移动基站、一站多机系统、通讯方法及控制方法与流程

本发明属于无人机控制技术领域，具体涉及一种移动基站、一站多机系统、通讯方法及控制方法。

背景技术：

在大面积作业或表演中，由多架飞机共同作业可以有效提高作业效率，或者需要多架飞机协同作业。但是，在多机协同作业时在以下技术问题：

1、存在定位精度问题，在某些gps信号不佳区域不能实现精准定位，为协同作业带来难度。

2、存在多机协调问题，由于缺少数据共享，在现有方案中无人机之间无法进行协作，各个无人机之间只能维护自己的作业信息。

3、现有基于遥控的无人机作业模式无法实现数据在多架无人机之间共享，无人机作业数据没有有效记录，无法做到数据同步。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种一站多机系统，该一站多机系统能实现一人控制多台无人机，提高控制效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种移动基站，包括基体，设置在所述的基体上的gps模块，基站数传台电以及网络通信模块，所述的网络通信模块为公网无线数传模块或者wifi模块。

所述的基体为便携式架体，还包括与移动基站通过专网无线数传通信的中继模块，所述的中继模块上设置有wifi模块。

一种一站多机系统，包括所述的移动基站、多架无人机以及后台处理中心；

其中，所述的无人机设置有差分gps模块和与所述的基站数传电台通信的机载数传电台；

所述的公网无线数传模块与后台处理中心直接通信连接。

在上述技术方案中，所述的无人机设置有机载移动公网通信模块，所述的无人机通过机载移动公网通信模块与所述的后台处理中心通信。

一种一站多机系统，包括所述的移动基站、多架无人机以及后台处理中心；

其中，所述的无人机设置有差分gps模块和与所述的基站数传电台通信的机载数传电台；

所述的移动基站通过wifi模块直接或经由移动控制端与所述的后台处理中心通信。

在上述技术方案中，所述的无人机设置有机载移动公网通信模块，所述的无人机通过机载移动公网通信模块与所述的后台处理中心直接通信。

一种一站多机系统的通讯方法，包括以下步骤，

1)无人机的作业数据经数传电台上传至移动基站，移动基站将数据转发至后台处理中心；同时，当移动公网信号满足传输条件时，无人机与后台处理中心直接通讯上传作业数据；

2)后台处理中心接收作业数据并分析数据传送路径；

3)后台处理中心按数据传送路径下发控制指令。

在上述技术方案中，所述的移动基站直接将作业数据发送至后台处理中心或者经移动控制端转发至后台处理中心。

一种一站多机式控制方法，包括以下步骤，

1)后台处理中心接收无任务信息和无人机信息并接收或创建规划航线；

2)后台处理中心计算作业航线并将其与发送至对应无人机，所述的作业航线包括起飞辅助点、作业航点和返航辅助点；

3)无人机进行作业并上传作业数据至后台处理中心；

其中，无人机和后台处理中心采用如权利要求7或8所述的通讯方法。

在上述技术方案中，还包括后台处理中心将未完成的航线任务保存，当有新架次无人机启动时将未完成航线信息发送到待执行任务的飞机上。

在上述技术方案中，所述的步骤2)中包括；

21)后台处理中心发送上传航点请求，等待飞机上传航点请求的应答；

22)应答后依次发送航点信息，完成后，发送查询航点请求，等待飞机查询航点请求的应答；

23)判断查询航点请求应答中是否存在丢失的航点，如果存在，则重复22)、23)；如果不存在丢失航点，删除临时保存的航点信息，流程结束。

在上述技术方案中，移动控制端发送起飞命令给后台处理中心，后台处理中心将起飞指令发送至对应的无人机。

本发明的优点和有益效果为：

本发明的移动基站，可采用高精度卫星定位模块首先为差分gps定位提供精准定位，如sky2厘米级rtk定位，同时利用数传电台的区域通讯功能实现作业区域的有效覆盖，然后借助其布置灵活性和整体性直接或间接实现数据与外部处理中心的传输，信号传输链路稳定可靠。

本发明的一站多机系统，采用移动基站为无人机提供精准差分定位，保证无人机的gps定位精度，利用移动基站实现了无人机和后台处理中心的冗余通讯连接，保证了在信号不佳区域的有效功能实现，基站转发方案，是飞机在弱网络环境下，对控制链路做了冗余。提高通信的可靠性。

