一种无人机机载边缘智能网关及通信方法与流程

本发明属于无人机巡查，具体涉及一种无人机机载边缘智能网关及通信方法。

背景技术：

1、近年来，随着无人机技术的日趋成熟，以及人工智能技术不断发展，电力行业已经开始使用无人机大面积巡查电力线路，使得电力运维效率大大提高。

2、搭载边缘智能网关的无人机能够实现快速自主响应本，提供低延时、低成本、隐私安全、本地自治的本地计算服务，满足能源互联网建设管理在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。然而，目前的边缘智能网关体积较大，安装不便，多用于地面固定安装或放置，无人机与地面网关之间的数据传输，通常采用低功耗蓝牙或wifi技术，受发射功率限制，只能在不超过1000米的视距范围进行数据传输，且传输图像最大分辨率不能超过1080p，极大限制了无人机在行业领域的广泛应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种无人机机载边缘智能网关及通信方法，此无人机机载边缘智能网关具有小型化、低功耗、感通算一体化的特点，解决现有边缘智能网关体积过大、安装不便、传输限制等问题，满足低功耗、低延时、高安全性需求。

2、为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

3、第一方面，提供一种无人机机载边缘智能网关，包括固定装置、智能网关本体和散热风扇，所述固定装置包括表面设置有第一u型滑轨卡槽的面板，智能网关本体安装在所述面板上，且所述面板通过第一u型滑轨卡槽与固定在无人机上的快拆板相配合，所述快拆板的表面设置有第二u型滑轨卡槽，第一u型滑轨卡槽与第二u型滑轨卡槽之间滑动契合，所述面板与快拆板的表面还设有用于契合到位之后进行固定的卡扣；所述散热风扇安装在智能网关本体的上方。

4、作为一种优选的技术方案，所述智能网关本体通过布置在四周的螺丝安装在所述面板上；

5、所述散热风扇通过螺丝固定安装在智能网关本体的上方。

6、作为一种优选的技术方案，所述面板的表面设置有三条第一u型滑轨卡槽，三条第一u型滑轨卡槽围成矩形结构的三条边；

7、所述快拆板的表面平行设置有两条第二u型滑轨卡槽，两条第二u型滑轨卡槽对应所述矩形结构的两条边，能够分别与两条第一u型滑轨卡槽滑动契合。

8、作为一种优选的技术方案，所述面板的表面在矩形结构未设置第一u型滑轨卡槽的一条边上设置有固定卡扣；所述快拆板的表面在一条第二u型滑轨卡槽一端的外侧设置有能够旋转的弹簧卡扣。

9、作为一种优选的技术方案，所述三条第一u型滑轨卡槽加工在一个矩形结构的框架上，框架的四个角进行切角处理。

10、作为一种优选的技术方案，所述智能网关本体由外壳、核心板和osdk接口组成，osdk接口的物理形态为type-c接口。

11、作为一种优选的技术方案，所述核心板上设置有cpu以及与cpu相连的ai加速协处理器、通讯模块、数据采集单元以及存储器。

12、作为一种优选的技术方案，所述cpu上方覆盖设置有散热金属片，所述散热风扇与散热金属片配合带走cpu产生的热量。

13、作为一种优选的技术方案，所述数据采集单元通过通讯模块与cpu双向传输信号，且数据采集单元与通讯模块均与osdk接口相连。

14、作为一种优选的技术方案，所述核心板上还设置有与cpu相连的电源管理集成电路和4g通信模块，所述电源管理集成电路与osdk接口相连，所述4g通信模块与外部的云平台进行信号交互。

