一種基于衛(wèi)星鏈路的一對(duì)多數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于衛(wèi)星鏈路的一對(duì)多數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法，具體涉及一種無(wú)人機(jī)機(jī)載大帶寬數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星鏈路完成多點(diǎn)接收的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自控飛行、完成遙測(cè)遙控、多元數(shù)據(jù)回傳等功能，主要依靠其數(shù)據(jù)測(cè)控鏈路分系統(tǒng);現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)測(cè)控鏈路分系統(tǒng)主要分為視距起降系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)，在早期的無(wú)人機(jī)應(yīng)用中，由于任務(wù)半徑較小，任務(wù)平臺(tái)飛行高度較高，常規(guī)的視距起降測(cè)控系統(tǒng)即能夠滿足無(wú)人機(jī)在作業(yè)區(qū)的測(cè)控和數(shù)據(jù)回傳，然而隨著無(wú)人機(jī)民用行業(yè)的推廣，視距測(cè)控系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足無(wú)人機(jī)作業(yè)區(qū)的應(yīng)用，衛(wèi)星通信鏈路其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)能夠支撐民用化無(wú)人機(jī)系統(tǒng)向著更低、更遠(yuǎn)、更多元化數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较虬l(fā)展。衛(wèi)星通信的超視距應(yīng)用特性使其逐步成為各類遠(yuǎn)程遙控遙測(cè)系統(tǒng)的首要選擇。目前的無(wú)人機(jī)衛(wèi)星通信鏈路多為采用一對(duì)一的數(shù)據(jù)傳輸模式，僅需根據(jù)地面所需數(shù)據(jù)帶寬總和來確定衛(wèi)星數(shù)據(jù)帶寬資源，采用衛(wèi)星多地面點(diǎn)接收的實(shí)例較為罕見，即使有多點(diǎn)落地的要求，也僅將部分窄帶數(shù)據(jù)進(jìn)行分路下傳，不會(huì)造成帶寬堵塞。
[0003]近年來，無(wú)人機(jī)通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行地面多點(diǎn)接收的應(yīng)用需求越來越多，然而在實(shí)際的使用中不難發(fā)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)產(chǎn)生的大帶寬數(shù)據(jù)由于其瞬時(shí)數(shù)據(jù)量大，有時(shí)幾乎占據(jù)整個(gè)衛(wèi)星帶寬資源，衛(wèi)星雖然只是提供透明傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信道，但信道內(nèi)通過的仍然是需要具有一定協(xié)議的幀格式，為保證通信的準(zhǔn)確性和區(qū)分地面用戶，常規(guī)衛(wèi)星鏈路主要采用TCP/IP的數(shù)據(jù)架構(gòu)，此時(shí)如果有大帶寬數(shù)據(jù)同時(shí)多點(diǎn)接收時(shí)，目標(biāo)IP地址信息的不同，會(huì)出現(xiàn)信道內(nèi)有多路大帶寬數(shù)據(jù)的情況，造成信道阻塞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是一種基于衛(wèi)星鏈路的無(wú)人機(jī)等大帶寬數(shù)據(jù)一對(duì)多傳輸?shù)南到y(tǒng)及方法，在進(jìn)行大帶寬數(shù)據(jù)多點(diǎn)傳輸?shù)那闆r下，能夠保障在充分利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈路資源的條件下，有效增加地面的客戶端數(shù)量，滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)云服務(wù)方式的使用要求。
[0005]本發(fā)明包括如下技術(shù)方案:
[0006]—種基于衛(wèi)星鏈路的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)多點(diǎn)傳輸?shù)南到y(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)機(jī)載端、帶有衛(wèi)星中繼天線的通信中繼衛(wèi)星和多個(gè)地面接收點(diǎn)，無(wú)人機(jī)機(jī)載端包括所有任務(wù)載荷、機(jī)載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自適應(yīng)轉(zhuǎn)換模塊、機(jī)載網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、機(jī)載調(diào)制解調(diào)器和機(jī)載動(dòng)中通天線;每個(gè)地面接收點(diǎn)包括地面衛(wèi)星天線、地面調(diào)制解調(diào)器、地面端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和地面端網(wǎng)絡(luò)接收客戶終端;無(wú)人機(jī)機(jī)載端和多個(gè)數(shù)據(jù)接收端處于由衛(wèi)星無(wú)線通信信道組建的同一局域網(wǎng)段內(nèi)；地面端網(wǎng)絡(luò)接收客戶終端兼容TCP/IP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議、UDP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議以及UDP組播協(xié)議；
[0007]無(wú)人機(jī)各任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)送入機(jī)載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自適應(yīng)轉(zhuǎn)換模塊；
[0008]機(jī)載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自適應(yīng)轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)各任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的帶寬和對(duì)應(yīng)的地面接收點(diǎn)的個(gè)數(shù)，為每一種任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)選擇網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，根據(jù)選擇的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行任務(wù)載荷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包并送入機(jī)載網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的指定網(wǎng)絡(luò)接口 ；當(dāng)某一任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)帶寬乘以該任務(wù)載荷對(duì)應(yīng)的地面接收點(diǎn)個(gè)數(shù)大于衛(wèi)星鏈路總帶寬時(shí)，該任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被選擇使用UDP組播協(xié)議進(jìn)行任務(wù)載荷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包，當(dāng)某一任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)帶寬乘以該任務(wù)載荷對(duì)應(yīng)的地面接收點(diǎn)個(gè)數(shù)不大于衛(wèi)星鏈路總帶寬時(shí)，該任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被選擇使用TCP/IP或UDP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議進(jìn)行任務(wù)載荷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包；
