无人机数据传输方法、系统、电子设备及存储介质与流程

1.本公开涉及无人机通信技术领域，具体涉及一种无人机数据传输方法，一种无人机数据传输系统，一种电子设备以及一种计算机可读存储介质。


背景技术：

2.针对无人机系统在低空应用过程中如何实现业务数据高稳定传输的问题，现有技术方案提出了围绕无人机搭载网络终端设备感知网络质量变化的对应调整方案。其中，一种主要是通过判定即时数据链可用性，从而进行如降低业务数据质量等操作，实现其有效回传后端。另外一种方案则聚焦制定包括5g、卫星、点对点等多链路间的接入切换，通过自动切换不同接入，来实现无人机应用在复杂通信环境下的业务数据的连续可靠传输。
3.但现有的这两种方案，都难以有效保证业务数据的稳定回传，在第一类方案中，并未全面考虑无人机应用存在的移动速度快、切换站点频繁、空中链路易变化等特点，难以有效协同串联无人机系统内部各业务子模块，切实保障无人机应用在低空复杂环境的业务效果；而在第二类方案中，仅在不同链路间进行比较选择其中可用的接入方式，并未根据所选择的链路质量进行深入判断，难以有效实现最佳的数据传输效果。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本公开提供一种一种无人机数据传输方法、无人机数据传输系统、电子设备及计算机可读存储介质，可以进行应用数据的最优配置，实现无人机系统应用的业务数据稳定传输。
5.第一方面，本公开提供一种无人机数据传输方法，所述方法包括：
6.获取无人机位置以及无人机连接的基站的信息，并以预设周期进行更新；
7.判断无人机位置与接入基站的水平直线距离是否满足第一预设要求；
8.若水平直线距离不满足所述第一预设要求，则切换tcp(transmission control protocol，传输控制协议)协议以优先确保飞行数据传输，若水平直线距离满足所述第一预设要求，则进一步判断当前链路的rsrp(reference signal receiving power，参考信号接收功率)数值是否满足第二预设要求；
9.若rsrp数值不满足所述第二预设要求，则将传输链路切换至备用链路，并终止业务数据的回传，若rsrp数值满足所述第二预设要求，则进一步判断当前链路的sinr(signal to interference plus noise ratio，信号与干扰加噪声比)数值是否满足第三预设要求；
10.若sinr数值不满足所述第三预设要求，则降低待传输的业务数据的质量进行数据传输，若sinr数值满足所述第三预设要求，则按预设方式配置数据回传参数进行业务数据传输；
11.在无人机位置更新后，重新进行无人机位置与接入基站的水平直线距离判断。
12.进一步的，所述方法还包括：
13.在判断当前链路的sinr数值满足所述第三预设要求后，进一步判断业务数据的丢
包率是否满足第四预设要求；
14.若丢包率不满足所述第四预设要求，则返回重新判断sinr数值；
15.若丢包率满足所述第四预设要求，则判断上行速率是否满足对应清晰度下的边缘速率要求，若上行速率不满足要求，则增加关键帧间隔，减少数据大小，若上行速率满足要求，则按照预设的最优方式配置数据回传参数。
16.进一步的，所述方法还包括：
17.所述第一预设要求为距离小于x公里；所述第二预设要求为rsrp数值大于ydbm；所述第三预设要求为sinr数值大于zdb；
18.其中，0km＜x≤当前提供服务基站覆盖半径；-115dbm＜y≤-105dbm；0db≤z≤15db。
19.进一步的，所述方法还包括：
20.所述第四预设要求为丢包率小于1％。
21.进一步的，所述降低待传输的业务数据的质量包括：
22.降低视频码率、变更编码标准和降低清晰度。
23.进一步的，所述预设周期满足以下要求：
24.1s≤预设周期≤当前提供服务基站覆盖半径/无人机最大移动速度。
25.第二方面，本公开提供一种无人机数据传输系统，无人机数据传输系统包括无人机，所述无人机包括：
26.更新模块，其设置为获取无人机位置以及无人机连接的基站的信息，并以预设周期进行更新；
27.第一判断模块，其设置为判断无人机位置与接入基站的水平直线距离是否满足第一预设要求；
28.第一切换模块，其设置为若水平直线距离不满足所述第一预设要求，则切换tcp协议以优先确保飞行数据传输；
29.第二判断模块，其设置为若水平直线距离满足所述第一预设要求，则进一步判断当前链路的rsrp数值是否满足第二预设要求；
30.第二切换模块，其设置为若rsrp数值不满足所述第二预设要求，则将传输链路切换至备用链路，并终止业务数据的回传；
31.第三判断模块，其设置为若rsrp数值满足所述第二预设要求，则进一步判断当前链路的sinr数值是否满足第三预设要求；