附图说明

图1是本发明的后台处理中心与无人机的通信流程图。

图2是本发明一站多机系统的控制流程图。

图3所示为本发明移动基站中转式通信示意图。

图4所示为本发明的移动基站直接通信示意图。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本发明的一种移动基站包括基体，设置在所述的基体上的gps模块，基站数传台电，以及网络通信模块，所述的网络通信模块为公网无线数传模块，如4g通信模块或5g通信模块；或者所述的网络通讯模块为wifi模块或者有线网络。

其中，所述的基站为便携式架体，如便于插入地面或者相对地面固定的架体，所述的架体用以提供稳定可靠的定位基准，而且移动基站的灵活布置，可选择信号良好区域进行部署，便于覆盖整个作业区域。

近一地，还包括与移动基站通过专网无线数传通信的中继模块，所述的中继模块上设置有wifi模块，利用中继模块可以拓展移动基站的布局能力，实现移动公网信号差区域的外部通信。

本发明的移动基站，可采用高精度卫星定位模块首先为差分gps定位提供精准定位，如sky2厘米级rtk定位，同时利用数传电台的区域通讯功能实现作业区域的有效覆盖，然后借助其布置灵活性和整体性直接或间接实现数据与外部处理中心的传输，信号传输链路稳定可靠。

实施例二

本发明的一站多机系统，包括所述的移动基站、多架无人机以及后台处理中心，如云后台；

其中，所述的无人机设置有差分gps模块和与所述的基站数传电台通信的机载数传电台；

所述的公网无线数传模块与后台处理中心直接通信连接。

其中，所述的无人机设置有机载移动公网通信模块，所述的无人机通过机载移动公网通信模块与所述的后台处理中心直接通信，如，在链路之上采用mqtt协议完成无人机与云平台的通信。基于该协议的心跳机制，后台处理中心可实时根据通讯状态获知无人机所处区域的移动公网的网络状态，进行有效的数据传输和指令下达。

本发明的一站多机系统，采用移动基站为无人机提供精准差分定位，保证无人机的gps定位精度，利用移动基站实现了无人机和后台处理中心的冗余通讯连接，保证了在信号不佳区域的有效功能实现，基站转发方案，是飞机在弱网络环境下，对控制链路做了冗余，提高通信的可靠性。而且后台可以实时获知无人机的网络环境，选择两条链路同时下方或者仅通过移动基站转发，减少数据无谓等待时间，避免信息堵塞。利用后台处理中心，如云后台的高速数据处理能力，减少无人机及移动基站的计算负担，有效控制其成本。

采用低功耗物联网技术，云平台与无人机实时通信收集无人机的作业信息，包括飞行轨迹、飞行速度等信息，从而完全掌握无人机的作业完成情况。在飞行中各个飞机可以实时获取飞行指令，查询作业进度，使无人机之间的数据共享问题得到彻底解决。

对于上述方案的另一种实现方式，所述的移动基站通过wifi模块直接或经由移动控制端与所述的后台处理中心通信。其中，对于区域内信号不佳，移动基站不能直接与后台处理中心通讯时，还可利用无线ap等中继模块进行wifi信号放大，提高信号传输距离，或者，基站与电台连接中继，再通过中继上的wifi模块连接移动控制端与后台处理中心通讯，这样，当作业区域不佳时，即可借助自组建的wifi网络或者中继连接移动终端，如手机，然后利用手机为桥梁进行信号的接收，拓展其应用环境适应性。

实施例三

本发明的一种一站多机系统的通讯方法，包括以下步骤，

1)无人机的作业数据经数传电台上传至移动基站，移动基站将数据转发至后台处理中心；同时，当移动公网信号满足传输条件时，无人机与后台处理中心直接通讯上传作业数据；若未确定移动公网信号状态，则等待无人机的反馈，如通过预设机制，无人机每秒需要自动分别将飞行数据上传至移动基站和后台处理中心，若后台处理中心未收到直接无人机上传信息，则认为无人机当前所处移动公网信号不佳，不能满足传输条件，若能接收到，则认为满足。

2)后台处理中心接收作业数据并分析数据传送路径；

3)后台处理中心按数据传送路径下发控制指令。

其中，所述的移动基站通过wifi或有线网络直接将数据发送至后台处理中心或者经移动控制端转发至后台处理中心。其中，移动基站可直接通过wifi连接，或者，利用中继拓展空间后利用wifi连接。

