一种用于发送无人船和、或地面控制中心数据的无人船综合数传系统的制作方法

本发明属于无人船领域，更具体地，涉及一种无人船综合数传方法及系统。

背景技术：

无人船系统能够高效应用于水上测绘、环境监测、军事侦查等领域，常规通讯方法为使用窄带电台作为无人船控制指令传输通道。在复杂电磁环境及执行远距离巡逻任务时，窄带电台由于发射功率受限、频段干扰等原因会出现控制指令丢失现象，导致无人船无法实时准确的执行地面控制中心发出的控制指令，无法满足无人船复杂任务需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种无人船综合数传方法与系统，使其可实现无人船的远距离、多通道、全双工、高效综合数传，从而最大限度的提升无人船数传模块的传输距离和传输效率，提升无人船的抗干扰能力，提升无人船系统的安全稳定性能。

为解决上诉技术问题，本发明提供了一种用于发送无人船和、或地面控制中心数据的无人船综合数传系统，包括组帧编码模块、发送复用模块、第一宽带电台模块及对应发射天线、第一窄带电台模块及对应发射天线；其中，组帧编码模块连接无人船和、或地面控制中心，用于从无人船和、或地面控制中心获取数据，并对数据转换成数据帧，及对数据帧进行编码；数据至少包括控制数据及状态数据；发送复用模块连接组帧编码模块，用于对编码后的控制数据的数据帧进行调制，并发送至第一宽带电台模块和第一窄带电台模块；第一宽带电台模块接收发送复用模块发送的第一控制数据，第一宽带电台模块将接收到的第一控制数据调制为射频信号，通过对应发射天线进行发射；第一窄带电台模块接收发送复用模块发送的第二控制数据，第一窄带电台模块将接收到的第二控制数据调制为射频信号，通过对应发射天线进行发射。

其中，控制数据包括第一开关量数据和第一模拟量数据；第一开关量数据至少包括无人船和、或地面控制中心内各设备的开关信号、设备工作模式选择及无人船功能模式选择；第一模拟量数据至少包括无人船和、或地面控制中心发动机转速、舵机角度及稳定平台角度；状态数据包括第二开关量数据及第二模拟量数据，其中第二开关量数据包括无人船和、或地面控制中心各设备开关信号反馈信号、设备工作模式反馈、无人船功能模式反馈及船体设备告警信号；第二模拟量数据包括无人船和、或地面控制中心船体导航数据、船体姿态数据、船载发动机转速反馈数据、舵机角度数据反馈及稳定平台角度反馈。

其中，组帧编码模块接收无人船和、或地面控制中心的控制数据后，根据数据类型组帧并按照设定时间间隔将数据帧传输到发送复用模块。

其中，组帧编码模块组帧方法采用冗余卷积和前向纠错编码。

其中，发送复用模块接收到组帧编码模块的数据帧，调制并发送到第一窄带电台模块及第一宽带电台模块，其中第一窄带电台模块与发送复用模块间使用UART232接口，第一宽带电台模块与发送复用模块间使用以太网接口。

为解决上诉技术问题，本发明提供了一种用于接收无人船和、或地面控制中心数据的无人船综合数传系统，包括第二宽带电台模块及对应接收天线、第二窄带电台模块及对应接收天线、接收解帧模块、接收复用模块；其中，第二窄带电台模块、第二宽带电台模块及对应接收天线用于接收无人船或地面控制中心发送的射频数据，并分别将接收到的射频数据调制成数据帧；接收解帧模块用于接收第二窄带电台模块及第二宽带电台模块调制的数据帧，并根据发送数据组帧规则解帧，提取数据帧对应的数据信息；接收复用模块模块用于判断接收解帧模块提取数的数据信息的有效性；其中，如果第二窄带电台模块接收到有效数据，则判断第二窄带电台模块接收的射频数据是否有效；若第二窄带电台模块未接收到有效数据，判断第二宽带电台模块是否接收到有效数据；若第二宽带电台接收到有效数据，则判断第二宽带电台模块接收的射频数据是否有效，若第二宽带电台未接收到有效数据，则判断通讯中断；其中，判断接收到电台数据有效的依据为接收数据帧序号连续，时间间隔稳定。

为解决上诉技术问题，本发明提供了一种用于发送无人船和、或地面控制中心数据的无人船综合数传方法，包括：地面控制中心和、或无人船主控制器判断控制指令类型或状态数据类型，依据类型分别编码；将编码后的数据分别对应发送到窄带电台及宽带电台复用通道；宽带电台及窄带电台模块对数据进行基带处理并通过发射天线发送。

为解决上诉技术问题，本发明提供了一种用于接收无人船和、或地面控制中心数据的无人船综合数传方法，包括：地面控制中心或无人船主控制器接收来自宽带电台和窄带电台数据；解帧后判断数据类型，依据编码和数据类型进行数据复用。

区别于现有技术，本发明的无人船综合数传方法和系统能够数倍提升无人船数传系统的传输容量和传输距离；能够很好的解决多种数传设备集成导致的电磁干扰问题，提升无人船数传系统可靠性及无人船航行控制的安全性能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明用于发送无人船或地面控制中心数据的无人船综合数传系统的结构示意图。

图2是本发明用于接收无人船或地面控制中心数据的无人船综合数传系统的结构示意图。

图3是本发明用于发送无人船或地面控制中心数据的无人船综合数传方法的流程示意图。

图4是本发明用于接收无人船或地面控制中心数据的无人船综合数传方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明的无人船综合数传方法，主要采用了多通道并发传输技术，利用窄带电台通道单一稳定发送控制指令及船体状态数据，利用宽带电台冗余发送控制指令及船体控制信息。

