[發明專利]一種基于以太網的無人飛行器編隊飛行控制數據鏈系統

有效

• 申請號: 201711367464.6
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108206715B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 蘇穎
• 申請（專利權）人: 中交遙感天域科技江蘇有限公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明公開了一種基于以太網的無人飛行器編隊飛行控制數據鏈系統，屬于無人飛行器編隊控制技術領域，包括地面站計算機、無線數傳地面終端和無線數傳機載終端，無線數傳機載終端安裝在無人飛行器上，并與無人飛行器的機載計算機的串口相連，無線數傳地面終端與無線數傳機載終端之間構成一對一的通信鏈路，無線數傳地面終端通過串口電平轉換模塊與以太網串口服務器相連，以太網串口服務器和地面站計算機分別通過網線與以太網交換機相連，組成以太網局域網絡。本發明選用無線數傳、串口服務器、以太網交換機等成熟的硬件搭建，為無人飛行器編隊作業控制系統提供了一個工作可靠、性能強大、成本可控的數據鏈解決方案。

技術領域

本發明涉及一種無人飛行器編隊飛行控制數據鏈，特別是涉及一種基于以太網的無人飛行器編隊飛行控制數據鏈系統，屬于無人飛行器編隊控制技術領域。

背景技術

近年來，伴隨著一股小型民用航空器的熱潮，小型無人飛行器被廣泛用于航拍、測繪、農業作業、武警消防、醫療救助等領域。這些無人飛行器的應用廣泛使用地面站系統，通過無線數傳與無人飛行器機載控制計算機進行通信，實現對無人飛行器的控制和監控。與單機作業相比，無人機編隊作業的應用還處于探索階段，多見于表演性質的技術展示，原因在于沒有成熟可靠的數據鏈解決方案。現有的無線數傳多采用串口與地面計算機進行通信，限于無線通信的帶寬、串口的通訊速率以及計算機有限的串口資源，即便是用一對多的無線數傳實現地面計算機與多架無人飛行器通訊，其帶寬也無法滿足要求。

在單機作業中，通訊鏈路的延時不會對無人飛行器的作業造成嚴重影響，而在編隊作業中，過大的網絡延時會直接造成編隊混亂，甚至發生相互碰撞事故，因此，通訊延時短、帶寬充足的數據鏈解決方案是開展無人機飛行器編隊作業的核心技術之一。

發明內容

本發明的主要目的是為了提供一種基于以太網的無人飛行器編隊飛行控制數據鏈系統，利用現有技術，基于以太網設計了一個成本可控、硬件可靠、帶寬充足的編隊飛行控制系統的數據鏈解決方案。

本發明的目的可以通過采用如下技術方案達到：

一種基于以太網的無人飛行器編隊飛行控制數據鏈系統，包括地面站計算機、無線數傳地面終端和無線數傳機載終端，所述無線數傳機載終端安裝在無人飛行器上，并與無人飛行器的機載計算機的串口相連，進行數據的收發，所述無線數傳地面終端與所述無線數傳機載終端之間構成一對一的通信鏈路，用于保證所述無線數傳地面終端與所述無線數傳機載終端之間通信的實時性，所述無線數傳地面終端通過串口電平轉換模塊與以太網串口服務器相連，將帶寬較小的無線數傳通信，轉化為帶寬較大的以太網通信，所述以太網串口服務器和所述地面站計算機分別通過網線與以太網交換機相連，組成以太網局域網絡，所述地面站計算機通過以太網向無人飛行器發送控制指令和接收飛行數據。

進一步的，所述地面站計算機與所述以太網交換機之間具有1000M的帶寬，用于保證數據鏈路的實時性。

進一步的，所述以太網串口服務器、所述地面站計算機和所述以太網交換機之間組成以太網局域網絡，用于保證編隊飛行地面站控制的擴展性。

進一步的，所述地面站計算機具有包括USB 2.0、USB 3.0和PCIe插槽在內的多種I/O和擴展接口，同時工作溫度范圍達到0～60℃。

進一步的，所述以太網交換機包括配置單元和檢測單元；所述的配置單元，用于預先設置配置修改條件，所述的配置修改條件為以太網交換機的端口PHY狀態、配置功能項、配置選項的對應關系；所述的檢測單元，用于檢測以太網交換機的端口PHY狀態，并判斷檢測到的端口PHY狀態是否滿足配置單元預先設置的配置修改條件，如果是，則修改所述配置修改條件中配置功能項的配置為所述配置修改條件中的配置選項。