本发明涉及无人飞行器
技术领域：
，具体涉及一种无人驾驶飞行器。
背景技术：
：无人驾驶飞行器除了军事用途以外，还广泛用于民用，例如收集大气样本、地图测绘、资源普查、灾害调查和缉毒侦察等。如何安全、高效地实现飞行器无人驾驶成为人们研究的重点。技术实现要素：针对上述问题，本发明旨在提供一种无人驾驶飞行器。本发明的目的采用以下技术方案来实现：提供了一种无人驾驶飞行器，包括按预设飞行任务控制无人飞行器自主飞行的自动驾驶仪、给无人飞行器预设飞行任务并显示无人飞行器实际飞行状态的地面控制台和飞行器高速通信系统。本发明的有益效果为：安全、高效地实现了飞行器无人驾驶。附图说明利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本发明的结构连接示意图。附图标记：自动驾驶仪1、地面控制台2、飞行器高速通信系统3。具体实施方式结合以下实施例对本发明作进一步描述。参见图1，一种无人驾驶飞行器，包括按预设飞行任务控制无人飞行器自主飞行的自动驾驶仪1、给无人飞行器预设飞行任务并显示无人飞行器实际飞行状态的地面控制台2和飞行器高速通信系统3。本实施例安全、高效地实现了飞行器无人驾驶。优选地，所述自动驾驶仪1包括一个内存中存储有预设飞行任务和飞行控制软件的嵌入式计算机。本优选实施例能够根据飞行任务精确控制飞行。优选地，飞行器高速通信系统3包括机载天线、分布式基站子系统和无线切换子系统，每个基站子系统包括一个基带处理单元和多个射频处理单元，基带处理单元和射频处理单元通过光纤进行连接，射频处理单元成蜂窝状设置，信号通过光纤从基带处理单元到达射频处理单元，机载天线与射频处理单元进行无线通信，所述无线切换子系统用于实现基站之间的通信切换。本优选实施例构建了适用于无人驾驶飞行器高速移动环境的通信系统，其中基带处理单元和射频处理单元通过光纤进行连接，能够减少传输错误，提高传输准确率，进而提高无人驾驶飞行器的飞行安全度。优选地，所述机载天线与射频处理单元的无线通信，包括建立信道模型，计算有效吞吐量和确定链路自适应传输方式；所述建立信道模型，具备以下特点：考虑信道中的大尺度路径衰落和小尺度多径衰落，机地链路接收信噪比的概率密度函数x(γ)可表示为：公式中，γ为机地链路接收信噪比，l为小尺度多径衰落因子，l∈[5dB,7dB]，I0[·]为第一类第n阶修正贝塞尔函数，P为射频处理单元的发射功率，WM(d)为大尺度路径损耗，N为仅考虑大尺度损耗下的噪声功率，P、WM(d)、N单位均为dB，其中，WM(d)＝22ln(d)+20ln(fc)+150公式中，d为机载天线与射频处理单元距离，单位是m，fc为载波频率，单位是Hz。本优选实施例同时考虑了无人驾驶飞行器在通信过程中信道中的大尺度路径衰落和小尺度多径衰落，获取了无人驾驶飞行器在飞行过程中更为准确的信道模型，提高了无人驾驶飞行器在空中的飞行稳定性。优选的，所述计算有效吞吐量，具备以下特点：机地通信链路两端采用MIMO技术，假定机地链路的接收信噪比为γ，则系统的有效传输速率为：公式中，k1为常数，m为复用增益，Lt+w为通信协议中链路层帧头和帧尾的总长，Lz为链路层的帧长；相应的帧错误率为：公式中，Mf为发射天线数目，Mj为接收天线数目；假定飞行器高速通信系统初始传输的接收信噪比γ1，第n次传输的接收信噪比为γn，那么当系统最大允许传输次数为Nm时，系统有效吞吐量的期望可表示为：公式中，是经过n次传输之后系统可获得的最大有效吞吐量；是一个帧在前n-1次没有传输成功，而在第n次传输成功的概率，其中，本优选实施例采用MIMO技术，极大地提升了无人驾驶飞行器的整体通信性能，通过选择合适的帧长度，能够有效降低无人驾驶飞行器与地面通信的帧错误率和增加无人驾驶飞行器的通信吞吐量，提升了无人驾驶飞行器的整体性能。