本實用新型涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼裝置。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無人機的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，其涵蓋的領(lǐng)域包括軍隊、警察、鐵路、電力、地理、環(huán)保等，應(yīng)用的方向包括空中投擲、監(jiān)視、偵查、探測、攝影、轉(zhuǎn)播等，同時也對無人機的技術(shù)水平要求越來越高。無人機是一種通過飛行操控人員在地面遙控或設(shè)定既定程序自動控制飛行的空中到達平臺，通訊鏈路的實時性、可靠性對其任務(wù)的實現(xiàn)和飛行的安全性影響十分關(guān)鍵。

越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域要求無人機實現(xiàn)更遠距離更可靠的數(shù)據(jù)通訊。受無人機自身重量及其有效載荷的影響，無人機通常無法攜帶具有較大發(fā)射功率的無線通信電臺。

同時，受無人機自身平臺的影響，一方面無人機上可能搭載有多個通訊鏈路，較大的發(fā)射功率可能造成相互干擾；另一方面較大發(fā)射功率的電臺會對無人機自身控制系統(tǒng)的造成電磁干擾，甚至可能導(dǎo)致嚴重的飛行事故。另外，收無線電管制等要求，一般民用無人機也禁止使用大功率無線電臺。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼裝置，旨在解決現(xiàn)有的無人機難以實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)通訊，載有多個通訊設(shè)備造成發(fā)射功率相互干擾，以及較大發(fā)射功率的電臺對無人機自身控制系統(tǒng)的電磁干擾的技術(shù)問題。

本實用新型的技術(shù)方案如下：一種基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼裝置，其中，包括用于發(fā)送無人機的狀態(tài)數(shù)據(jù)和接收基站電臺的發(fā)送的控制指令的機載電臺、多個可移動基站、數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器和用于發(fā)送控制無人飛機指令的地面站計算機；

所述可移動基站包括用于接收機載電臺發(fā)送的數(shù)據(jù)并發(fā)送來地面站計算機的控制指令的基站電臺、移動無線數(shù)據(jù)網(wǎng)卡、基站計算機和安裝在基站計算機中的數(shù)據(jù)采集單元，基站電臺與機載電臺相互之間無線通訊，基站計算機分別與移動無線數(shù)據(jù)網(wǎng)卡和基站電臺連接，所述數(shù)據(jù)采集單元通過移動數(shù)據(jù)無線網(wǎng)卡把基站計算機連接到因特網(wǎng)；

所述數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器與可移動基站連接，且包括用于接收各個可移動基站的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的中繼程序模塊，中繼程序模塊與移動無線數(shù)據(jù)網(wǎng)卡無線連接；

所述地面站計算機內(nèi)安裝有客戶端程序模塊，且地面站計算機與數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器連接，客戶端程序模塊通過網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器并讀取飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)至無人機地面站。

所述的基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼裝置，其中，所述可移動基站的個數(shù)為4個，且每個可移動基站都包括基站電臺、移動無線數(shù)據(jù)網(wǎng)卡、基站計算機和數(shù)據(jù)采集單元。

所述的基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼裝置，其中，所述移動數(shù)據(jù)無線網(wǎng)卡可以是移動2g數(shù)據(jù)網(wǎng)卡、3g數(shù)據(jù)網(wǎng)卡或4g數(shù)據(jù)網(wǎng)卡中的任一種。

所述的基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼裝置，其中，所述機載電臺采用一對多或多對多廣播形式進行發(fā)送數(shù)據(jù)，且機載電臺與基站電臺相匹配。

所述的基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼裝置，其中，所述基站電臺包括電臺和發(fā)射/接收天線組成，且基站電臺通過串行通訊接口的方式連接到基站計算機。

所述的基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼裝置，其中，所述數(shù)據(jù)采集單元通過移動數(shù)據(jù)無線網(wǎng)卡把可移動基站的基站計算機連接到因特網(wǎng)，并通過直接訪問數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器中計算機IP地址的形式進行數(shù)據(jù)傳輸，從數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器中讀取無人機控制指令。

一種基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼的方法，其中，具體包括以下步驟：

步驟一，先將數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器的中繼程序模塊啟動，而中繼程序模塊獲取服務(wù)器IP地址；

步驟二，啟動各個可移動基站的基站計算機，通過數(shù)據(jù)采集單元打開串口連接基站電臺，檢測基站電臺通訊狀態(tài)，并輸入服務(wù)器IP地址，建立可移動基站與數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器的連接；

