СИСТЕМА СВЯЗИ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И СИСТЕМА СВЯЗИ СЕРВЕРА БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
COMMUNICATION SYSTEM OF UNMANNED AERIAL VEHICLES AND COMMUNICATION SYSTEM OF THE SERVER OF UNMANNED AERIAL VEHICLES

Область техники, к которой относится изобретение
Представленное раскрытие относится к области технологии беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и, в частности, к системе связи БПЛА, серверу системы связи БПЛА, системе связи, способу связи БПЛА и способу связи сервера БПЛА.
Уровень техники
Логистический БПЛА является беспилотным летательным аппаратом, имеющим в качестве навигационных характеристик фиксированный маршрут и диапазон высот приблизительно 80-120 метров во время полета. Во время полета логистическому БПЛА необходимо использовать бортовое устройство беспроводной связи для поддержания непрерывного контакта с наземной станцией, выполняющей управление всей авианавигацией. Наземная станция является стационарной базовой станцией, расположенной на земле. Существующие способы связи для передачи данных содержат сеть цифровой радиосвязи, сеть Wi-Fi и Bluetooth.
Раскрытие сущности изобретения
В соответствии с одним из подходов вариантов осуществления настоящего раскрытия представляется система связи БПЛА. Система связи БПЛА содержит: первый модуль связи; второй модуль связи; и процессор БПЛА электрически соединенный с первым модулем связи и со вторым модулем связи, соответственно; и выполненный с возможностью приема и передачи пакета синхронизации и контроля (heartbeat packet) и данных связи через первый модуль связи и первую сеть связи с тем, чтобы осуществлять связь с первым портом сервера; приема и передачи данных связи через второй модуль связи и вторую сеть связи, с тем, чтобы осуществлять связь со вторым портом связи сервера; причем состояние приема пакета синхронизации и контроля используется для определения, использовать ли данные связи, принятые первой сетью связи или второй сетью связи.
В некоторых вариантах осуществления процессор БПЛА электрически соединяется с системой управления полетом; процессор БПЛА выполнен с возможностью приема пакета синхронизации и контроля БПЛА и данных о состоянии полета БПЛА от системы управления полетом; и передачи пакета синхронизации и контроля БПЛА и данных о состоянии полета БПЛА первому модули связи и передачи данных о состоянии полета БПЛА второму модулю связи; первый модуль связи выполнен с возможностью: приема пакета синхронизации и контроля БПЛА и данных о состоянии полета БПЛА от процессора БПЛА; и передачи пакета синхронизации и контроля БПЛА и данных о состоянии полета БПЛА первому порту сервера через первую сеть связи; второй модуль связи выполнен с возможностью: приема данных о состоянии полета БПЛА от процессора БПЛА и передачи данных о состоянии полета БПЛА второму порту связи сервера через вторую сеть связи; состояние приема пакета синхронизации и контроля БПЛА используется сервером для определения, выполняется ли планирование для БПЛА, используя данные о состоянии полета БПЛА, принятые первым портом связи или вторым портом связи.
В некоторых вариантах осуществления первый модуль связи выполнен с возможностью: приема пакета синхронизации и контроля сервера и данных команд БПЛА от первого порта связи сервера через первую сеть связи, и передачи пакета синхронизации и контроля сервера и данных команд БПЛА на процессор БПЛА; второй модуль связи выполнен с возможностью: приема данных команд БПЛА от второго порта связи сервера через вторую сеть связи, и передачи данных команд БПЛА процессору БПЛА; процессор БПЛА выполнен с возможностью: определения, выполняется ли обработка данных, используя данные команд БПЛА, принятые первым модулем связи или вторым модулем связи в соответствии с состоянием приема пакета синхронизации и контроля сервера.