15、作为一种优选的技术方案，所述存储器包括两颗独立的低功耗内存控制器、一颗用于程序烧录和数据存储的内嵌式存储器以及一颗闪存单元。

16、作为一种优选的技术方案，所述智能网关本体的外壳采用多聚合物材料外壳，所述多聚合物材料外壳侧面留有长条形检修口，在长条形检修口处可拆卸式安装有封板。

17、作为一种优选的技术方案，所述多聚合物材料外壳的整体尺寸为65mm×80mm×22mm。

18、第二方面，提供一种无人机机载边缘智能网关的通信方法，包括：

19、边缘智能网关首次与无人机首次连接时，无人机通过自带的视频流读取和解码协议主动联系边缘智能网关，将配置信息构建为具有预定格式的报文，将报文发送给边缘智能网关；

20、边缘智能网关接收到无人机的接入请求后，查询配置数据库是否包含对应终端ip地址，如果配置数据库中已包含终端id则建立连接，否则发出查询无人机身份的请求；

21、边缘智能网关接收到确认加入采集终端的认证信息后，将无人机报文的配置信息写入到配置数据库中，实现无人机的即插即用；如果边缘智能网关接收到拒绝接入信息，则在配置数据库中备注为非法终端，并抛弃对应无人机的接入请求，不再响应；

22、无人机和边缘智能网关建立连接后，按照心跳方式保持通信在线握手，进行数据传输。

23、作为一种优选的技术方案，在所述无人机和边缘智能网关建立连接后，按照心跳方式保持通信在线握手，进行数据传输的步骤中，无人机支持主动采集数据上传和轮询方式的数据上传；在发出采集数据的命令后，无人机上传采集的数据，否则无人机根据预定的数据上传周期，自主发起数据传输任务。

24、作为一种优选的技术方案，对所述边缘智能网关接收到的数据进行图像处理及数据分析，得到的结果通过4g通信模块上传至云平台；如需进行无人机实时智能操控，则通过通讯模块及osdk接口将生成控制指令回传至无人机，无人机通过4g通信模块获取rtk定位信号，实现无人机的相应功能。

25、相较于现有技术，本发明无人机机载边缘智能网关至少具有如下的有益效果：

26、通过u型滑轨卡槽能够将本发明提供的边缘智能网关直接安装在无人机上，便于边缘智能网关的安装使用，结构精简、轻量化、小型化，取消了传统网关中冗余通信模块等部件，在无人机巡检过程中，实现无人机上各类数据的实时采集和就地处理，并快速生成对应控制指令，实现复杂环境中自主飞行、负载控制及图像感知等应用功能。

27、相较于现有技术，本发明无人机机载边缘智能网关的通信方法，无人机将包括ip地址在内的配置信息构建为具有预定格式的报文，通过osdk接口发送给边缘智能网关，边缘智能网关在验证无人机身份之后实现即插即用，本发明的通信方法简化了边缘智能网关与无人机之间的通信方式，数据及指令传输可靠、高效，能够实现无人机上各类数据的实时采集和就地处理，并快速生成对应控制指令，满足复杂的控制需求，可使无人机按照指定的控制逻辑在极端环境中实现自主飞行、负载控制及图像感知等应用功能。

技术特征：

1.一种无人机机载边缘智能网关，其特征在于，包括固定装置(1)、智能网关本体(2)和散热风扇(3)，所述固定装置(1)包括表面设置有第一u型滑轨卡槽(4)的面板，智能网关本体(2)安装在所述面板上，且所述面板通过第一u型滑轨卡槽(4)与固定在无人机上的快拆板(5)相配合，所述快拆板(5)的表面设置有第二u型滑轨卡槽(6)，第一u型滑轨卡槽(4)与第二u型滑轨卡槽(6)之间滑动契合，所述面板与快拆板(5)的表面还设有用于契合到位之后进行固定的卡扣；所述散热风扇(3)安装在智能网关本体(2)的上方。

2.根据权利要求1所述的无人机机载边缘智能网关，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的无人机机载边缘智能网关，其特征在于：所述面板的表面设置有三条第一u型滑轨卡槽(4)，三条第一u型滑轨卡槽(4)围成矩形结构的三条边；