其中，所述的移动控制端与后台处理中心直接通信连接。如通过公网无线通信模块(如移动公网)，如4g通信模块或5g通信模块。移动控制端可以为具有网络通信功能的遥控器，该遥控器可实时与后台处理中心通信获取当前各无人机的工作状态，也可以直接针对某个或某批次或全部无人机发出控制操作，该控制操作传输至后台处理中心解析后生成对应的操控指令发送至对应无人机。

当然，移动控制端也可以为装在于预设app的手机，通过app访问后台处理中心实现上述的监控和控制，利用手机app即可实现一个终端控制多个无人机，当然，移动终端也可以为多个。

无人机的状态信息同时通过4g等移动公网与后台处理中心通信，同时也通过数传电台发送给基站，由基站转发给移动控制端，移动控制端发送给后台。两种数据路径同时发送，有效保证数据可靠传送，后台判断回传的数据是无人机直接发送，还是基站转发给手机回传，然后选择将控制指令直接发给无人机或是发给手机然后由基站转发给飞机，当然，也可以采用同时直接和间接发送给无人机的方式，当无人机接收到两个相同指令时再做筛除即可，通过冗余方式有效保证数据传送。

实施例四

本发明的一站多机系统的控制方法，包括以下步骤，

1)后台处理中心接收作业任务和无人机信息并接收或创建规划航线；一般作业任务可由移动控制端生成并上传至后台处理中心，或者由后台处理中心按预设程序自动生成，创建作业任务后或同时作业执行者通过移动控制端进上传无人机信息和规划航线，当然，规划航线也可由由后台处理中心生成并由执行者选择确定，其中，无人机信息包括无人机数量、类型等，规划航线为粗设定，如无人机分别负责哪块区域等简单设定。即，移动控制端是用户操作飞机的窗口；用户使用时需要登陆，在地移动控制端只能使用自己接管的飞机，即在后台处理中心所登记管理的无人机，避免误操作他人的飞机。

2)后台处理中心计算作业航线并将其与发送至对应无人机，所述的作业航线包括起飞辅助点、作业航点和返航辅助点；当对应的作业航线发送至无人机后，移动控制端完成基本的操作后即可操控进行工作，操控开始指令经由后台处理中心发送至无人机，所有的计算处理均在后台处理中心进行，简化无人机的计算负担，降低无人机成本和体积。

3)无人机进行作业并上传作业数据至后台处理中心，后台处理中心实时记录作业飞行信息，实时计算作业任务的完成率。

需要时，后台处理中心将未完成的航线任务保存，当有新架次无人机启动时将未完成航线信息发送到待执行任务的飞机上。

采用移动控制端总体监控且仅生成控制操作的策略，改变了以往控制端直接对应控制无人机的策略，利用后台处理中心的处理以及操控平台的架构，实现了一个或多个移动控制端可对多个无人机进行监控和操控，可广泛应用于植保或者无人机表演等领域，尤其在植保行业，大大降低人力成本。再配合使用自动加药换电池功能，就有可能将无人机的人力需求降低到接近0，尤其适用于集中大生产。

采用上述控制方法的有益效果为：

1.数据共享问题。多架无人机共同完成一次飞防作业需要在无人机之间共享作业信息，通过无人机通信模块与云后台通信，解决了无人机数据共享的问题；无人机之间不直接相互通信，而是由后台处理中心转发信息，减少无人机的计算处理负担；

2.无人机任务分配问题，采用移动控制端建立任务的方式，后台处理中心将任务划分成若干航线后分配给无人机执行。由云平台统一规划多架无人机的作业计划，集中调度，简化了多机协同的技术难度；

3.无人机作业同步问题。通过实时收集无人机作业信息，云端记录每架无人机的作业信息，防止重复作业。

其中，所述的步骤3)中包括；

31)后台处理中心将航点信息临时保存并发送上传航点请求，等待飞机上传航点请求的应答；

32)应答后依次发送航点信息，完成后，发送查询航点请求判断是否存在丢失的航点，等待飞机查询航点请求的应答；

33)判断查询航点请求应答中是否存在丢失的航点，如果存在，则重复32)、33)；如果不存在丢失航点，删除临时保存的航点信息，流程结束。

通过信息发送后查询功能，有效保证数据传输完整性，除了重发保证消息的可靠送达之外，飞机与云后台还保持有“心跳”信息，该信息会有连续的消息序号，如果该序号间断次数过多，则说明信道质量比较差，此时需要做回复的消息都会在发送端保存下来，然后等序号无间断的时候重新发送。基于不可靠网络建立的可靠通信协议，该通信协议基于命令状态回馈模式达到云平台到飞机指令的可靠执行。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。