步驟三，啟動地面站計算機的客戶端程序模塊，通過虛擬串口通訊建立數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器與客戶端程序模塊的連接；

步驟四，啟動無人機地面站程序，然后設(shè)定無人機地面站的通訊端口，通過虛擬端口建立地?zé)o人機面站與客戶端程序模塊的連接；

步驟五，將數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器的中繼程序模塊設(shè)定主控制站，再啟動無人機，并檢查通訊狀態(tài)，最后開始執(zhí)行飛行任務(wù)。

所述基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼的方法，其中，所述步驟二中可移動基站從數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器讀取無人機控制指令，且數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器中的數(shù)據(jù)采集單元通過移動數(shù)據(jù)無線網(wǎng)卡把可以基站計算機連接到因特網(wǎng)，再通過服務(wù)器IP地址直接訪問數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器。

所述的基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼的方法，其中，所述步驟三中數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器的中繼程序模塊接收各個可移動基站的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對其有效數(shù)據(jù)進行篩選，把有效數(shù)據(jù)進行復(fù)制和存檔，并發(fā)送至客戶端程序模塊。

所述的基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼的方法，其中，所述步驟二中數(shù)據(jù)采集單元可具有屏蔽上行的功能，數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器可選擇其中一個或多個可移動基站基站上傳操作指令。

本實用新型的有益效果：本實用新型通過移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)建立若干個可移動部署的可移動基站，并建立數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器，把無人機的作業(yè)飛行的狀態(tài)數(shù)據(jù)/地面站計算機的操作指令通過因特網(wǎng)進行中繼傳輸，實現(xiàn)了無人機較大覆蓋面積和較遠距離的通訊。本實用新型通過使無人機搭載較小功率的無線通信電臺實現(xiàn)了較遠距離的數(shù)據(jù)通訊；并且采用的技術(shù)方案簡單，設(shè)備簡單可靠，可移動基站能夠可移動部署，具有體積小、功耗低、便捷實用的特點；使無人機的控制操作不再局限于點對點的現(xiàn)場控制模式，可以實現(xiàn)不受地域、場地等限制的遠距離網(wǎng)絡(luò)控制。另外，本實用新型使無人機通過較為簡單的方法實現(xiàn)多個監(jiān)控平臺同時對同一無人機進行監(jiān)控展示和實時控制，同時也可以實現(xiàn)一個或多個地面控制站（地面站計算機和客戶端程序模塊）使用同一套中繼站（是指可以移動基站和數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器）對一個或多個無人機進行實時監(jiān)控和控制的通訊。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實用新型的無人機通訊數(shù)據(jù)傳輸流程圖。

圖3是本實用新型的數(shù)據(jù)交換圖。

圖4是本實用新型的中繼裝置使用方法流程圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。

如圖1所示，本實用新型公開了一種基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼裝置，其中，包括用于發(fā)送無人機的狀態(tài)數(shù)據(jù)和接收基站電臺的發(fā)送的控制指令的機載電臺1、多個可移動基站2、數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3和用于發(fā)送控制無人飛機指令的地面站計算機4；

所述可移動基站2包括用于接收機載電臺1發(fā)送的數(shù)據(jù)并發(fā)送來地面站計算機4的控制指令的基站電臺21、移動無線數(shù)據(jù)網(wǎng)卡22、基站計算機23和安裝在基站計算機23中的數(shù)據(jù)采集單元24，基站電臺21與機載電臺1相互之間無線通訊，基站計算機23分別與移動無線數(shù)據(jù)網(wǎng)卡22和基站電臺21連接，所述數(shù)據(jù)采集單元24通過移動數(shù)據(jù)無線網(wǎng)卡22把基站計算機21連接到因特網(wǎng)；

所述數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3與可移動基站2連接，且包括用于接收各個可移動基站2的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的中繼程序模塊31，中繼程序模塊31與移動無線數(shù)據(jù)網(wǎng)卡22無線連接；

所述地面站計算機4內(nèi)安裝有客戶端程序模塊40，且地面站計算機4與數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3連接，客戶端程序模塊40通過網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3并讀取飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)至地面站計算機4。

上述機載電臺1用于發(fā)送無人機的狀態(tài)數(shù)據(jù)（包括但不限于飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)、任務(wù)狀態(tài)數(shù)據(jù)、監(jiān)控狀態(tài)數(shù)據(jù)等）和接收基站電臺21的發(fā)送的控制指令。

