【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据传输，尤其是一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统及方法。
技术介绍
1、目前，无人机被广泛使用在跨地域的环境探测工作上，然而容易受飞行距离和周围障碍物遮挡等干扰因素，导致在数据量较大的情况下，数据传输可能会出现一定的延迟甚至是传输出现错误。边缘计算区别于云计算，作为一种分布式计算架构，在靠近数据端的节点进行数据计算，在减小传输量的同时，具有实时数据处理、低数据延时以及更高的数据带宽的优点。避免在远距离飞行过程中，由于数据量大造成的延迟导致飞行的数据无法及时反馈。
2、经检索，中国专利公开号cn111766214a公开了一种基于边缘计算的无人机载光谱成像数据处理方法及系统，由机载处理端和地面端组成，机载处理端由长波红外成像光谱仪、机载黑体定标装置、三轴稳定平台和边缘计算装置组成，地面端由地面计算装置和双屏显控组成；方法包括无人机机载处理端飞抵目标探测地域，抵达目的地悬停，机载处理端采集视频图像，边缘计算装置对数据进行干涉立方体重组、干涉数据立方体去直流、切趾处理、相位校正、干涉数据镜像及复数化和fft并得到光谱数据立方体等处理并传输到达地面端，地面端进行数据融合和界面图形显示。该专利通过将数据处理前移至无人机载平台上，在机载终端分析处理信息，减少机-地的通信量，提高了系统的可靠性和实时性。但是，该专利没有考虑到光谱系统中数据量大所带来的数据传输延迟问题，且系统设计相对于简单。
3、经检索，中国专利公开号cn115576355a公开了一种无人机数据传输系统及方法，系统包括地面控制子系统
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，基于边缘计算技术，提出了一种低延时、高时间分辨以及高吞吐量的数据传输系统。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：
3、一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，包括：无人机、云服务器、地面终端；
4、无人机上搭载有：气压传感器，gps传感器，温湿度传感器，消光测量仪，mcu，数据传输模块和内存单元；
5、所述气压传感器、gps传感器、温湿度传感器分别用于采集气压、gps、温湿度的信号并传输给mcu；所述mcu对气压、gps、温湿度的信号进行处理计算，得到气压、gps、温湿度数据；
6、所述消光测量仪用于采集光电信号并传输给mcu；所述mcu对光电信号进行处理计算，反演得到颗粒物浓度数据；
7、所述mcu将气压、gps、温湿度、颗粒物浓度数据分别发送给数据传输模块和内存单元；所述内存单元将各项数据进行备份存储；
8、所述数据传输模块中包括：边缘计算单元；所述边缘计算单元根据各项数据进行边缘计算；所述数据传输模块将各项数据以及边缘计算得到的数据发送给云服务器，并通过云服务器发送给地面终端。
9、优选的，所述边缘计算单元根据各项数据进行边缘计算，得到融合后的高度数据，具体如下所示：
10、根据当前气压值p，计算当前气压值p对应的气压高度ha：
11、
12、其中，p0为0℃下的海平面的标准大气压强，p0＝101.325kpa，t为当前温度，单位为℃；
13、将当前气压值p对应的气压高度ha和当前的gps高度hgps进行数据融合，得到融合后的高度h：
14、h＝ha*(1-ks)+hgps*ks；
15、其中，ks为融合比例。
16、优选的，所述边缘计算单元在计算当前气压值p对应的气压高度ha之前，还对所接收的气压数据进行平滑滤波，滤波方式为：设置滑动窗口的长度为l，针对一个窗口内的气压数据，按照气压值的大小进行排序，选择中位数作为滤波输出，即选择中位数作为当前气压值p。
17、优选的，所述数据传输模块中还包括预警单元，所述预警单元用于对无人机的高度进行预警，在高度超过设定阈值时，通过云服务器向地面终端发出预警信息。
18、优选的，所述数据传输模块中还包括协议处理/收发单元；所述数据传输模块通过协议处理/收发单元将数据打包发送给云服务器。
19、优选的，所述协议处理/收发单元还对发送的数据进行校验，得到校验结果并附在发送的数据中。
20、优选的，所述气压传感器、gps传感器、温湿度传感器通过低速传输总线将气压、gps、温湿度的信号传输给mcu；所述消光测量仪为通过高速传输总线将光电信号传输给mcu。
21、优选的，所述低速传输总线采用rs485接口，所述高速传输总线采用pci_e接口。
22、优选的，无人机上还搭载有电磁阀、预警反馈模块；所述电磁阀用于控制消光测量仪采样口的开闭，所述预警反馈模块中设有颗粒物浓度的阈值，若测量得到的颗粒物浓度数据超出设定阈值，则预警反馈模块为预警状态，自动关闭电磁阀，从而关闭消光测量仪的采样口；否则，不关闭消光测量仪的采样口。
23、本专利技术还提供了一种适用于上述数据传输系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
24、s1，气压传感器、gps传感器、温湿度传感器分别实时采集气压、gps、温湿度的信号并传输给mcu；消光测量仪实时采集光电信号并传输给mcu；
25、s2，mcu对气压、gps、温湿度的信号进行处理计算，得到气压、gps、温湿度数据；mcu对光电信号进行处理计算，反演得到颗粒物浓度数据；
