一种用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块的制作方法

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块。

背景技术：

目前，无人机、无人艇、无人车平台在军用、民用等场合的应用均出现快速增长趋势。依靠无线通信进行遥控、遥测的无人平台，主要用于执行枯燥、危险以及不适有人平台执行的任务。无人平台一旦装备先进的控制系统、通信系统、感知系统后，不仅可承担情报收集、反恐和反潜、侦查与探测、精确打击等军事作战任务，还可执行民用场景中的地理测绘、现代农业、电力巡检、灾害救援等任务。在不断的发展中，无人平台利用新型、可靠的通信网络技术，实现相互协作和集群任务，完成更为复杂的任务类型，这将在军民融合发展进程中发挥极其重要作用。

由于无线信道环境变化和信号的干扰，可能导致通信链路的断裂和无人平台无线控制的失效，所以，为了保证通信链路的可靠，保护无人平台的设备安全，保障无人平台任务的实现，在通信系统设计中常采用同时搭载多条通信链路，不同链路具有不同的性能特点，如速率高、距离远、抗干扰强等。

多链路的切换是实际应用中需要解决的问题。如果采用人工监视和切换的方法，则存在操作延时长和人为遗漏切换时机的风险。如果采用自动切换的方法，则需要设计专用的链路切换设备以及自动切换算法和软件，实时判断各个链路的通断状态，且需要解决通用性、扩展性等问题。已存在的一些自动切换设计方案采用了rs422串口作为链路接口，支持的链路通信速率不高，不能适应当前通信系统和设备设计中以ip协议为核心的高速网络通信技术发展趋势。

技术实现要素：

本发明的目的在于：为了克服无人平台测控通信中多链路使用的人工手动切换存在延时、串口通信速率限制等问题，提供一种多链路自适应切换模块。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，包括：dsp芯片、n个第一网口芯片、n个第一网口和n个手动切换开关；每个所述第一网口芯片和手动切换开关对应连接至dsp芯片；所述手动切换开关用于传输电平信号至dsp芯片；所述dsp芯片存储有预设的链路选通优先级，用于向对应的第一网口芯片发送片选信号；所述第一网口芯片与第一网口一一对应连接，用于根据接收到的片选信号选通对应的第一网口；每个所述第一网口用于连接不同的通信链路端机设备。

进一步地，每个所述第一网口芯片设有连接至dsp芯片的链路通断反馈单元；所述链路通断反馈单元用于向dsp芯片发送链路中断信息。

进一步地，所述链路通断反馈单元定期发送心跳包至当前链路连接的链路端机，通过通信链路传输至对端的多链路自适应切换模块；对端的多链路自适应切换模块反馈心跳包，并通过该链路端机传输至本地的多链路自适应切换模块；若本地的链路通断反馈单元在指定时间内接收到反馈的心跳包，则判断当前的链路连通；若链路通断反馈单元在指定时间内未接收到反馈的心跳包，则判断当前的链路断开，并向dsp芯片发送链路中断信息；所述心跳包包括mac帧头部、ip帧头部、udp包头部和自定义业务数据。

进一步地，所述用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，还包括：串口收发芯片和多芯连接器；所述多芯连接器通过串口收发芯片连接至dsp芯片。

进一步地，所述串口收发芯片，包括rs232串口收发芯片和rs422串口收发芯片；所述多芯连接器，包括rs232接口和rs422接口；所述rs232接口通过rs232串口收发芯片连接至dsp芯片；所述rs422接口通过rs422串口收发芯片连接至dsp芯片。

进一步地，所述多芯连接器，还包括连接至所述dsp芯片的jtag仿真接口。

进一步地，所述用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，还包括：相连接的第二网口和第二网口芯片；所述第二网口，用于连接无人平台控制系统；所述第二网口芯片连接至dsp芯片。

进一步地，所述用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，还包括连接至dsp芯片的n个链路状态指示灯，每个所述链路状态指示灯显示对应的链路通断状态和链路选通状态。

进一步地，所述用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，还包括相连接的电源接口和电源开关；所述电源接口用于连接外部电源进行供电，并通过所述电源开关进行电源通断控制。

进一步地，所述用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，还包括：与dsp芯片连接的eeprom存储芯片。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明基于dsp芯片和高速的网口芯片，将自动切换和手动切换相结合，即支持多链路自适应切换，也支持人工手动切换，克服人工手动切换存在延时、串口通信速率限制等问题，能广泛适应当前各行业基于ip协议高速网络的无人平台测控通信应用。