32.数据处理模块，其设置为若sinr数值不满足所述第三预设要求，则降低待传输的业务数据的质量进行数据传输；
33.传输模块，其设置为若sinr数值满足所述第三预设要求，则按预设方式配置数据回传参数进行业务数据传输；
34.所述第一判断模块还设置为在无人机位置更新后，重新进行无人机位置与接入基站的水平直线距离判断。
35.进一步的，所述无人机还包括第四判断模块、第五判断模块：
36.所述第四判断模块设置为在所述第三判断模块判断当前链路的sinr数值满足第三预设要求后，进一步判断业务数据的丢包率是否满足第四预设要求；
37.所述第三判断模块还设置为若丢包率不满足所述第四预设要求，则返回重新判断sinr数值；
38.所述第五判断模块设置为若丢包率满足所述第四预设要求，则判断上行速率是否满足对应清晰度下的边缘速率要求；
39.所述数据处理模块还设置为若上行速率不满足要求，则增加关键帧间隔，减少数据大小；
40.所述传模块还设置为若上行速率满足要求，则按照预设的最优方式配置数据回传参数。
41.第三方面，本公开提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行如第一方面中任一所述的无人机数据传输方法。
42.第四方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一所述的无人机数据传输方法。
43.有益效果：
44.本公开提供的无人机数据传输方法、无人机数据传输系统、电子设备以及计算机可读存储介质，结合无人机位置信息判断无人机数据传输低空网络可用性和质量，以rsrp、sinr等数据为参考，通过对无人机应用最主要的视频业务数据的质量参数进行智能调整，实现无人机系统内飞控、载荷和机载终端等模块的有效协同，保障应用中数据的稳定可靠回传。
附图说明
45.图1为本公开实施例一提供的一种无人机数据传输方法的流程示意图；
46.图2为本公开实施例二提供的一种无人机数据传输方法的流程示意图；
47.图3为本公开实施例三提供的一种无人机的架构图；
48.图4为本公开实施例四提供的一种电子设备的架构图。
具体实施方式
49.为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和实施例对本公开作进一步详细描述。应当理解的是，此处描述的具体实施例和附图仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
50.需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序；并且，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
51.其中，在本公开实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
52.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本公开的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合
地使用。
53.现阶段，传统无人机应用主要面临测控飞行范围受限、高稳定数据传输困难、广监督全管理不足等核心痛点问题的制约，产业及关联领域发展始终难以匹配市场增速下的实际诉求。可以说，无人机应用的发展正迫切呼唤以技术革新固有顽疾的新局面。另一方面，在当前大力推进新基建的宏观背景下，5g技术从被宣布正式商用到面向多元垂直行业创新延伸的进程之快，超乎想象。5g技术以其具备的大带宽、低延时、广连接、抗干扰等突出优势，迅速征服了正着眼找寻创新转型有利抓手的众多行业，无人机行业应用就是其中之一。5g技术天然可赋予无人机应用所需的稳定传输、远程控制、状态监控和精准定位等四大核心能力。其中，低空间的数据高可靠传输一直以来都是无人机行业应用的最直接和最根本需求。因此，如何实现无人机应用过程中业务数据的稳定回传就成了当下发展亟需攻克的重要问题，虽然目前提出了围绕无人机搭载网络终端设备感知网络质量变化的对应调整方案，但现有技术未全面考虑无人机应用存在的移动速度快、切换站点频繁、空中链路易变化等特点；而在多链路接入的链路切换时未根据所选择的链路质量进行深入判断，难以有效实现最佳的数据传输效果。
54.下面以具体地实施例对本公开的技术方案以及本公开的技术方案如何解决现有技术中存在的上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
55.图1为本公开实施例一提供的一种无人机数据传输方法的示意图，如图1所示，所述方法包括：
