通过移动网络与无人机进行远距离通信的装置及方法与流程

本发明属于无人机技术领域，涉及一种无人机的通信装置及方法，具体涉及一种通过移动网络与无人机进行远距离通信的装置及方法。

背景技术：

无人飞行器，简称无人机，是一种处在迅速发展中的飞行装置，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低等优点。无人机通过搭载多种传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，无人机的使用范围已经扩展到军事、科研和民用三大领域，具体在电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。

通信是无人机中一项非常重要的技术，用于向无人机传输控制命令和接收无人机发送回来的相关信息。现有技术中，通常都是通过wi-fi(wlan)、蓝牙(bluetooth)及其它工作在ism频段的无线电波来与无人机进行通信。这些通信方式主要的缺陷或不足在于：

1、通信距离及传输数据带宽受限。通信距离的通常范围在几十米到几公里左右不等，传输数据带宽通常在10mbps以下，并且需要在空旷无干扰的情况下才能达到。对于需要远程控制和实现大量数据传输的无人机来说，难以满足需求。

2、各种自定义的无线电波无法方便地接入到公共网络中，从而导致无人机的任务信息(如拍摄的照片等)分享不畅，无人机的状态监控很难保障。

鉴于现有技术的上述缺陷，迫切需要一种新型的无人机通信装置及方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种通过移动网络与无人机进行远距离通信的装置及方法，其能够实现与无人机的远距离通信且传输数据带宽高；同时，其便于无人机任务信息的分享和无人机状态的监控。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种通过移动网络与无人机进行远距离通信的装置，其特征在于，包括：

设置在无人机上的移动通信模块，所述移动通信模块具有各种不同的接口并通过所述各种不同的接口与所述无人机上的其它部分进行数据收发；

连接至移动网络上的指挥调度中心，所述指挥调度中心能够通过所述移动网络和所述移动通信模块与所述无人机进行远距离通信，用以向所有在所述移动网络上的无人机发送相关指令数据并实时收集无人机所回传的信息。

进一步地，其中，所述移动通信模块的工作模式包括fdd-lte，tdd-lte，wcdma，cdma和td-scdma，从而使所述无人机能够接入各个通信运营商的移动网络。

更进一步的，其中，所述移动通信模块的各种不用的接口包括有线接口和无线接口。

再进一步地，其中，所述各种不同的接口包括uart接口、usb接口、minipci-e接口和wi-fi接口。

再更进一步地，其中，所述无人机上的其它部分包括飞行控制单元、相机、惯性测量单元和gps单元。

此外，本发明还提供一种采用上述装置与无人机进行远距离通信的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、连接至移动网络上的所述指挥调度中心向在所述移动网络上的无人机发送相关指令数据；

2)、无人机上的所述移动通信模块接收所述相关指令数据并根据所述无人机上的其它部分的请求通过所述各种不同的接口将不同的指令数据自动分配给所述无人机上的相应部分。

其中，所述方法进一步包括以下步骤：

3)、所述无人机上的其它部分通过所述各种不同的接口将无人机的相关信息传输给所述移动通信模块并通过所述移动通信模块回传给所述指挥调度中心。

进一步地，其中，所述方法进一步包括以下步骤：

4)、所述移动通信模块将当前的移动网络情况报告给所述飞行控制单元或所述指挥调度中心，所述飞行控制单元或所述指挥调度中心根据当前的移动网络情况对传输的信息进行压缩以及航线规划。

更进一步地，其中，在所述步骤1)中，所述指挥调度中心向在所述移动网络上的无人机发送的相关指令包括起飞、航行和拍摄。

再进一步地，其中，在所述步骤3)中，所述无人机的相关信息包括无人机自身的状态信息以及任务信息。

其中，所述无人机自身的状态信息包括位置、高度、姿态和电量。

进一步地，其中，所述任务信息包括拍摄的图像。

而且，本发明还提供一种无人机，其特征在于，具有上述通过移动网络与无人机进行远距离通信的装置。

最后，本发明还提供一种无人机，其特征在于，采用上述方法进行远距离通信。

与现有的通信装置和方法相比，本发明的通过移动网络与无人机进行远距离通信的装置和方法具有如下有益技术效果：

1、其采用移动网络与无人机进行通信，只要有移动网络，其通信距离不受限制，同时，其传输数据带宽也高，极大地提高了与无人机的通信能力。

2、移动通信模块与无人机的其它部分分别利用不同的接口进行连接，可以实现不同数据自动分配给无人机的特定部分，确保数据的独立性；而移动通信模块与指挥调度中心的通信是融合无人机各部分信息的统一链路，节省了网络带宽，减轻了通信系统的压力。

3、移动网络的信号分布是不均匀的，本发明通过实时监控移动网络信号状态对无人机所传输信息进行不同比例的压缩以适应相应的通信条件，而且也可以自主调整航线，以达到更好的通信效果。

附图说明

图1是本发明的通过移动网络与无人机进行远距离通信的装置的构成示意图。

图2是采用本发明的通过移动网络与无人机进行远距离通信的装置与无人机进行远距离通信的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，实施例的内容不作为对本发明的保护范围的限制。

图1示出了本发明的通过移动网络与无人机进行远距离通信的装置的构成示意图。如图1所示，本发明的通过移动网络与无人机进行远距离通信的装置包括设置在无人机上的移动通信模块和连接至移动网络上的指挥调度中心。

其中，通过在无人机上设置移动通信模块，使得所述无人机能够通过所述移动通信模块基于移动网络进行无线通信，从而便于数据的收发。并且，由于采用移动网络与无人机进行通信，因此，只要有移动网络，其通信距离不受限制。同时，其传输数据带宽也高，极大地提高了与无人机的通信能力。

