[發明專利]一種適合平流層無人機的網絡化測控系統及其測控方法

有效

• 申請號: 202011112414.5
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112367632B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 徐艷;汪李峰;廖永行;吳侹;李勇;吳豐;葉宏光
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第七研究所;軍事科學院系統工程研究院網絡信息研究所
• 主分類號: H04W4/40
• 分類號: H04W4/40;H04W16/18;H04W72/04;B64C39/02;G05D1/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本發明提供一種適合平流層無人機的網絡化測控系統，包括設置在平流層的無人機節點、地面測控車；所述的地面測控車與無人機節點進行通信和測控，所述的地面測控車上部署有控制面模塊，所述的無人機節點上部署有數據面模塊；所述的控制面模塊，用于全網的網絡資源感知，形成網絡資源池，以及針對測控的業務傳輸需求基于網絡資源池，進行網絡資源需求計算，并給各平流層無人機節點的資源調度命令；所述的數據面模塊，用于向控制面模塊匯報網絡資源情況，以及接收控制面模塊下發的資源調度策略，并執行；所述的數據面模塊還提供通信網絡和測控網絡之間的信息聯通，便于測控信道通過通信信道收發處理。

技術領域

本發明涉及網絡測控技術領域，更具體地，涉及一種適合平流層無人機的網絡化測控系統及其測控方法。

背景技術

平流層通信是指在離地表17公里至22公里的高度，利用飛機、氣球、飛艇等作為駐空平臺。將通信設備放置于駐空平臺，并配合各種地面終端或空中其它通信設備，形成空天地一體化綜合移動信息通信系統。

平流層通信系統不僅要支持多個空基節點間的動態組網，還需要對上連接天基節點、對下與地基、海基節點動態互聯，實現天基衛星、空基節點和地面、海上節點的“天空地一體化”立體組網，為地面、海上和空中各類機動用戶提供常態化、遠距離、高帶寬、隨遇接入的通信服務。平流層通信系統不僅能保證人煙稀少、地理偏遠等地面基礎設施較薄弱地區用于接入網絡，而且能支持遠洋航行、應急救援、維穩處突、智慧城市等多種特殊應用。

然而，現有的測控系統主要是每個平流層節點對應一個地面測控車輛，通過這種1對1的測控方式，實現對平流層無人機的飛行位置、飛行姿態、飛行速度、爬升或者降落等進行調整，實現平流層無人機的安全、可控飛行。

目前，地面測控車輛主要通過微波視距測控、衛星鏈路對平流層無人機進行測控。其中視距測控鏈路分為C頻段和L頻段兩種；衛星鏈路主要采用天通衛星(S波段)鏈路。通過專用的C頻段、L頻段、S波段等信道進行上下行的測控信息發送，下行主要是平流層無人機的飛行狀態信息匯報，上行信息主要是飛行姿態調整信息等。而平流層無人機用于通信的信道和和用于測控的信道是分離的，現有的平流層無人機測控方法示意圖如圖1所示。如中國專利公開號CN 108650010 A，公開日：2018.10.12，公開了一種智能測控通信網絡系統，具體公開了智能測控通信網絡至少由管理節點、普通節點兩種節點組成，整個智能測控通信網絡從邏輯上分為控制面和業務面，控制面和業務面分別采用不同的組網方式各司其責，控制面選擇最短路徑的路由策略使得控制面上的管理節點能夠連通所有普通節點；業務面按節點執行的任務分為多個任務子網，各個任務子網根據各自任務要求可以選擇不同的路由策略；控制面根據任務的應用和場景需要，并結合外部變化的參數，利用機器智能學習，實時生成新的數學模型，向業務面下發新的任務指令；地基測控站通過星地鏈路與管理節點連通，通過管理節點間接的對普通節點實現測控通信。

基于現有的平流層無人機測控方法，即一對一的測控，每一個平流層無人機對應一個地面測控車，能夠滿足系統測控需求。然而隨著平流層無人機技術和產業的發展，需要構建天空地一體大規模網絡，需要多個平流層無人機進行綜合組網，拓寬網絡覆蓋范圍，實現大區域內的用戶泛在接入和無縫互聯。

基于目前的測控方式，存在諸多問題，例如：

1)為了實現某海上區域通信覆蓋，需要在該區域部署多個平流層無人機才能夠實現對廣大區域的全覆蓋，按照目前的方式，每一個平流層無人機需要派出一個測控船，這種方式增加系統使用復雜度。

2)為了在某地區域實現網絡覆蓋，需要給每一個平流層無人機派出地面測控車輛，在崇山峻嶺中，存在測控車輛難以部署等情況。

另外，由于平流層無人機和測控節點受通信信道傳輸距離影響，單節點測控方式也限制了平流層無人機飛行活動范圍。

由此可見，傳統的測控方法雖然能夠滿足現有網絡的測控需求，但是現有的測控系統部署復雜、抗毀能力弱、成本較高、測控范圍受限，難以滿足日益發展的平流層通信系統的測控要求。