4.根据权利要求3所述的无人机机载边缘智能网关，其特征在于：所述面板的表面在矩形结构未设置第一u型滑轨卡槽(4)的一条边上设置有固定卡扣(7)；所述快拆板(5)的表面在一条第二u型滑轨卡槽(6)一端的外侧设置有能够旋转的弹簧卡扣(8)。

5.根据权利要求3所述的无人机机载边缘智能网关，其特征在于：所述三条第一u型滑轨卡槽(4)加工在一个矩形结构的框架上，框架的四个角进行切角处理。

6.根据权利要求1所述的无人机机载边缘智能网关，其特征在于：所述智能网关本体(2)由外壳、核心板和osdk接口组成，osdk接口的物理形态为type-c接口。

7.根据权利要求6所述的无人机机载边缘智能网关，其特征在于：所述核心板上设置有cpu以及与cpu相连的ai加速协处理器、通讯模块、数据采集单元以及存储器。

8.根据权利要求7所述的无人机机载边缘智能网关，其特征在于：所述cpu上方覆盖设置有散热金属片，所述散热风扇(3)与散热金属片配合带走cpu产生的热量。

9.根据权利要求7所述的无人机机载边缘智能网关，其特征在于：所述数据采集单元通过通讯模块与cpu双向传输信号，且数据采集单元与通讯模块均与osdk接口相连。

10.根据权利要求7所述的无人机机载边缘智能网关，其特征在于：所述核心板上还设置有与cpu相连的电源管理集成电路和4g通信模块，所述电源管理集成电路与osdk接口相连，所述4g通信模块与外部的云平台进行信号交互。

11.根据权利要求7所述的无人机机载边缘智能网关，其特征在于：所述存储器包括两颗独立的低功耗内存控制器、一颗用于程序烧录和数据存储的内嵌式存储器以及一颗闪存单元。

12.根据权利要求6所述的无人机机载边缘智能网关，其特征在于：所述智能网关本体(2)的外壳采用多聚合物材料外壳，所述多聚合物材料外壳侧面留有长条形检修口，在长条形检修口处可拆卸式安装有封板。

13.根据权利要求12所述的无人机机载边缘智能网关，其特征在于：所述多聚合物材料外壳的整体尺寸为65mm×80mm×22mm。

14.一种无人机机载边缘智能网关的通信方法，其特征在于，包括：

15.根据权利要求14所述无人机机载边缘智能网关的通信方法，其特征在于，在所述无人机和边缘智能网关建立连接后，按照心跳方式保持通信在线握手，进行数据传输的步骤中，无人机支持主动采集数据上传和轮询方式的数据上传；在发出采集数据的命令后，无人机上传采集的数据，否则无人机根据预定的数据上传周期，自主发起数据传输任务。

16.根据权利要求14所述无人机机载边缘智能网关的通信方法，其特征在于，对所述边缘智能网关接收到的数据进行图像处理及数据分析，得到的结果通过4g通信模块上传至云平台；如需进行无人机实时智能操控，则通过通讯模块及osdk接口将生成控制指令回传至无人机，无人机通过4g通信模块获取rtk定位信号，实现无人机的相应功能。

技术总结
一种无人机机载边缘智能网关及通信方法，边缘智能网关包括固定装置、智能网关本体和散热风扇，固定装置包括表面设置有第一U型滑轨卡槽的面板，智能网关本体安装在面板上，面板通过第一U型滑轨卡槽与固定在无人机上的快拆板相配合，快拆板的表面设置有第二U型滑轨卡槽，第一U型滑轨卡槽与第二U型滑轨卡槽之间滑动契合，面板与快拆板的表面还设有进行固定的卡扣；散热风扇安装在智能网关本体的上方。无人机将包括IP地址在内的配置信息构建为具有预定格式的报文，通过OSDK接口发送给边缘智能网关，验证无人机身份之后实现即插即用，本发明能够实现无人机上各类数据的实时采集和就地处理，并快速生成对应控制指令，满足复杂的控制需求。

技术研发人员：王辰,莫文昊,宋睿,赵传奇,谈元鹏,严莉,张闻彬
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16