在本发明中，所述移动通信模块的工作模式包括fdd-lte，tdd-lte，wcdma，cdma和td-scdma等，从而使所述无人机能够接入各个通信运营商的移动网络，例如移动公司的移动网络、联通公司的移动网络等，进而使得其移动网络不受到限制。具体地，接入的移动网络基于所述移动通信模块中插入的运营商卡而定。例如，类似手机采用移动公司的卡，则接入的就是移动公司的网络。此时可以理解的是，无人机可以通过所述移动通信模块访问网络，进行数据收发。

同时，在本发明中，所述移动通信模块具有各种不同的接口并通过所述各种不同的接口与所述无人机上的其它部分进行数据收发。优选地，所述移动通信模块的各种不同的接口包括有线接口和无线接口。更优选地，所述各种不同的接口包括uart接口、usb接口、minipci-e接口和wi-fi接口等。这样，所述无人机上的其它部分，例如飞行控制单元、相机、惯性测量单元和gps单元等等可以不同的接口与所述移动通信模块相连。

在本发明中，由于所述移动通信模块与无人机上的其它部分之间分别利用不同的接口进行连接，所以可以实现不同数据自动分配给无人机的特定部分。具体地，数据传输到所述移动通信模块后，根据不同部分例如，相机、飞行控制单元等的请求，由于各个部分与所述移动通信模块之间的接口类型都不相同，因此，根据接口类型和数据类型即可将相应的数据自动分配给发送请求的部分，确保各部分的数据的独立性。

而且，在本发明中，所述指挥调度中心能够通过所述移动网络和所述移动通信模块与所述无人机进行远距离通信，用以向所有在所述移动网络上的无人机发送相关指令数据并实时收集无人机所回传的信息。

具体地，所述指挥调度中心可以通过所述移动网络向所有在所述移动网络上的无人机发送相关指令数据，如起飞，航行，拍摄等。相关指令数据被所述移动通信模块接收，之后所述移动通信模块根据所述无人机的各个部分的请求通过不同的接口将相关数据自动分配给无人机的各个部分。

并且，所述无人机中产生的各种信息，包括无人机自身的状态信息(例如位置，高度，姿态，电量等)以及任务信息(例如拍摄的图像等)，通过所述各种不同的接口传输到所述移动通信模块并经由所述移动通信模块实时向外发送，由所述指挥调度中心接收。

在本发明中，由于所有无人机及指挥调度中心都连接至同一个移动网络上，因此，可以方便地分享数据，并且便于对无人机进行监控。同时，所述移动通信模块与所述指挥调度中心的通信是融合无人机各部分信息的统一链路，因此，节省了网络带宽，减轻了通信系统的压力。

此外，考虑到移动网络的信号分布是不均匀的，因此，在本发明中，通过实时监控移动网络的信号状态来对无人机所传输信息进行不同比例的压缩以适应相应的通信条件，而且也可以自主调整航线，以达到更好的通信效果。

具体地，所述移动通信模块可以将当前的移动网络情况实时报告给无人机的飞行控制单元或所述指挥调度中心。所述飞行控制单元或调度中心接收到所述当前的移动网络情况之后，可以根据当前的移动网络情况对传输的信息进行压缩以及航线规划。例如，如果当前的移动网络情况比较差，传输能力比较弱，那么所述飞行控制单元或调度中心可以将传输的信息进行更大的压缩，以减少传输量，从而达到更好的通信效果。如果当前的移动网络情况比较好，传输能力比较强，那么所述飞行控制单元或调度中心可以将传输的信息进行较小的压缩，以保证传输的信息的准确性。

图2示出了采用本发明的通过移动网络与无人机进行远距离通信的装置与无人机进行远距离通信的方法的流程图。如图2所示，本发明的方法包括以下步骤：

首先，根据控制无人机的需要，连接至移动网络上的所述指挥调度中心向在所述移动网络上的无人机发送相关指令数据，例如起飞、航行和拍摄等。

其次，无人机上的所述移动通信模块通过所述移动网络接收所述相关指令数据，并根据所述无人机上的其它部分的请求通过所述各种不同的接口将不同的指令数据自动分配给所述无人机上的相应部分。也就是，所述移动通信模块在接收到所述相关指令数据之后，根据所述相关指令数据的类型和接口类型将相应的指令数据自动分配给所述无人机上的相应部分，以实现所述无人机的控制。

当然，在本发明中，所述方法还可以进一步包括以下步骤：所述无人机上的其它部分通过所述各种接口将无人机的相关信息传输给所述移动通信模块并通过所述移动通信模块回传给所述指挥调度中心。也就是，所述无人机上的其它部分将所获得的无人机的相关信息，例如无人机自身的状态信息(例如位置，高度，姿态，电量等)以及任务信息(例如拍摄的图像等)，通过所述各种不同的接口传输到所述移动通信模块并通过所述移动通信模块经由所述移动网络发出，由所述指挥调度中心接收所述移动通信模块发出的无人机的相关信息。这样，便于所述指挥调度中心掌控所述无人机的相关信息。

最后，在本发明中，所述方法还可以进一步包括以下步骤：所述移动通信模块将当前的移动网络情况报告给所述飞行控制单元或所述指挥调度中心，所述飞行控制单元或所述指挥调度中心根据当前的移动网络情况对传输的信息进行压缩以及航线规划。这样，所述飞行控制单元或所述指挥调度中心可以根据所述移动网络的情况实时地调整收发的数据量，从而能够获得更好的通信效果。

当然，具有上述通过移动网络与无人机进行远距离通信的装置的无人机也在本发明的保护范围之内。

同时，采用上述方法进行远距离通信的无人机也在本发明的保护范围之内。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。