参阅图1，图1是本发明提供的一种用于发送无人船和、或地面控制中心数据的无人船综合数传系统的结构示意图，包括组帧编码模块、发送复用模块、第一宽带电台模块及对应发射天线、第一窄带电台模块及对应发射天线；

其中，组帧编码模块连接无人船和、或地面控制中心，用于从无人船和、或地面控制中心获取数据，并对数据转换成数据帧，及对数据帧进行编码；数据至少包括控制数据及状态数据；

发送复用模块连接组帧编码模块，用于对编码后的控制数据的数据帧进行调制，并发送至第一宽带电台模块和第一窄带电台模块；

第一宽带电台模块接收发送复用模块发送的第一控制数据，第一宽带电台模块将接收到的第一控制数据调制为射频信号，通过对应发射天线进行发射；

第一窄带电台模块接收发送复用模块发送的第二控制数据，第一窄带电台模块将接收到的第二控制数据调制为射频信号，通过对应发射天线进行发射。

优选的，控制数据包括第一开关量数据和第一模拟量数据；第一开关量数据至少包括无人船和、或地面控制中心内各设备的开关信号、设备工作模式选择及无人船功能模式选择；第一模拟量数据至少包括无人船和、或地面控制中心发动机转速、舵机角度及稳定平台角度；

状态数据包括第二开关量数据及第二模拟量数据，其中第二开关量数据包括无人船和、或地面控制中心各设备开关信号反馈信号、设备工作模式反馈、无人船功能模式反馈及船体设备告警信号；第二模拟量数据包括无人船和、或地面控制中心船体导航数据、船体姿态数据、船载发动机转速反馈数据、舵机角度数据反馈及稳定平台角度反馈。

优选的，组帧编码模块接收无人船和、或地面控制中心的控制数据后，根据数据类型组帧并按照设定时间间隔将数据帧传输到发送复用模块。

优选的，组帧编码模块组帧方法采用冗余卷积和前向纠错编码。

优选的，发送复用模块接收到组帧编码模块的数据帧，调制并发送到第一窄带电台模块及第一宽带电台模块，其中第一窄带电台模块与发送复用模块间使用UART232接口，第一宽带电台模块与发送复用模块间使用以太网接口。

参阅图2，图2是本发明提供的一种用于接收无人船或地面控制中心数据的无人船综合数传系统的结构示意图，包括第二宽带电台模块及对应接收天线、第二窄带电台模块及对应接收天线、接收解帧模块、接收复用模块；

其中，第二窄带电台模块、第二宽带电台模块及对应接收天线用于接收无人船或地面控制中心发送的射频数据，并分别将接收到的射频数据调制成数据帧；

接收解帧模块用于接收第二窄带电台模块及第二宽带电台模块调制的数据帧，并根据发送数据组帧规则解帧，提取数据帧对应的数据信息；

接收复用模块用于判断接收解帧模块提取数的数据信息的有效性；其中，如果第二窄带电台模块接收到有效数据，则判断第二窄带电台模块接收的射频数据是否有效；若第二窄带电台模块未接收到有效数据，判断第二宽带电台模块是否接收到有效数据；若第二宽带电台接收到有效数据，则判断第二宽带电台模块接收的射频数据是否有效，若第二宽带电台未接收到有效数据，则判断通讯中断；其中，判断接收到电台数据有效的依据为接收数据帧序号连续，时间间隔稳定。

参阅图3，图3是本发明提供的一种用于发送无人船和、或地面控制中心数据的无人船综合数传方法的流程示意图，该方法的步骤包括：

S110：地面控制中心和、或无人船主控制器判断控制指令类型或状态数据类型，依据类型分别编码；

S120：将编码后的数据分别对应发送到窄带电台及宽带电台复用通道；

S130：宽带电台及窄带电台模块对数据进行基带处理并通过发射天线发送。

参阅图4，图4是本发明提供的一种用于接收无人船和、或地面控制中心数据的无人船综合数传方法的流程示意图，该方法的步骤包括：

S210：地面控制中心或无人船主控制器接收来自宽带电台和窄带电台数据；

S220：解帧后判断数据类型，依据编码和数据类型进行数据复用。

如图2所示，一种用于接收无人船或地面控制中心数据的无人船综合数传系统，包括宽带电台模块及对应接收天线、窄带电台模块及对应接收天线、接收解帧模块、接收复用模块。

窄带电台、宽带电台模块及对应接收天线收到无人船或店面控制中心发送的射频数据，并将接收数据调制成对应的数据帧。窄带电台数据通道使用UART232接口，宽带电台数据通道使用以太网接口。

接收解帧模块接收窄带电台及宽带电台数据通道数据，并根据发送数据组帧规则解帧，提取对应数据通道数据信息。接收解帧模块将解帧数据发送到接收复用模块。

接收复用模块前端模块提取的宽带电台及窄带电台数据通道数据，判断对应数据有效性。其中，如果接收到窄带电台通道有效数据，则判断窄带电台数据有效；若未接收到窄带电台数据，检查是否收到宽带电台数据，若接收到宽带电台有效数据，则判断宽带电台数据有效，否则判断通讯中断。判断接收到电台数据有效的依据为接收数据帧序号连续，时间间隔稳定。

:本发明的数据传输使用多类型电台数据通道冗余技术。其中，窄带电台功耗低、转换速率高，实时性强；宽带电台功率高、传输稳定、抗干扰、远距离传输性能突出。即使在强电磁干扰等极端恶劣条件下导致窄带电台及宽带电台中其中一个数据通道失效，无人船综合数传系统仍然能正常工作。本方案综合多种电台特点，提升无人船数传系统的传输容量和传输距离，提升无人船数传系统可靠性及无人船航行控制的安全性能，使无人船能够在复杂工作环境下安全、高效工作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，本领域技术人员根据上述说明的技术内容做出简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。