指令通过MQTT服务器由移动通信网络发送到无人机，无人机接收到指令后，按指令执行相关动作，并通过移动通信网络向MQTT服务器返回执行结果，MQTT服务器再将所述执行结果发送给云平台，同时，云平台持续通过MQTT服务器判断是否接收到地面站返回的遥测信息，以判断地面站是否在线。3.如权利要求1所述可变信道的无人机飞行监控方法，其特征为，MQTT服务器通过遥测信息确定地面站和无人机是否在线，是通过MQTT服务器的心跳协议，地面站和无人机分别持续的向MQTT服务器发送遥测信息，如果MQTT服务器在预设的时间段内没有收到地面站或无人机发送的遥测信息，则判断对应的地面站或无人机处于离线状态。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟越，罗彬，刘夯，
申请(专利权)人：成都纵横大鹏无人机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：