[0009]機(jī)載網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)根據(jù)機(jī)載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自適應(yīng)轉(zhuǎn)換模塊輸出的任務(wù)載荷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和采用TCP/IP或UDP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議的飛機(jī)狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)判定是否進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分并產(chǎn)生虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分的飛機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)，將產(chǎn)生的虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分的飛機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)添加至所述飛機(jī)狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù);機(jī)載網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將所述飛機(jī)狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和任務(wù)載荷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換后發(fā)送至機(jī)載調(diào)制解調(diào)器；
[0010]機(jī)載調(diào)制解調(diào)器從機(jī)載網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將所有數(shù)據(jù)取出并轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)，送入機(jī)載動(dòng)中通天線，通過機(jī)載動(dòng)中通天線傳至所述通信中繼衛(wèi)星；
[0011]多個(gè)地面接收點(diǎn)同時(shí)接收到來自于通信中繼衛(wèi)星的射頻信號(hào)并經(jīng)過地面調(diào)制解調(diào)器轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)格式數(shù)據(jù)并送入地面端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，地面端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)根據(jù)虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分的狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷是否進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分；
[0012]地面端網(wǎng)絡(luò)接收客戶終端對(duì)來自于地面端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議幀頭判斷，根據(jù)協(xié)議幀頭判斷結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)解譯。
[0013]機(jī)載網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)根據(jù)機(jī)載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自適應(yīng)轉(zhuǎn)換模塊輸出的任務(wù)載荷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和采用TCP/IP或UDP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議的飛機(jī)狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)判斷是否同時(shí)存在UDP組播協(xié)議數(shù)據(jù)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議數(shù)據(jù)，當(dāng)UDP組播協(xié)議數(shù)據(jù)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議數(shù)據(jù)同時(shí)存在時(shí)，機(jī)載網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)VLAN劃分，其中調(diào)制解調(diào)器接入的接口設(shè)置為trunk口，UDP組播協(xié)議數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)組，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議數(shù)據(jù)占據(jù)另一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)組;兩個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)組的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯隔離，不能實(shí)現(xiàn)通信；當(dāng)UDP組播協(xié)議數(shù)據(jù)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議數(shù)據(jù)不同時(shí)存在時(shí)，機(jī)載網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)不進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分。
[0014]機(jī)載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自適應(yīng)轉(zhuǎn)換模塊包括任務(wù)載荷數(shù)據(jù)帶寬及接收點(diǎn)個(gè)數(shù)識(shí)別模塊和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議打包模塊，任務(wù)載荷數(shù)據(jù)帶寬及接收點(diǎn)個(gè)數(shù)識(shí)別模塊根據(jù)各任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的帶寬和對(duì)應(yīng)的地面接收點(diǎn)的個(gè)數(shù)，為每一種任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)選擇網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;所述每個(gè)任務(wù)載荷數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的地面接收點(diǎn)的個(gè)數(shù)根據(jù)地面遙控信息確定；
[0015]數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議打包模塊根據(jù)各任務(wù)載荷的數(shù)據(jù)量開辟相應(yīng)的緩存空間，并根據(jù)任務(wù)載荷數(shù)據(jù)帶寬及接收點(diǎn)個(gè)數(shù)識(shí)別模塊選擇的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分包的對(duì)各任務(wù)載荷數(shù)據(jù)加入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包幀頭信息，經(jīng)過打包的數(shù)據(jù)送入機(jī)載網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的指定通道接口。
[0016]無(wú)人機(jī)各任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包括數(shù)字化的光電圖像數(shù)據(jù)、高清照片數(shù)據(jù)、數(shù)字語(yǔ)音數(shù)據(jù)和雷達(dá)回波數(shù)據(jù)。
[0017]所述機(jī)載網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和地面網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)均為2層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。
[0018]一種基于衛(wèi)星鏈路的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)多點(diǎn)傳輸?shù)姆椒?，包括如下步驟:
[0019](1)各任務(wù)載荷產(chǎn)生數(shù)據(jù)；
