【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星通信的无人机应用领域，具体涉及一种基于卫星联网的无人机管控系统。
技术介绍
1、无人机技术的迅猛发展为现代工业和商业应用带来了革命性的变化。无人机已被广泛应用于多个领域，包括但不限于航拍摄影、农业监测、物流配送、环境监测、搜索救援、军事侦察和边境巡逻等。随着技术的进步，无人机的应用场景仍在不断扩展。无人机技术不断进步，包括飞行控制、导航系统、电池续航能力、载荷能力和通信技术。特别是自动飞行控制和避障技术的发展，极大地提高了无人机的操作安全性和可靠性。无人机技术与人工智能、物联网、大数据分析等其他
的集成创新，为无人机提供了更强大的功能，例如智能路径规划、实时数据处理和自主决策能力。无人机技术的发展也引起了国际间的合作与竞争。在军事和商业领域，无人机技术的发展水平已成为衡量一个国家科技实力的重要指标。
2、然而，随着无人机应用领域的不断扩展，越来越需要解决超视距范围下的无人机远程监控问题，无公网覆盖区域以及偏远山区山体遮挡情况下无人机安全作业飞行控制问题以及低空广域海量无人机飞行监管问题。面对这三个问题，现有技术包括无人机通过搭载传统高通量卫星通信系统，然而传统的卫星通信系统尺寸、重量和功率较大，且费用较高，基本几十万及上百万以上，只适用于大型飞机以及军事应用，这限制了卫星通信网络在民用无人机上的应用发展；基于4g/5g的网联无人机应用，网联无人机，是利用4g/5g lte蜂窝通信网络，连接和控制无人机。相对于传统wi-fi及其他无线通信数据链，蜂窝基站拥有更广阔的覆盖范围，将使无人机的通信更加
3、因此，若要扩大无人机的操作范围、不受地域、地形限制，实现广域覆盖，提高其商业价值，采用高度稳定且容易部署的卫星通信解决方案十分重要，尤其在运用于偏远地区操作以及紧急服务方面。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提出了一种基于卫星联网的无人机管控系统，能够扩大无人机的操作范围、不受地域、地形限制，实现广域覆盖，提高其商业价值。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术所提供的一种基于卫星联网的无人机管控系统，包括：
4、无人机监控管理云平台，用于通过卫星通信平台发送飞行控制指令以及接收无人机的反馈信息；
5、卫星通信平台，用于通过卫星接收飞行控制指令以及反馈信息并对其进行远距离的中转及传输工作；
6、中枢飞行器，用于利用高空飞行的大型无人机接收飞行控制指令以及反馈信息并对其进行中短距离的中转及传输工作；
7、无人机终端，用于接收并执行飞行控制指令，同时根据所采集的数据生成反馈信息并进行上行反馈。
8、优选的，无人机监控管理云平台还连接有卫星地面信关站和数据中心，其中：
9、卫星地面信关站用于作为无人机监控管理云平台与卫星通信平台之间的数据传输中转站中转飞行控制指令以及反馈信息；
10、卫星地面信关站在与中枢飞行器或无人机终端建立直接的通信连接的情况下，略过卫星通信平台而直接建立无人机监控管理云平台与中枢飞行器或无人机终端之间的通信连接关系，并对飞行控制指令以及反馈信息进行中转；
11、数据中心用于存储反馈信息、飞行控制指令以及各种设备之间的通信协议、通信指令和设备信息。
12、优选的，无人机监控管理云平台根据预设的多项指令执行包括远程监控、飞行任务规划、禁飞策略查询、设备管理、飞行数据管理、空域服务以及系统扩展工作。
13、优选的，所述卫星通信平台采用天通卫星，且中枢飞行器以及无人机终端上均安装有天通数传终端，所述天通数传终端包括电源转换电路、主控制器mcu、天通通信模块、接口转换电路、板载电压及温度监控电路，其中：
14、电源转换电路用于将外部输入宽压电源进行转换并为设备各功能电路供电；
15、主控制器mcu作为终端的控制核心，用于实现终端任务功能的总体调度；
16、天通通信模块与主控制器mcu通过串口连接，用于实现卫星网络数据的收发功能；
17、天通通信模块下还挂载有天通通信sim卡，用于实现天通卫星网联通信服务；
18、天通数传终端通过内置的板载电压及温度监控电路实现对板载电压及温度进行监控；
19、天通数传终端外部预留调试用usb_typec接口以及对外通信接口，其中对外通信接口包括rs232、rs422和以太网通用接口。
20、优选的，中枢飞行器为多个且基于中继通信选址模型自动为预设区域范围内的多架无人机终端提供一对多的通信服务，其中中继通信选址模型通过以下方式得到：
21、确定系留式中枢飞行器到任意无人机终端之间的双向传输速率与整个系统进行双向通信服务所消耗总时间的比值为数据的吞吐量；
