之内。
【主权项】
1. 一种无人直升机中继数据链系统，其特征在于，包括中继无人机模块、基站模块、地 面站模块、遥控器模块、无线发送模块、无线接收模块、中继无人机主控制器模块和目标无 人机主控制器模块； 所述基站模块与地面站模块之间、基站模块与遥控器模块之间、基站模块与中继无人 机主控制器模块之间、中继无人机主控制器模块与目标无人机主控制器模块之间均定义有 数据链传输信息标准格式的消息标准和负责链路传输控制的通信协议； 遥控器模块通过2. 4G频率的无线收发器与基站模块的第一串口连接，基站模块的无 线网卡与地面站模块的无线网卡通过2. 4G的无线WIFI路由器连接，基站模块的第二串口 与无线发送模块通过串口线相连，无线发送模块中的无线电台通过900M的无线信号与无 线接收模块相连，无线接收模块通过RS232串口与中继无人机主控制器的串口相连；中继 无人机模块主控制器的串口通过工作频率为900M的无线收发模块与目标无人机主控制器 的串口相连； 遥控器模块将无人直升机各通道的手控信号发送给基站模块，基站模块通过第二串口 读取遥控器的手控信号，地面站模块将所述无人直升机的控制器的参数与无人直升机的路 径规划控制信号发送给基站模块，所述基站模块通过对手控信号、控制器的参数和路径规 划控制信号进行数据处理与融合，并进行压缩编码，以字节流的形式通过基站模块的第一 串口发送给无线发送模块，所述无线发送模块对数据进行加密，再通过900M的无线天线发 送出去，所述基站模块的无线接收模块通过对接收到的加密信息进行解密还原，并通过其 串口发送给所述无人直升机的主控制器，所述无人直升机的主控制器对接收到的信息进行 解码，将手控信号与控制器的参数和路径规划控制信号分离出来。2. 根据权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统，其特征在于，所述中继无人机 模块用于对地面站模块发送的数据包进行判断，处理功率方法与转发，使地面站模块与目 标无人直升机之间进行通信。3. 根据权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统，其特征在于，所述地面站模块 用于对遥控器手控信号、地面站模块发出的控制信号和路径规划控制信号的数据融合、编 码和发送、电压保护，以及在传输延时、抑制丢包、网络连接和带宽方面的应用层优化。4. 根据权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统，其特征在于，所述消息标准包 括对数据链传输数据的帧结构、数据类型、数据内容、数据发送/接收规则的完整定义，形 成标准格式，使发送方和接收方生成、解析与处理。5. 根据权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统，其特征在于，所述的通信协议 规定数据的传输时序、传输流程、传输条件以及传输控制方式。6. 根据权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统，其特征在于，所述无人直升机 的主控制器包括：CPU处理器模块和均与CPU处理器模块相连接的传感器单元、电源模块、 接口转换模块以及控制电机。7. 根据权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统，其特征在于，所述地面站模块 安装有Iinux操作系统的计算机以及基于Iinux操作系统的地面站控制平台，所述基于 Iinux操作系统的地面站控制平台用于无人直升机的控制器参数的设定、路径规划控制参 数和实时监控。8. -种控制权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统的控制方法，其特征在于， 包括下述步骤： 步骤1、基站模块采集飞控数据和任务数据，所述飞控数据包括手控和自控状态下的命 令参数，所述手控状态下的通道控制参数由遥控器输出和地面底面站模块输出，所述遥控 器输出的PPM信号经过内嵌的AVR解码电路处理后通过无线串口传送给基站模块，地面站 模块输出控制器的参数通过UDP网络协议传输给基站模块；自控状态下的控制参数和任务 数据均由地面站模块给出，并通过UDP网络协议传输给基站模块； 步骤2、基站模块将采集到的飞控数据和任务数据封装在一个数据帧中，数据帧中的数 据部分为分段结构，分为前段和后段，所述前段固定字节为由遥控器输出的飞控数据，所述 后段固定字节为控制器的控制参数和任务数据，每一个数据帧都包含数据帧的目的地址； 采用固定字段的方法进行解析与处理，同时，基站模块负责将该数据帧通过无线射频模块 传输给无人直升机主控制器模块； 步骤3、中继无人机主控制器模块接收到上行的数据帧后，首先判断数据帧的目的地 址，比较数据帧的目的地址与无人机的本地地址，如果数据帧的目的地址与本地地址不一 样，则通过主控器的串口转发给目标无人机，如果数据帧的目的地址与无人机的本地地址 一样，则通过解析算法，分别提取出数据部分中的飞控数据和任务数据，飞控数据用作控制 运算，任务数据通过串口输出给机载应用系统； 步骤4、目标无人机接收到数据帧之后，首先比较数据帧的目的地址与无人机的本地地 址，若相同，则通过解析算法，分别提取出数据部分中的飞控数据和任务数据，飞控数据用 作控制运算，任务数据通过串口输出给机载应用系统； 步骤5、中继无人机主控制器模块和中继无人机主控制器模块采集传感器数据，所述传 感器数据包括MU传感器数据、电子罗盘传感器数据、气压计传感器数据和Ublox传感器数 据，并将所述传感器数据打包成自定义的字符形式数据包，通过全双工无线射频模块传输 给基站模块，所述传感器数据中包含有飞机的姿态、位置和速度信息； 步骤6、基站模块接收到下行的数据包后，通过UDP网络协议传输转发给地面站模块， 用于显示飞机实时状态，从而进行监控；地面站模块系统具有显示界面、数据处理单元和数 据收发单元。9. 根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤： 步骤11、通过在遥控器里内嵌AVR单片机，将PPM信号解码后输出给下位机CPU模块， 将不可靠的手控链路融合到了飞控链路之中，以减少一条无线传输链路； 步骤12、地面站模块将数据发送到基站模块之前，建立无线网络和配置地面站模块与 基站模块的网络IP地址，在基站模块中，通过命令配置IP，命令为ifconfig wlanOip ;地面 站模块IP和基站模块IP在同一网段内。10. 根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤： 步骤21、通信数据报文的设计采用点对点协议，数据帧包含起始段、帧头、数据段、帧尾 和结束段； 步骤22、在每一次数据报文的发送端数据帧的发送频率要与无人机主控制器的工作频 率相对应，如果发送端数据帧的发送频率与主控制器的工作频率对应出错，则接收方的数 据会有错误。
【专利摘要】本发明公开了一种无人直升机中继数据链系统，包括中继无人机模块、基站模块、地面站模块、遥控器模块、无线发送模块、无线接收模块、中继无人机主控制器模块和目标无人机主控制器模块；本发明还公开了一种控制无人直升机中继数据链系统的控制方法，包括以下步骤：1、地面站模块输出控制器的参数通过UDP网络协议传输给基站模块；2、基站模块将采集到的飞控数据和任务数据封装在一个数据帧中；3、分别提取出数据部分中的飞控数据和任务数据；4、比较数据帧的目的地址与无人机的本地地址；5、采集传感器数据；6、基站模块接收到下行的数据包后，转发给地面站模块。具有通信成本低、传输效率高、通用性强等优点。
【IPC分类】G08C17/02, H04B7/185
【公开号】CN105007115
【申请号】CN201510444104
【发明人】邓高湘, 裴海龙, 郑立强
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月24日