В некоторых вариантах осуществления первая сеть связи и вторая сеть связи, соответственно, имеют бит флага перегрузки линии и бит флага прерывания линии, причем бит флага перегрузки линии используется для идентификации рабочего состояния сети связи и бит флага прерывания линии используется для идентификации состояния прерывания сети связи; процессор БПЛА выполнен с возможностью: изменения бита флага перегрузки линии первой сети связи, которая не должна использоваться, бита флага прерывания линии первой сети связи, которая должна быть прервана, бита флага перегрузки линии второй сети связи, которая должна использоваться, и выполнения обработки данных, используя данные команд БПЛА, принятые вторым модулем связи, если бит флага перегрузки линии второй сети связи идентифицирует, что вторая сеть связи не используется и если бит флага прерывания линии второй сети связи идентифицирует, что вторая сеть связи не прерывается, в случае, когда пакет синхронизации и контроля сервера не был принят последовательно в течение первого заданного количества раз; изменения бита флага прерывания линии первой сети связи, которая должна использоваться, бита флага перегрузки линии второй сети связи, которая не должна использоваться, и выполнения обработки данных, используя данные команд БПЛА, принятые первым модулем связи, если бит флага перегрузки линии первой сети связи идентифицирует, что первая сеть связи не используется в случае, когда прием пакета синхронизации и контроля сервера не был восстановлен последовательно в течение второго заданного количества раз.
В соответствии с другим подходом вариантов осуществления настоящего раскрытия, представляется система связи сервера БПЛА. Система связи содержит: первый порт связи; второй порт связи; и процессор сервера электрически соединенный с первым портом связи и вторым портом связи, соответственно; и выполненный с возможностью: приема и передачи пакета синхронизации и контроля и данных связи через первый порт связи и первую сеть связи, так чтобы осуществлять связь с первым модулем связи системы связи БПЛА; приема и передачи данных связи через второй порт связи и вторую сеть связи, так чтобы осуществлять связь со вторым модулем связи системы связи БПЛА; и состояние приема пакета синхронизации и контроля используется для определения, использовать ли данные связи, принятые первой сетью связи или второй сетью связи.
В некоторых вариантах осуществления процессор сервера электрически соединяется с платформой планирования БПЛА; первый порт связи выполнен с возможностью: приема пакета синхронизации и контроля БПЛА и данных о состоянии полета БПЛА от первого модуля связи БПЛА через первую сеть связи; и передачи пакета синхронизации и контроля БПЛА и данных о состоянии полета БПЛА на процессор сервера; второй порт связи выполнен с возможностью: приема данных о состоянии полета БПЛА от второго модуля связи БПЛА через вторую сеть связи; и передачи данных о состоянии полета БПЛА на процессор сервера; процессор сервера выполнен с возможностью определения, выполняется ли планирование для БПЛА, используя данные о состоянии полета БПЛА, принятые первым портом связи или вторым портом связи в соответствии с состоянием приема пакета синхронизации и контроля БПЛА.
В некоторых вариантах осуществления процессор сервера выполнен с возможностью: приема пакета синхронизации и контроля сервера и данных команд БПЛА от платформы планирования БПЛА; и передачи пакета синхронизации и контроля сервера и данных команд БПЛА первому порту связи, и передачи данных команд БПЛА второму порту связи; первый порт связи выполнен с возможностью: приема пакета синхронизации и контроля сервера и данных команд БПЛА от процессора сервера и передачи пакета синхронизации и контроля сервера и данных команд БПЛА первому модулю связи БПЛА через первую сеть связи; второй порт связи дополнительно выполнен с возможностью: приема данных команд БПЛА от процессора сервера и передачи данных команд БПЛА второму модулю связи БПЛА через вторую сеть связи; и состояние приема пакета синхронизации и контроля сервера используется системой связи БПЛА для определения, выполняется ли обработка данных, используя данные команд БПЛА, принятые первым модулем связи или вторым модулем связи.
В некоторых вариантах осуществления первая сеть связи и вторая сеть связи, соответственно, имеют бит флага перегрузки линии и бит флага прерывания линии, где флаг перегрузки линии используется для идентификации рабочего состояния сети связи, а бит флага прерывания линии используется для идентификации состояния прерывания сети связи; сервер процессора выполнен с возможностью: изменения бита флага перегрузки линии первой сети связи, которая не должна использоваться, бита флага прерывания линии первой сети связи, которая должна прерываться, бита флага перегрузки линии второй сети связи, которая должна использоваться, и выполнения планирования БПЛА, используя данные о состоянии полета БПЛА, принятые первым модулем связи, если бит флага перегрузки линии второй сети связи идентифицирует, что вторая сеть связи не используется и если бит флага прерывания линии второй сети связи идентифицирует, что вторая сеть связи не прерывается, в случае, когда пакет синхронизации и контроля БПЛА не был принят последовательно в течение первого заданного количества раз; изменения бита флага прерывания линии первой сети связи, которая должна использоваться, бита флага перегрузки линии второй сети связи, которая не должна использоваться, и выполнения планирования БПЛА, используя данные о состоянии полета БПЛА, принятые вторым модулем связи, если бит флага перегрузки линии первой сети связи идентифицирует, что первая сеть связи не используется в случае, когда прием пакета синхронизации и контроля БПЛА был восстановлен последовательно в течение второго заданного количества раз.