2、本发明采用以高速网口为主、以串口为辅的链路接入接口设计，串口可以作为链路端机的备用接入接口，以满足更多的应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明多链路自适应切换模块的结构框图。

图2是本发明多链路自适应切换模块的应用架构图。

图3是本发明多链路自适应切换模块的链路通断反馈单元判断链路通断状态的过程示意图。

图4是本发明多链路自适应切换模块的存储芯片电路图。

图5a和5b是本发明多链路自适应切换模块的自动切换功能电路图。

图6a和6b是本发明多链路自适应切换模块的手动切换功能电路图。

图7a和7b是本发明多链路自适应切换模块的串口电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供的一种用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，如图1所示，包括：dsp芯片、n个第一网口芯片、n个第一网口和n个手动切换开关；每个所述第一网口芯片和手动切换开关对应连接至dsp芯片；所述手动切换开关用于传输电平信号至dsp芯片；所述dsp芯片存储有预设的链路选通优先级，用于向对应的第一网口芯片发送片选信号；所述第一网口芯片与第一网口一一对应连接，用于根据接收到的片选信号选通对应的第一网口；每个所述第一网口用于连接不同的通信链路端机设备。通过所述dsp芯片存储有预设的链路选通优先级，并根据所述链路选通优先级向对应的第一网口芯片发送片选信号，从而实现自动切换；通过所述dsp芯片根据所述手动切换开关的电平信号向对应的第一网口芯片发送片选信号，从而实现手动切换。

进一步地，每个所述第一网口芯片设有连接至dsp芯片的链路通断反馈单元；所述链路通断反馈单元用于向dsp芯片发送链路中断信息；所述dsp芯片，用于根据手动切换开关的电平信号、第一网口芯片的链路选通优先级和反馈的链路中断信息向对应的第一网口芯片发送片选信号。

进一步地，所述用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，还包括：相连接的第二网口和第二网口芯片；所述第二网口，用于连接无人平台控制系统；所述第二网口芯片连接至dsp芯片。

应用本发明的多链路自适应切换模块进行无人平台测控通信，其工作原理如下：

建立如图2所示的无人平台测控通信的应用架构。在两个位置分别设置有链路1端机、链路2端机和链路3端机，对应的链路端机连接实现通信链路1、通信链路2和通信链路3。两个位置分别采用一个多链路自适应切换模块；每个多链路自适应切换模块均通过第一网口连接至对应位置的链路端机，并通过第二网口连接至无人平台控制系统。

无人平台控制系统通过第二网口以及选通的通信链路进行业务数据的传输。以预先设定链路选通优先级为通信链路1＞通信链路2＞通信链路3为例，在所述多链路自适应切换模块上电后：首先通过每个通信链路对应的第一网口芯片的链路通断反馈单元向dsp芯片反馈每个通信链路的链路通断状态。然后通过dsp芯片中预先设定的链路选通优先级，向每个通信链路对应的第一网口芯片发送片选信号：若通信链路1的链路通断状态为正常，则向通信链路1对应的第一网口芯片发送片选信号；若通信链路1的链路通断状态为不正常，而通信链路2的链路通断状态为正常，则向通信链路2对应的第一网口芯片发送片选信号；若通信链路1和通信链路2的链路通断状态为不正常，而通信链路3的链路通断状态为正常，则向通信链路3对应的第一网口芯片发送片选信号。对应的所述第一网口芯片，根据接收到的片选信号选通对应的第一网口连接的链路端机进行数据收发。上述链路通断反馈单元判断链路通断状态的过程如图3所示，所述链路通断反馈单元定期发送心跳包至当前链路连接的链路端机，通过通信链路传输至对端的多链路自适应切换模块；对端的多链路自适应切换模块反馈心跳包，并通过该链路端机传输至本地的多链路自适应切换模块；若本地的链路通断反馈单元在指定时间内接收到反馈的心跳包，则判断当前的链路连通；若链路通断反馈单元在指定时间内未接收到反馈的心跳包，则判断当前的链路断开，并向dsp芯片发送链路中断信息；所述心跳包包括mac帧头部、ip帧头部、udp包头部和自定义业务数据，通过判断mac帧头部、ip帧头部、udp包头部等信息提取传输数据中的心跳包并进行判断。

而为了应急通信和系统测试等需求，可以通过人工调节手动切换开关，向dsp芯片输入电平信号；所述dsp芯片根据输入的电平信号向对应的第一网口芯片发送片选信号。对应的所述第一网口芯片，根据接收到的片选信号选通对应的第一网口连接的链路端机进行数据收发，从而直接手动控制通信链路的选通。手动切换开关的优先级高于上述自动切换的优先级。