56.步骤s101：获取无人机位置以及无人机连接的基站的信息，并以预设周期进行更新；
57.步骤s102：判断无人机位置与接入基站的水平直线距离是否满足第一预设要求；
58.步骤s103：若水平直线距离不满足所述第一预设要求，则切换传输控制协议tcp协议以优先确保飞行数据传输，若水平直线距离满足所述第一预设要求，则进一步判断当前链路的参考信号接收功率rsrp数值是否满足第二预设要求；
59.步骤s104：若rsrp数值不满足所述第二预设要求，则将传输链路切换至备用链路，并终止业务数据的回传，若rsrp数值满足所述第二预设要求，则进一步判断当前链路的信号与干扰加噪声比sinr数值是否满足第三预设要求；
60.步骤s105：若sinr数值不满足所述第三预设要求，则降低待传输的业务数据的质量进行数据传输，若sinr数值满足所述第三预设要求，则按预设方式配置数据回传参数进行业务数据传输；
61.步骤s106：在无人机位置更新后，重新进行无人机位置与接入基站的水平直线距离判断。
62.无人机在执行任务时通常会要求拍摄视频并回传到用户端或服务端，在数据回传过程中，如何保证应用中数据的稳定可靠成为关键的问题，无人机在执行任务过程中一般需要进行长距离飞行，因此，无人机在飞行时会连接到不同的基站，并且距离基站的距离是不断变化的，难以确保传输链路的稳定性，为此，在本公开实施例中，通过获取无人机位置以及无人机连接的基站的信息，并以预设周期进行更新，无人机位置信息包括经纬度、高度、相对地面飞行速度等，再判断无人机位置与接入基站的水平直线距离是否满足第一预
设要求，所述第一预设要求可以为无人机还在当前提供服务基站的覆盖范围内，或者为离基站距离较近位置(如在提供服务基站的覆盖范围的3/4范围内)，若不是，针对切换基站可能存在的链路抖动问题，则切换tcp协议优先确保传输飞行数据，以保证对无人机的飞行控制，确保无人机安全，待下一个周期无人机位置信息更新后，再做判别。若无人机位置与接入基站的水平直线距离满足第一预设要求，即无人机在当前基站的覆盖范围内，或者在离基站较近范围内，则进一步判断当前链路的rsrp数值是否满足第二预设要求；所述第二预设要求可以根据实际情况设置，在满足第二预设要求时表示当前连接链路可用，若rsrp数值不满足第二预设要求，则证明当前连接不可用，及时由机载终端切换备用链路(如点对点微波)，并仅传输飞行数据，终止业务数据的回传；若rsrp数值满足第二预设要求，则再判断sinr数值是否满足第三预设要求，第三预设要求可根据实际情况设置，第三预设要求可以表示为信号质量较为正常，若不满足，证明当前链路质量较差，则通过降低待传输的业务数据的质量进行数据传输，若满足，则表示可以正常进行业务数据传输，可以按预设方式配置数据回传参数进行业务数据传输，如按一般的正常清晰度和编码率进行数据回传。在无人机位置更新后，重新开始进行上述判断，再次确定无人机位置与接入基站的水平直线距离。
63.本公开实施例结合无人机位置信息判断无人机数据传输低空网络可用性和质量，以rsrp、sinr等数据为参考，通过对无人机应用最主要的视频业务数据的质量参数进行智能调整，实现无人机系统内飞控、载荷和机载终端等模块的有效协同，保障应用中数据的稳定可靠回传。
64.进一步的，所述方法还包括：
65.在判断当前链路的sinr数值满足所述第三预设要求后，进一步判断业务数据的丢包率是否满足第四预设要求；
66.若丢包率不满足所述第四预设要求，则返回重新判断sinr数值；
67.若丢包率满足所述第四预设要求，则判断上行速率是否满足对应清晰度下的边缘速率要求，若上行速率不满足要求，则增加关键帧间隔，减少数据大小，若上行速率满足要求，则按照预设的最优方式配置数据回传参数。
68.在判断当前链路的sinr数值满足第三预设要求后，进一步判断业务数据的丢包率是否满足第四预设要求，丢包率是指测试中所丢失数据包数量占所发送数据组的比率，一般满足第四预设要求的丢包率则证明前两者信息(rsrp、sinr)准确，若大于将返回判断sinr数值；业务据丢包率满足要求，则按照1080p和4k等清晰度视频在边缘传输的最低速率要求进行判断，若小于则增加关键帧间隔，减少数据大小；若上行速率满足要求，则按照预设的最优方式配置数据回传参数，如遥测数据传输协议，优先udp，业务数据-视频，编码方式h.264，码率最大、关键帧间隔缩小等。
69.通过增加对丢包率和即时传输速率的确认，通过对无人机应用最主要的视频业务数据的码率、分辨率、编码标准和关键帧间隔等参数进行智能调整能够更细致的考虑数据传输的链路质量，并确定不同的业务质量传输方式，实现无人机系统内飞控、载荷和机载终端等模块的有效协同，保障应用中数据的稳定可靠回传，并实现最佳的数据传输效果。
70.进一步的，所述方法还包括：