26、s3，mcu将气压、gps、温湿度、颗粒物浓度数据发送给内存单元进行备份存储；同时，mcu还将气压、gps、温湿度、颗粒物浓度数据发送数据传输模块；
27、s4，数据传输模块中的边缘计算单元根据所接收的各项数据进行边缘计算，具体如下所示：
28、根据当前气压值p，计算当前气压值p对应的气压高度ha：
29、
30、其中，p0为0℃下的海平面的标准大气压强，p0＝101.325kpa，t为当前温度，单位为℃；
31、将当前气压值p对应的气压高度ha和当前的gps高度hgps进行数据融合，得到融合后的高度h：
32、h＝ha*(1-ks)+hgps*ks；
33、其中，ks为融本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，包括：无人机、云服务器、地面终端；
2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，所述边缘计算单元(101)根据各项数据进行边缘计算，得到融合后的高度数据，具体如下所示：
3.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，所述边缘计算单元(101)在计算当前气压值P对应的气压高度HA之前，还对所接收的气压数据进行平滑滤波，滤波方式为：设置滑动窗口的长度为L，针对一个窗口内的气压数据，按照气压值的大小进行排序，选择中位数作为滤波输出，即选择中位数作为当前气压值P。
4.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，所述数据传输模块(10)中还包括预警单元(103)，所述预警单元(103)用于对无人机的高度进行预警，在高度超过设定阈值时，通过云服务器向地面终端发出预警信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，所述数据传输模块(10)中还包括
6.根据权利要求5所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，所述协议处理/收发单元(102)还对发送的数据进行校验，得到校验结果并附在发送的数据中。
7.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，所述气压传感器(1)、GPS传感器(2)、温湿度传感器(3)通过低速传输总线(8)将气压、GPS、温湿度的信号传输给MCU(9)；所述消光测量仪(4)为通过高速传输总线(7)将光电信号传输给MCU(9)。
8.根据权利要求7所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，所述低速传输总线(8)采用RS485接口，所述高速传输总线(7)采用PCI_e接口。
9.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，无人机上还搭载有电磁阀(5)、预警反馈模块(6)；所述电磁阀(5)用于控制消光测量仪(4)采样口的开闭，所述预警反馈模块(6)中设有颗粒物浓度的阈值，若测量得到的颗粒物浓度数据超出设定阈值，则预警反馈模块(6)为预警状态，自动关闭电磁阀(5)，从而关闭消光测量仪(4)的采样口；否则，不关闭消光测量仪(4)的采样口。
10.适用于权利要求1-9任意一项所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，包括：无人机、云服务器、地面终端；
2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，所述边缘计算单元(101)根据各项数据进行边缘计算，得到融合后的高度数据，具体如下所示：
3.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，所述边缘计算单元(101)在计算当前气压值p对应的气压高度ha之前，还对所接收的气压数据进行平滑滤波，滤波方式为：设置滑动窗口的长度为l，针对一个窗口内的气压数据，按照气压值的大小进行排序，选择中位数作为滤波输出，即选择中位数作为当前气压值p。
4.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，所述数据传输模块(10)中还包括预警单元(103)，所述预警单元(103)用于对无人机的高度进行预警，在高度超过设定阈值时，通过云服务器向地面终端发出预警信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的无人机载平台数据传输系统，其特征在于，所述数据传输模块(10)中还包括协议处理/收发单元(102)；所述数据传输模块(10)通过协议处理/收发单元(102)将数据打包发送给云服务器。
6.根据权利要求5所述的一种基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵卫雄，倪世传，周家成，崔卫华，张杨，张为俊，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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