[發(fā)明專利]一種基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211116632.5
• 申請(qǐng)日: 2022-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115480509A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅晶晶;趙鵬;鄭福春;高林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 深圳市添源創(chuàng)鑫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44855
• 代理人: 覃迎峰

1.一種基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:

移動(dòng)終端、無(wú)人機(jī)處理系統(tǒng)以及通信模塊，其中，所述移動(dòng)終端和所述無(wú)人機(jī)處理系統(tǒng)利用所述通信模塊通信進(jìn)行可視化數(shù)傳和可視化圖傳；

所述移動(dòng)終端通過(guò)使用虛擬搖桿解析無(wú)人機(jī)控制意圖，用于對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行控制；

所述無(wú)人機(jī)處理系統(tǒng)通過(guò)軟件程序監(jiān)聽(tīng)數(shù)據(jù)端口獲取所述移動(dòng)終端發(fā)送的數(shù)據(jù)指令并將所述數(shù)據(jù)指令進(jìn)行自定義程序解析校驗(yàn)和協(xié)議轉(zhuǎn)換，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的全向控制；

在可視化數(shù)傳過(guò)程中，通過(guò)機(jī)載傳感器組獲取信息并調(diào)用原生接口，所述原生接口通過(guò)標(biāo)簽化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)解析并將解析后的數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)終端，所述移動(dòng)終端通過(guò)GUI窗口將解析后的數(shù)據(jù)渲染繪制用于實(shí)現(xiàn)可視化與用戶交互；

在可視化圖傳過(guò)程中，通過(guò)機(jī)載鏡頭獲取視頻圖像，所述無(wú)人機(jī)處理系統(tǒng)將所述視頻圖像分組解壓編碼成編碼數(shù)據(jù)并進(jìn)行流式傳輸給所述移動(dòng)終端，所述移動(dòng)終端通過(guò)解析編碼數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)視頻流播放。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬搖桿通過(guò)建立六路通道進(jìn)行控制數(shù)據(jù)指令映射通信，所述控制數(shù)據(jù)指令映射通信通過(guò)自定義協(xié)議幀完成雙向數(shù)據(jù)傳輸。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)終端通過(guò)使用虛擬搖桿解析無(wú)人機(jī)控制意圖，用于對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行控制，具體包括：

所述移動(dòng)終端的控制程序通過(guò)監(jiān)聽(tīng)線程獲取虛擬搖桿位置變化從而獲得用戶操縱意圖；

所述移動(dòng)終端的控制程序?qū)⒉东@的操作意圖通過(guò)方向角度映射成六路指令通道數(shù)據(jù)，并將所述指令通道數(shù)據(jù)根據(jù)定義的傳輸報(bào)文格式編碼打包，發(fā)送給所述無(wú)人機(jī)處理系統(tǒng)；

所述無(wú)人機(jī)處理系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口接收所述指令通道數(shù)據(jù)，解析所述指令通道數(shù)據(jù)的相應(yīng)指令并下發(fā)給機(jī)上飛行控制模塊；

所述飛行控制模塊根據(jù)不同指令對(duì)應(yīng)調(diào)整動(dòng)力實(shí)現(xiàn)全向飛行控制。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)終端的監(jiān)聽(tīng)線程包括有：

虛擬搖桿監(jiān)聽(tīng)線程，用于獲取用戶操作方向，角度，位移距離并量化計(jì)算為動(dòng)力數(shù)據(jù)大小；

用戶界面主線程，用于實(shí)現(xiàn)用戶選取交互，控件加載，更改設(shè)置，窗口渲染等；

數(shù)據(jù)發(fā)送線程，用于處理所述用戶數(shù)據(jù)，建立網(wǎng)絡(luò)通信并實(shí)現(xiàn)編碼發(fā)送；

數(shù)據(jù)接收線程，用于處理數(shù)據(jù)反饋，解析姿態(tài)數(shù)；

通信守護(hù)線程，用于心跳包發(fā)送，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接；

姿態(tài)信息刷新線程，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)接收線程處理的反饋數(shù)據(jù)繪制渲染，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)信息可視化。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制數(shù)據(jù)指令映射通信通過(guò)自定義協(xié)議幀完成雙向數(shù)據(jù)傳輸，其中所述自定義協(xié)議幀數(shù)據(jù)報(bào)文具體包括：

協(xié)議幀頭，用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)報(bào)文起始位；

長(zhǎng)度位，用于標(biāo)識(shí)本幀報(bào)文長(zhǎng)度，防止數(shù)據(jù)損失；

類型位，用于標(biāo)識(shí)報(bào)文類型；

時(shí)間戳，用于記錄報(bào)文生成時(shí)間；

計(jì)數(shù)值，用于報(bào)文ack反饋；

數(shù)據(jù)位，用于搭載信令數(shù)據(jù)；

校驗(yàn)位，用于處理CRC校驗(yàn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通信模塊實(shí)現(xiàn)方式具體包括：

對(duì)虛擬搖桿尺度進(jìn)行自定義設(shè)置，通過(guò)滑動(dòng)標(biāo)尺匹配用戶操作尺度，用于保證搖桿反饋的靈敏性與操作安全性；

網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議使用基于QUIC輕量級(jí)協(xié)議；

使用輪詢響應(yīng)循環(huán)檢查方式的非阻塞I/O；

視頻流鏈?zhǔn)絺鬏斖ㄟ^(guò)使用非阻塞鏈?zhǔn)絺鬏敺桨笇⒎€(wěn)流等待優(yōu)化為鏈?zhǔn)秸{(diào)用，將緩沖區(qū)優(yōu)化為關(guān)鍵幀，用于實(shí)現(xiàn)快啟動(dòng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可視化數(shù)傳中的數(shù)據(jù)信號(hào)包括無(wú)人機(jī)飛行速度、無(wú)人機(jī)飛行高度、無(wú)人機(jī)信號(hào)強(qiáng)度、無(wú)人機(jī)電量、衛(wèi)星質(zhì)量、GPS信息、無(wú)人機(jī)飛行模式、無(wú)人機(jī)飛行距離、無(wú)人機(jī)飛行軌跡、俯仰角、橫滾角、偏航角中的一種或多種。