[發明專利]無人機網絡的多址邊緣計算系統

在審

• 申請號: 202210210643.3
• 申請日: 2022-03-04
• 公開（公告）號: CN114760605A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 陳誠斌;陳思凡;舒鵬;陳柏合;劉海容;許莉;向進;賴梓燁;黃興
• 申請（專利權）人: 福云智控（廈門）智能科技有限公司
• 主分類號: H04W4/30
• 分類號: H04W4/30;H04W8/08;H04W8/14;H04W76/10;H04W76/25
• 代理公司: 深圳泛航知識產權代理事務所(普通合伙) 44867
• 代理人: 鄧愛軍

1.無人機網絡的多址邊緣計算系統，其特征在于：包括無人機、地面站、停機坪、與MEC設備參數相同的計算機和MEC裝置，所述MEC裝置均勻分布在各個位置，所述計算機配備有接收來自無人機的數據的通信設備，所述地面站GS配備了有比無人機搭載的嵌入式處理器更強大的數據處理能力的計算邊緣設備，所述無人機通常攜帶有可見光攝像機、通信中繼器和發射器，所述無人機搭載的攝像機采集圖像通過圖像傳輸模塊傳輸到所有能夠接收數據的設備，所述MEC裝置通過基于感知和發送協議的分布式選擇和發送協議進行多任務切換。

2.根據權利要求1所述的無人機網絡的多址邊緣計算系統，其特征在于：所述通信設備的信道帶寬為8MHz，頻帶為750MHz，所述無人機是采用550飛行平臺自制的四旋翼無人機，配備攝像頭、圖像傳輸模塊和RTK定位模塊。

3.根據權利要求1所述的無人機網絡的多址邊緣計算系統，其特征在于：所述GS通信包括無人機通信、衛星通信和互聯網通信，無人機通信包括射頻設備的圖像傳輸和文本傳輸，衛星通信設備包括全球導航衛星系統。

4.根據權利要求1所述的無人機網絡的多址邊緣計算系統，其特征在于：所述無人機感知數據且數據被傳送到連接的GS進行處理，處理過程包括三個階段：數據感知、邊緣處理和數據選擇。

5.根據權利要求4所述的無人機網絡的多址邊緣計算系統，其特征在于：所述數據感知為無人機從機身的傳感設備獲取感知數據，邊緣處理為機載計算平臺和地面傳感器分別對感知數據進行處理，所述邊緣處理通過分布式選擇發送協議傳輸感知數據，所述數據返回為GSs處理后的數據按原始時間戳順序發回無人機，無人機可以根據時間戳對接收到的數據進行排序和處理。

6.根據權利要求5所述的無人機網絡的多址邊緣計算系統，其特征在于：所述分布式選擇發送協議具體如下：終端UAV在執行任務時定期向所有GSs廣播連接請求消息，連接請求消息包含請求編號、處理感知數據所需的計算能力估計值和UAV編號；

由于GSs的數據處理能力有一個上限，所有能夠接收到連接請求消息的GSs都決定了可用的計算能力是否能夠處理無人機采集到的數據；如果是，GS將向UAV返回響應消息，消息包含請求編號和GS的標識信息；當UAV與GSs進行連接請求通信時，由于通信延遲，一個GS的響應消息可能是UAV廣播下一個連接請求消息后收到的第一個響應消息，從而導致錯誤判斷；響應消息中的請求號可以簡單地避免這種情況；

終端UAV建立專用數據處理信道，其中GS與第一接收到的響應消息中的標識信息相對應；無人機與地面服務系統之間的連接請求通信通道和專用數據處理通道相互獨立，互不干擾，連接的GS用于數據處理，直到UAV廣播下一個連接請求消息并建立新的專用數據處理通道。

7.根據權利要求1所述的無人機網絡的多址邊緣計算系統，其特征在于：所述地面站GS主要負責無人值守區域的存儲、能源供應、日常管理、數據處理和通信，且具有各種設備來維護無人機的健康，并在無人機不執行任務時對其進行保護和充電；GS以機械方式更換無人機攜帶的設備，以滿足不同的作業需要，GS通信包括無人機通信、衛星通信和互聯網通信；無人機通信包括射頻設備的圖像傳輸和文本傳輸，衛星通信設備包括全球導航衛星系統。

8.根據權利要求1所述的無人機網絡的多址邊緣計算系統，其特征在于：所述無人機海量數據的邊緣計算包括三個階段：數據感知、數據傳輸和數據處理，所述數據感知為無人機的目標是利用其攜帶的傳感設備執行任務，板載設備對數據進行分類，在本地對簡單數據進行處理，將復雜數據通過專用傳輸信道發送給地面服務系統，GSs利用高性能邊緣計算設備對接收到的數據進行處理。

9.根據權利要求8所述的無人機網絡的多址邊緣計算系統，其特征在于：所述數據傳輸為無人機選擇具有最佳數據傳輸條件的GS建立數據傳輸的通信信道，無人機不能直接與地面站聯系時搜索附近的通信無人機，然后創建中繼通信。

10.根據權利要求8所述的無人機網絡的多址邊緣計算系統，其特征在于：所述數據處理為GSs處理接收到的感知數據，經過數據處理后，結果被傳回終端無人機。