进一步地，设计了串口作为链路端机的备用接入接口。所述用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，还包括：串口收发芯片和多芯连接器；所述多芯连接器通过串口收发芯片连接至dsp芯片。具体地，所述串口收发芯片，包括rs232串口收发芯片和rs422串口收发芯片；所述多芯连接器，包括rs232接口和rs422接口；所述rs232接口通过rs232串口收发芯片连接至dsp芯片；所述rs422接口通过rs422串口收发芯片连接至dsp芯片。进一步地，所述多芯连接器，还包括连接至所述dsp芯片的jtag仿真接口，用于dsp芯片调试，便于后期维护和改进。

进一步地，所述用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，还包括连接至dsp芯片的n个链路状态指示灯，每个所述链路状态指示灯显示对应的链路通断状态和链路选通状态，便于用户对通信系统的实时工作状态进行监控。例如，以链路状态指示灯常亮表示通信链路正常，以链路状态指示灯熄灭表示通信链路不正常，以链路状态指示灯间歇闪烁表示通信链路当前选通。

进一步地，所述用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，还包括相连接的电源接口和电源开关；所述电源接口用于连接外部电源进行供电，并通过所述电源开关进行电源通断控制。进一步地，所述用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，还包括工作状态指示灯，用于表示当前供电情况。

以下结合具体的实施方式对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：

所述用于无人平台测控通信的多链路自适应切换模块，包括机壳和设置在该机壳内部的核心电路板；

所述第一网口、第二网口、多芯连接器、电源接口、手动切换开关和电源开关均设置在机壳上；其中，可以将手动切换开关、电源开关、链路状态指示灯和工作状态指示灯设置在机壳的前面板上，将第一网口、第二网口、多芯连接器、电源接口设置在机壳的后面板。

所述dsp芯片、网口芯片和串口收发芯片设置在核心电路板上，通过在核心电路板上设置连接器，从而与对应的接口进行连接。

所述dsp芯片选用tms320c6455bctza，包括：4个emifa接口、gpio管脚、串口扩展接口peripheral和ram存储器；所述dsp芯片在ram存储器中存储有预先设定的链路选通优先级。ram存储器是dsp芯片的自带内存，只在上电后工作，下电后ram存储器存储的数据会清除，为了不用dsp处于一直通电的状态，如图4所示，本实施例还通过设置一个4mbit大小的存储空间存储链路选通优先级以及一些运行所需要的常规工作程序。具体地，设置2片型号为at24cm02-sshm-t的eeprom存储芯片，分别通过串口扩展接口peripheral的scl、sda管脚与dsp芯片进行连接，通过i2c总线协议进行数据存储和读取。在实际使用时，多链路自适应切换模块上电后，eeprom存储芯片存储的链路选通优先级以及一些运行所需要的常规工作程序传输至dsp芯片的ram存储器。

其中，如图5a、5b，以及6a、6b所示，所述dsp芯片通过4个emifa接口分别连接3个第一网口芯片和1个第二网口芯片；3个第一网口芯片分别通过第一连接器j4上的eth1～eth3管脚连接1个第一网口，1个第二网口芯片第一连接器j4上的eth4管脚连接1个第二网口，管脚顺序依实际应用时确定。第一网口和第二网口采用rj45网口。第一网口芯片和第二网口芯片均采用w5300百兆网口芯片。所述第一网口芯片的链路状态反馈端主要为lan_int管脚，用于向dsp芯片发送链路中断信息。

所述dsp芯片的gpio管脚连接至第一连接器j4的对应管脚dsp_gpio13、dsp_gpio14和dsp_gpio15，再通过第一连接器j4的另一侧与管脚dsp_gpio13、dsp_gpio14和dsp_gpio15对应的管脚连接至外壳上的手动切换开关1、手动切换开关2、手动切换开关3；通过dsp芯片获取手动切换开关向的高低电平两种状态，从而向第一网口芯片输出片选信号。

其中，如图4和7a～7b所示，所述dsp芯片通过串口扩展接口peripheral分别连接1个rs232芯片max3232eue和1个rs422芯片max3490esa；rs232芯片max3232eue和rs422芯片max3490esa连接至第二连接器j3上的对应管脚，再通过第二连接器j3的另一侧连接至外壳上的多芯连接器，并通过多芯连接器实现rs232接口、rs422接口，以及一个jtag仿真接口。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。