22、将数据的吞吐量用中枢飞行器到无人机终端之间的双向传输速率进行表示；
23、以预设区域范围内无人机终端所接收的最大吞吐量作为参考值，以无人机终端的吞吐量与预设区域范围内的最大吞吐量的差值做归一化处理之后的比值作为公平损失函数，建立兼顾通信质量公平与通信效率的中继通信选址模型。
24、优选的，将数据的吞吐量用中枢飞行器到无人机终端之间的双向传输速率进行表示包括：
25、依据香农公式，确定中枢飞行器i与无人机终端j之间的传输速率公式：
26、rij＝ωlog2(1+snrij)
27、其中，rij表示中枢飞行器i与无人机终端j之间的传输速率，ω表示信道带宽，snrij表示中枢飞行器i与无人机终端j之间信号传输的信噪比且表示为：
28、
29、dij＝(xi―xj)2+(yi―yj)2+(zi―zj)2
30、其中，g0表示中枢飞行器i与无人机终端j之间信号传输的小尺度衰弱系数，σ2表示白噪声功率，βij表示中枢飞行器i与无人机终端j之间信号传输的路径损失，c表示以m/s单位的光速，f表示载频，dij表示中枢飞行器i与无人机终端j之间的距离，α表示路径损耗指数，(xi,yi,zi)表示中枢飞行器i的空间坐标，(xj,yj,zj)表示无人机终端j的空间坐标，i∈m＝[1,2,…,m]，m表示中枢飞行器的总数量，j∈n＝[1,2,…,n]，n表示无人机终端的总数量，m和n分别表示中枢飞行器和无人机终端的集合。
31、优选的，公平损失函数通过以下方式构建：
32、将预设区域范围内无人机终端所接收的最大吞吐量作为参考值定义为：
33、rmax＝max(rij)
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1.一种基于卫星联网的无人机管控系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于卫星联网的无人机管控系统，其特征在于，所述无人机监控管理云平台还连接有卫星地面信关站和数据中心，其中：
3.根据权利要求1所述的一种基于卫星联网的无人机管控系统，其特征在于，所述无人机监控管理云平台根据预设的多项指令执行包括远程监控、飞行任务规划、禁飞策略查询、设备管理、飞行数据管理、空域服务以及系统扩展工作。
4.根据权利要求1所述的一种基于卫星联网的无人机管控系统，其特征在于，所述卫星通信平台采用天通卫星，且中枢飞行器以及无人机终端上均安装有天通数传终端，所述天通数传终端包括电源转换电路、主控制器MCU、天通通信模块、接口转换电路、板载电压及温度监控电路，其中：
5.根据权利要求1所述的一种基于卫星联网的无人机管控系统，其特征在于，所述中枢飞行器为多个且基于中继通信选址模型自动为预设区域范围内的多架无人机终端提供一对多的通信服务，其中中继通信选址模型通过以下方式得到：
6.根据权利要求5所述的一种基于卫星联网的无人机管控系统，其
7.根据权利要求6所述的一种基于卫星联网的无人机管控系统，其特征在于，所述公平损失函数通过以下方式构建：
8.根据权利要求7所述的一种基于卫星联网的无人机管控系统，其特征在于，所述中继通信选址模型包括：
9.根据权利要求5所述的一种基于卫星联网的无人机管控系统，其特征在于，在基于中继通信选址模型自动为预设区域范围内的多架无人机终端提供一对多的通信服务过程中，执行以下操作：
...【技术特征摘要】
1.一种基于卫星联网的无人机管控系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于卫星联网的无人机管控系统，其特征在于，所述无人机监控管理云平台还连接有卫星地面信关站和数据中心，其中：
3.根据权利要求1所述的一种基于卫星联网的无人机管控系统，其特征在于，所述无人机监控管理云平台根据预设的多项指令执行包括远程监控、飞行任务规划、禁飞策略查询、设备管理、飞行数据管理、空域服务以及系统扩展工作。
4.根据权利要求1所述的一种基于卫星联网的无人机管控系统，其特征在于，所述卫星通信平台采用天通卫星，且中枢飞行器以及无人机终端上均安装有天通数传终端，所述天通数传终端包括电源转换电路、主控制器mcu、天通通信模块、接口转换电路、板载电压及温度监控电路，其中：
5.根据权利要求1所述的一种基于卫...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘东方，梁奇兵，李奇，许振涛，
申请(专利权)人：云南空间探索科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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