上述的移動數(shù)據(jù)無線網(wǎng)卡22主要是通過基站計算機23把數(shù)據(jù)采集單元采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器。

上述的數(shù)據(jù)采集單元24主要負責(zé)把采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3，并從數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3讀取無人機控制指令，并且還接收各個可移動基站2的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對其有效數(shù)據(jù)進行篩選，把有效數(shù)據(jù)進行復(fù)制和存檔，并發(fā)送至客戶端程序模塊40。

上述的客戶端程序模塊40通過網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3并讀取有些的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)至無人機地面站5。

上述的機載電臺1有效傳輸距離的兩倍為兩個可移動基站2間最遠的間隔距離。

上述的所述無人機可以為固定翼無人機、無人直升機、多旋翼飛行器和無人旋翼機的任一種。

本發(fā)實用新型的數(shù)據(jù)采集單元24具有屏蔽上行的功能，所以數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3可選擇其中一個或多個可移動基站上傳操作指令。當(dāng)無地面站計算機4發(fā)出操作指令時，指令上傳至數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器模塊，此時各可移動基站2也在不斷讀取數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3的指令數(shù)據(jù)，此時數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3可根據(jù)實際飛行需要選擇上傳至某一或多個可移動基站2，而數(shù)據(jù)采集端程序可選擇屏蔽發(fā)送或者發(fā)送指令，以避免操作指令重復(fù)或無法到達無人機。

本實用新型的中繼程序模塊31可選擇其中一臺或多臺地面站計算機4（地面控制站）作為主地面站計算機4（地面控制站）；當(dāng)中繼程序模塊31收到多個地面站計算機4（地面控制站）同時發(fā)送的操作指令時，中繼程序模塊31自動選擇較早到達的指令傳輸至無人機，并發(fā)出操作重復(fù)的警告。

在實際工作中，本實用新型的數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3中的計算機和地面站計算機可以是同一臺計算機，當(dāng)其為同一臺計算機時，其內(nèi)部采用虛擬串口進行通訊；采用同一臺計算機時，可以節(jié)省中繼裝置的成本，并且可移動基站接收地面站計算發(fā)出的無人機指令更加快速，也節(jié)省串口連接件。

如圖2所示，本實用新型中無人機6通訊數(shù)據(jù)流程為機載電臺1安裝在無人機6上，且機載電臺1與可移動基站的基站電臺21無線連接，基站計算機23分別與基站電臺21和移動數(shù)據(jù)無線網(wǎng)卡22相互交互傳輸數(shù)據(jù)；所述移動數(shù)據(jù)無線網(wǎng)卡22將機載電臺21傳輸過來的無人機數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3，且從數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3獲取地面站計算機4控制無人機的控制指令；數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3與地面站計算機4相互連接，地面站計算機4將接收到的無人機數(shù)據(jù)傳輸給無人地面站7。

本實用新型的工作原理為：通過無人機搭載的機載電臺，機載電臺通過一對多或多對多的形式廣播/接收無人機的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)/控制指令，實現(xiàn)一定范圍的通訊覆蓋，而可移動基站通過接收/發(fā)送無人機的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)/控制指令并通過計算機和移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳到因特網(wǎng)特定IP地址的數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器內(nèi)，再經(jīng)過該服務(wù)器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，從而實現(xiàn)多個可移動基站間接力傳輸數(shù)據(jù)的功能，并通過因特網(wǎng)實現(xiàn)非現(xiàn)場形式的無人機操作控制和多個地面控制同時監(jiān)控?zé)o人機。

在實際工作中，所述可移動基站2的個數(shù)為4個，且每個可移動基站2都包括基站電臺、移動無線數(shù)據(jù)網(wǎng)卡、基站計算機和數(shù)據(jù)采集單元。

如圖3所示，本實用新型中使用3個可移動基站后，數(shù)據(jù)交換的流程為：可移動基站A、可移動基站B和可移動基站C分別將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器，而其中可移動基站B為主可移動基站，而數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器將傳輸過來的數(shù)據(jù)進行有效數(shù)據(jù)篩選，經(jīng)過有效篩選后，將有效數(shù)據(jù)輸出、復(fù)制、存儲；最后將有效數(shù)據(jù)傳輸給地面站計算機A或者地面計算機站B 。

在實際工作中，本實用新型的移動數(shù)據(jù)無線網(wǎng)卡22可以是移動2g數(shù)據(jù)網(wǎng)卡、3g數(shù)據(jù)網(wǎng)卡或4g數(shù)據(jù)網(wǎng)卡中的任一種。