[0020](2)根據(jù)各任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的帶寬和對(duì)應(yīng)的地面接收點(diǎn)的個(gè)數(shù)，為每一種任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)選擇網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，根據(jù)選擇的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行任務(wù)載荷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包；當(dāng)某一任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)帶寬乘以該任務(wù)載荷對(duì)應(yīng)的地面接收點(diǎn)個(gè)數(shù)大于衛(wèi)星鏈路總帶寬時(shí)，該任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被選擇使用UDP組播協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包，當(dāng)某一任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)帶寬乘以該任務(wù)載荷對(duì)應(yīng)的地面接收點(diǎn)個(gè)數(shù)不大于衛(wèi)星鏈路總帶寬時(shí)，該任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被選擇使用TCP/ IP或UDP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包；
[0021](3)根據(jù)所有打包的任務(wù)載荷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和采用TCP/IP或UDP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議的飛機(jī)狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)判定是否進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分并產(chǎn)生虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分的飛機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)，將產(chǎn)生的虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分的飛機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)添加至所述飛機(jī)狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù);將所述飛機(jī)狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和任務(wù)載荷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；
[0022](4)將交換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)后發(fā)送至衛(wèi)星，由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至地面多個(gè)接收點(diǎn)；
[0023](5)地面多個(gè)接收點(diǎn)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)、根據(jù)虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分的飛機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)設(shè)置地面端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的接口，對(duì)來自于地面端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議幀頭判斷，根據(jù)協(xié)議幀頭判斷結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)解譯。
[0024]一種基于衛(wèi)星鏈路的一對(duì)多數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括一個(gè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生端、帶有衛(wèi)星天線的通信中繼衛(wèi)星和多個(gè)數(shù)據(jù)接收端;所述數(shù)據(jù)產(chǎn)生端包括多個(gè)能夠產(chǎn)生不同帶寬數(shù)據(jù)的任務(wù)載荷、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自適應(yīng)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)產(chǎn)生端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、數(shù)據(jù)產(chǎn)生端調(diào)制解調(diào)器和數(shù)據(jù)產(chǎn)生端衛(wèi)星天線，每個(gè)數(shù)據(jù)接收端包括接收端衛(wèi)星天線、接收端調(diào)制解調(diào)器、接收端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、接收端網(wǎng)絡(luò)接收客戶終端;每個(gè)任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)具有與之對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)接收端接收;數(shù)據(jù)產(chǎn)生端和多個(gè)數(shù)據(jù)接收端在同一局域網(wǎng)段內(nèi)；接收端網(wǎng)絡(luò)接收客戶終端兼容TCP/IP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議、UDP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議以及UDP組播協(xié)議；
[0025]網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自適應(yīng)轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)各任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)帶寬和對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)接收端個(gè)數(shù)為相應(yīng)的任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)選擇網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、根據(jù)選擇的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行任務(wù)載荷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包并送入數(shù)據(jù)產(chǎn)生端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的指定網(wǎng)絡(luò)接口；當(dāng)某一任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)帶寬乘以該任務(wù)載荷對(duì)應(yīng)的接收端個(gè)數(shù)大于衛(wèi)星鏈路總帶寬時(shí)，該任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)使用UDP組播協(xié)議進(jìn)行任務(wù)載荷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包，當(dāng)某一任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)帶寬乘以該任務(wù)載荷對(duì)應(yīng)的接收端個(gè)數(shù)不大于衛(wèi)星鏈路總帶寬時(shí)，該任務(wù)載荷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被選擇使用TCP/IP或UDP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播協(xié)議進(jìn)行任務(wù)載荷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包；
[0026]數(shù)據(jù)產(chǎn)