优选的，所述确定自适应传输方式，具备以下特点：基于部分可观测马尔可夫判决模型，以有效吞吐量为优化目标，在给定目标误帧率CFtar下，选择合适的自适应传输参数{m,Lz}以最大化系统的收益，最佳链路自适应传输问题建模为：使得，公式中，T为总的决策时期，TZ((),Lz())为决策时刻t的瞬时收益函数。本优选实施例中，无人驾驶飞行器处于自由飞行中，由于机载天线处于高速运动中，机地链路的信道状态不断变化，在自适应传输方式中，链路自适应传输参数能够不断进行调整以适应无人驾驶飞行器飞行需求。优选的，所述无线切换子系统用于采用改进的切换方式实现基站之间的通信切换。所述改进的切换方式包括：首先，测量当前服务小区和各临近小区的接收信号强度RSRP值和信道质量RSRQ值；其次，选择符合判定条件的各临近小区，所述判定条件的判定公式为：NJ＝[ΔRSRP(i)ψD]-maxPA(i),RSRP(ψ)i公式中，ΔRSRP(i)ψD表示i时刻的临近小区ψ的RSRP值与当前服务小区D的RSRP值的差值，其中PA(i)为i时刻的切换迟滞门限值,RSRP(ψ)i为i时刻的符合判定条件的临近小区的接收信号强度RSRP值，RSRP(D)i为i时刻的当前服务小区D的RSRP值；最后，在符合判定条件的各临近小区中选择最优的临近小区触发切换。本优选实施例中无人驾驶飞行器获得了更为宽阔的飞行空间，通过采用改进的切换方式实现基站之间的通信切换，设定判定条件选择符合的临近小区，再从中选择最优的临近小区触发切换减少了切换次数，提高了无人驾驶飞行器在飞行过程中切换成功率，保证了无人驾驶飞行器通信性能。优选的，所述在符合判定条件的各临近小区中选择最优的临近小区触发切换，包括：首先，测量符合判定条件的各临近小区的资源变化率及各临近小区到当前服务小区的距离；其次，按照下列公式计算符合判定条件的临近小区的切换可靠度JV(ψ)：公式中，A、B为设定的权值，A+B＝1，为符合判定条件的临近小区的资源变化率，为i时刻的符合判定条件的临近小区的接收信号强度RSRP值，为符合判定条件的临近小区到当前服务小区的距离，B1、B2为设定的权值，B1+B2＝1；最后，选取切换可靠度Γ(ψ)最大的临近小区触发切换。本优选实施例进一步保证了无人驾驶飞行器在飞行过程中的通信需求，通过切换可靠度的计算选择最优的临近小区触发切换，考虑了小区资源变化率和与当前服务小区之间的距离，从而能够实现最优的临近小区的选择，进一步提高了无人驾驶飞行器在飞行过程中切换成功率。优选的，设定所述i时刻的切换迟滞门限值PA(i)的计算公式设定为：PA(i)＝max{α[min(FN+1,1)]n,[max(FN+1,1)]n}公式中，α和β为PA(i)值的上限和下限，υ为PA(i)达到上限α时的RSRQ值，当RSRQ值小于υ值时PA(i)开始减小，η和n为调整PA(i)值随RSRQ值减小而减小的速度和轨迹参数。本优选实施例增强了无人驾驶飞行器的适应能力，对i时刻的切换迟滞门限值PA(i)进行设定，使PA(i)值与RSRP(D)i值相互联系，从而可以根据每个基站所处环境的不同和基站本身的硬件设施更加灵活地配置PA(i)。通过对50次飞行过程中本发明和传统无人驾驶飞行器的驾驶速度、成本和故障率进行观察统计，并进行比较，本发明相比传统飞行器有益效果如下表所示：飞行速度成本降低故障率降低300km/h20％20％400km/h15％17％最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页1 2 3