在實際工作中，本實用新型的機載電臺1采用一對多或多對多廣播形式進行發(fā)送數(shù)據(jù)，且機載電臺1與基站電臺21相匹配。

進一步說，本實用新型的基站電臺21包括電臺210和發(fā)射/接收天線211組成，且基站電臺21通過串行通訊接口的方式連接到基站計算機23。

進一步說，本實用新型的數(shù)據(jù)采集單元24通過移動數(shù)據(jù)無線網(wǎng)卡22把可移動基站2的基站計算機23連接到因特網(wǎng)，并通過直接訪問數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3中計算機IP地址的形式進行數(shù)據(jù)傳輸，從數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器3中讀取無人機控制指令。

如圖4所示，本實用新型還公開了一種基于移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無人機數(shù)據(jù)中繼的方法，其中，具體包括以下步驟：

步驟一，先將數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器的中繼程序模塊啟動，而中繼程序模塊獲取服務(wù)器IP地址；

步驟二，啟動各個可移動基站的基站計算機，通過數(shù)據(jù)采集單元打開串口連接基站電臺，檢測基站電臺通訊狀態(tài)，并輸入服務(wù)器IP地址，建立可移動基站與數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器的連接；

步驟三，啟動地面站計算機的客戶端程序模塊，通過虛擬串口通訊建立數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器與客戶端程序模塊的連接；

步驟四，啟動無人機地面站程序，然后設(shè)定無人機地面站的通訊端口，通過虛擬端口建立地?zé)o人機面站與客戶端程序模塊的連接；

步驟五，將數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器的中繼程序模塊設(shè)定主控制站，再啟動無人機，并檢查通訊狀態(tài)，最后開始執(zhí)行飛行任務(wù)。

進一步說，所述步驟二中可移動基站從數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器讀取無人機控制指令，且數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器中的數(shù)據(jù)采集單元通過移動數(shù)據(jù)無線網(wǎng)卡把可以基站計算機連接到因特網(wǎng)，再通過服務(wù)器IP地址直接訪問數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器。

進一步說，所述步驟三中數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器的中繼程序模塊接收各個可移動基站的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對其有效數(shù)據(jù)進行篩選，把有效數(shù)據(jù)進行復(fù)制和存檔，并發(fā)送至客戶端程序模塊。

進一步說，所述步驟二中數(shù)據(jù)采集單元可具有屏蔽上行的功能，數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器可選擇其中一個或多個可移動基站基站上傳操作指令。

當(dāng)無人機從第一個可移動基站覆蓋的區(qū)域起飛并依此飛越其他可移動基站開始執(zhí)行任務(wù)時，中繼程序模塊對各可移動基站上傳的數(shù)據(jù)進行識別和篩選，當(dāng)只有其中一個可移動基站接收到無人機的通訊數(shù)據(jù)時，中繼程序模塊自動選擇該可移動基站的數(shù)據(jù)作為轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)來源；當(dāng)兩個或兩個以上可移動基站接收到無人機發(fā)送的狀態(tài)數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送無線電信號強弱的狀態(tài)到中繼程序模塊，中繼程序模塊可自動選擇其中信號強的作為轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的來源也可通過人工選擇的形式選擇其中一個作為轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)來源。

本實用新型通過移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)建立若干個可移動部署的可移動基站，并建立數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器，把無人機的作業(yè)飛行的狀態(tài)數(shù)據(jù)/地面站計算機的操作指令通過因特網(wǎng)進行中繼傳輸，實現(xiàn)了無人機較大覆蓋面積和較遠距離的通訊。本實用新型通過使無人機搭載較小功率的無線通信電臺實現(xiàn)了較遠距離的數(shù)據(jù)通訊；并且采用的技術(shù)方案簡單，設(shè)備簡單可靠，可移動基站能夠可移動部署，具有體積小、功耗低、便捷實用的特點；使無人機的控制操作不再局限于點對點的現(xiàn)場控制模式，可以實現(xiàn)不受地域、場地等限制的遠距離網(wǎng)絡(luò)控制。另外，本實用新型使無人機通過較為簡單的方法實現(xiàn)多個監(jiān)控平臺同時對同一無人機進行監(jiān)控展示和實時控制，同時也可以實現(xiàn)一個或多個地面控制站（地面站計算機和客戶端程序模塊）使用同一套中繼站（是指可移動基站和數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器）對一個或多個無人機進行實時監(jiān)控和控制的通訊。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本實用新型的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。