71.所述第一预设要求为距离小于x公里；所述第二预设要求为rsrp数值大于ydbm；所述第三预设要求为sinr数值大于zdb；
72.其中，0km＜x≤当前提供服务基站覆盖半径；-115dbm＜y≤-105dbm；0db≤z≤15db。
73.在无人机使用5g通信链路进行数据传输时，根据5g pci信息及数据传输特点，将第一预设要求设定为距离小于x公里，第二预设要求设定为rsrp数值大于ydbm，第三预设要求设定为sinr数值大于zdb，并且，0km＜x≤当前提供服务基站覆盖半径；-115dbm＜y≤-105dbm；0db≤z≤15db，可以取其中任意的值，当然，对于x、y和z，在本公开中，可以根据传输数据的不同设定不同的范围。
74.进一步的，所述方法还包括：
75.所述第四预设要求为丢包率小于1％。
76.将第四预设要求设定为丢包率小于1％，丢包率大于1％则表示网络不正常，需要再次进行sinr判断，若小于1％，则在进行上行速率判断。
77.进一步的，所述降低待传输的业务数据的质量包括：
78.降低视频码率、变更编码标准和降低清晰度。
79.通过对无人机应用最主要的视频业务数据的码率、分辨率、编码标准和清晰度进行调整，在保证数据传输稳定性的条件下尽可能的为回传出高质量的视频数据。
80.进一步的，所述预设周期满足以下要求：
81.1s≤预设周期≤当前提供服务基站覆盖半径/无人机最大移动速度。
82.无人机最大移速参照《gb t 35018-2018民用无人驾驶航空器系统分类及分级》中基于真空速度分类内容)计算，预设周期可以在此范围内自主设置，当然更新周期也可以根据网络质量进行调整，在传输链路质量较差时，将周期缩短，以更好的确定传输方式，实现最佳的数据传输效果。
83.本公开实施例结合无人机位置信息判断低空网络可用性和质量，以rsrp、sinr等数据为参考，增加对丢包率和即时传输速率的确认，通过对无人机应用最主要的视频业务数据的码率、分辨率、编码标准和关键帧间隔等参数进行智能调整，实现无人机系统内飞控、载荷和机载终端等模块的有效协同，保障应用中数据的稳定可靠回传，并实现最佳的数据传输效果。
84.为了更加清楚完整的描述本公开的技术方案，本公开实施例二提供一种无人机数据传输方法，如图2所示，所述方法包括；
85.步骤1：确定无人机实时位置，包括经纬度、高度、相对地面飞行速度以及5g pci信息，每t秒更新一次(1s≤t≤当前提供服务基站覆盖半径/无人机最大移动速度，无人机最大移速参照《gb t 35018-2018民用无人驾驶航空器系统分类及分级》中基于真空速度分类内容)；
86.步骤2：判断当前5g通信链路可用性和质量，具体包括接入pci基站与无人机的水平直线距离是否小于x公里、rsrp数值是否大于ydbm、sinr数值是否大于zdb、视频数据丢包率是否小于1％、上行速率是否满足相应清晰度下的边缘速率标准等；(0km＜x≤当前提供服务基站覆盖半径；-115dbm＜y≤-105dbm；0db≤z≤15db；)
87.步骤2.1：判断接入pci基站与无人机的水平直线距离是否小于x公里；
88.步骤2.1.1：若距离大于x公里，针对切站可能存在的链路抖动问题，切换tcp协议优先确保传输飞行数据，待t秒无人机位置信息更新后，进行步骤1并再做判别；
89.步骤2.2：若距离小于x公里，则判断rsrp数值是否大于ydbm；
90.步骤2.2.1：若rsrp数值小于ydbm，则及时由机载终端切换备用链路(如点对点微波)，并仅传输飞行数据，终止业务视频数据的回传，待位置更新后重新进行步骤1；
91.步骤2.3：若rsrp数值大于ydbm，则判断sinr数值是否大于zdb；
92.步骤2.3.1：若sinr数值小于该值，证明当前5g链路质量较差，则通过降低视频码率、变更编码标准和降低清晰度的方式实现数据的连续稳定回传，待位置更新后重新进行步骤1；
93.步骤2.4：sinr数值大于zdb，判断视频数据丢包率是否小于1％，若小于则证明前两者信息准确，若大于将返回判断sinr数值；
94.步骤2.5：视频数据丢包率小于1％，则按照1080p和4k等清晰度视频在边缘传输的最低速率要求进行判断上行速率是否满足要求；
95.步骤2.5.1：若上行速率小于要求则增加关键帧间隔，减少数据大小，待位置更新后重新进行步骤1；
96.步骤3：按照最优方式配置数据回传参数(遥测数据传输协议：优先udp，业务数据-视频：编码方式h.264，码率最大、关键帧间隔缩小等)。
97.本公开实施例通过确定无人机位置与5g接入基站的水平直线距离，自调整传输协议，优先保障飞行数据稳定回传，后逐一判断rsrp、sinr、丢包率和上行传输速率等关键参数，进行应用数据的最优配置，实现5g无人机系统应用的业务数据稳定传输效果。
98.本公开实施例三提供一种无人机数据传输系统，所述无人机数据传输系统包括无人机，如图3所示，所述无人机包括：
99.更新模块11，其设置为获取无人机位置以及无人机连接的基站的信息，并以预设周期进行更新；
100.第一判断模块12，其设置为判断无人机位置与接入基站的水平直线距离是否满足第一预设要求；
101.第一切换模块13，其设置为若水平直线距离不满足所述第一预设要求，则切换tcp协议以优先确保飞行数据传输；
102.第二判断模块14，其设置为若水平直线距离满足所述第一预设要求，则进一步判断当前链路的rsrp数值是否满足第二预设要求；
103.第二切换模块15，其设置为若rsrp数值不满足所述第二预设要求，则将传输链路切换至备用链路，并终止业务数据的回传；
104.第三判断模块16，其设置为若rsrp数值满足所述第二预设要求，则进一步判断当前链路的sinr数值是否满足第三预设要求；
105.数据处理模块17，其设置为若sinr数值不满足所述第三预设要求，则降低待传输的业务数据的质量以进行数据传输；
106.传输模块18，其设置为若sinr数值满足所述第三预设要求，则按预设方式配置数据回传参数进行业务数据传输；
107.所述第一判断模块12还设置为在无人机位置更新后，重新进行无人机位置与接入基站的水平直线距离判断。
108.进一步的，所述无人机还包括第四判断模块19、第五判断模块20：
109.所述第四判断模块19设置为在所述第三判断模块16判断当前链路的sinr数值满足所述第三预设要求后，进一步判断业务数据的丢包率是否满足第四预设要求；
110.所述第三判断模块16还设置为若丢包率不满足所述第四预设要求，则返回重新判断sinr数值；
111.所述第五判断模块20设置为若丢包率满足所述第四预设要求，则判断上行速率是否满足对应清晰度下的边缘速率要求；
112.所述数据处理模块17还设置为若上行速率不满足要求，则增加关键帧间隔，减少数据大小；
113.所述传模块18还设置为若上行速率满足要求，则按照预设的最优方式配置数据回传参数。
114.进一步的，
115.所述第一预设要求为距离小于x公里；所述第二预设要求为rsrp数值大于ydbm；所述第三预设要求为sinr数值大于zdb；
116.其中，0km＜x≤当前提供服务基站覆盖半径；-115dbm＜y≤-105dbm；0db≤z≤15db。
117.进一步的，
118.所述第四预设要求为丢包率小于1％。
119.进一步的，所述数据处理模块17具体设置为将业务数据降低视频码率、变更编码标准和降低清晰度。
120.进一步的，所述预设周期满足以下要求：
121.1s≤预设周期≤当前提供服务基站覆盖半径/无人机最大移动速度。
122.本公开实施例的无人机数据传输系统用于实施方法实施例一和实施例二中的无人机数据传输方法，所以描述的较为简单，具体可以参见前面方法实施例一和实施例二中的相关描述，此处不再赘述。
123.此外，如图4所示，本公开实施例四还提供一种电子设备，包括存储器100和处理器200，所述存储器100中存储有计算机程序，当所述处理器200运行所述存储器100存储的计算机程序时，所述处理器200执行上述各种可能的方法。
124.其中，存储器100与处理器200连接，存储器100可采用闪存或只读存储器或其他存储器，处理器200可采用中央处理器或单片机。
125.此外，本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行上述各种可能的方法。
126.该计算机可读存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、计算机程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性或非易失性、可移除或不可移除的介质。计算机可读存储介质包括但不限于ram(random access memory，随机存取存储器)，rom(read-only memory，只读存储器)，eeprom(electrically erasable programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)、闪存或其他存储器技术、cd-rom(compact disc read-only memory，光盘只读存储器)，数字多功能盘(dvd，digital video disc)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。
127.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。