В соответствии с дополнительным подходом вариантов осуществления настоящего раскрытия представляется система связи. Система связи содержит вышеупомянутую систему связи БПЛА и систему связи сервера БПЛА, содержащую: первый порт связи; второй порт связи; и процессор сервера электрически соединенный с первым портом связи и вторым портом связи, соответственно; и выполненный с возможностью: приема и передачи пакета синхронизации и контроля и данных связи через первый порт связи и первую сеть связи, так чтобы осуществлять связь с первым модулем связи системы связи БПЛА; приема и передачи данных связи через второй порт связи и вторую сеть связи, так чтобы осуществлять связь со вторым модулем связи системы связи БПЛА; и состояние приема пакета синхронизации и контроля используется для определения, использовать ли данные связи, принятые первой сетью связи или второй сетью связи.
В соответствии с другим подходом вариантов осуществления представленного раскрытия представляется способ связи БПЛА. Способ связи содержит этапы, на которых: процессор БПЛА принимает и передает пакет синхронизации и контроля и данные связи через первый модуль связи и первую сеть связи, так чтобы осуществлять связь с первым портом сервера; процессор БПЛА принимает и передаёт данные связи через второй модуль связи и вторую сеть связи, чтобы осуществлять связь со вторым портом связи сервера; состояние приема пакета синхронизации и контроля используется для определения, использовать ли данные связи, принятые первой сетью связи или второй сетью связи.
В некоторых вариантах осуществления процессор БПЛА принимает пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА от системы управления полетом; процессор БПЛА передает пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА первому модулю связи и передает данные о состоянии полета БПЛА второму модулю связи; первый модуль связи принимает пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА от процессора и передает пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА первому порту связи сервера через первую сеть связи; второй модуль связи принимает данные о состоянии полета БПЛА от процессора и передает данные о состоянии полета БПЛА второму порту связи сервера через вторую сеть связи; состояние приема пакета синхронизации и контроля БПЛА используется сервером для определения, выполняется ли планирование БПЛА, используя данные о состоянии полета БПЛА, принятые первым портом связи или вторым портом связи.
В некоторых вариантах осуществления первый модуль связи принимает пакет синхронизации и контроля сервера и данные команд БПЛА от первого порта связи сервера через первую сеть связи и передает пакет синхронизации и контроля сервера и данные команд БПЛА процессору; второй модуль связи принимает данные команд БПЛА от второго порта связи сервера через вторую сеть связи и передает данные команд БПЛА процессору; процессор БПЛА определяет, выполняется ли обработка данных, используя данные команд БПЛА, принятые первым модулем связи или вторым модулем связи, в соответствии с состоянием приема пакета синхронизации и контроля сервера.
В некоторых вариантах осуществления первая сеть связи и вторая сеть связи, соответственно, имеют бит флага перегрузки линии и бит флага прерывания линии, причем бит флага перегрузки линии используется для идентификации рабочего состояния сети связи, а бит флага прерывания линии используется для идентификации состояния прерывания сети связи; процессор БПЛА изменяет бит флага перегрузки линии первой сети связи, которая не должна использоваться, бит флага прерывания линии первой сети связи, которая должна прерываться, бит флага перегрузки линии второй сети связи, которая должна использоваться, и выполняет обработку данных, используя данные команд БПЛА, принятые вторым модулем связи, если бит флага перегрузки линии второй сети связи идентифицирует, что вторая сеть связи не используется, и если бит флага прерывания второй сети связи идентифицирует, что вторая сеть связи не прерывается, в случае, когда пакет синхронизации и контроля сервера не был принят последовательно в течение первого заданного количества раз; процессор БПЛА изменяет бит флага прерывания линии первой сети связи, которая должна использоваться, бит флага перегрузки линии второй сети связи, которая не должна использоваться, и выполняет обработку данных, используя данные команд БПЛА, принятые первым модулем связи, если бит флага перегрузки линии первой сети связи идентифицирует, что первая сеть связи не используется в случае, когда пакет синхронизации и контроля сервера был последовательно восстановлен в течение второго заданного количества раз.
В некоторых вариантах осуществления способ связи дополнительно содержит этапы, на которых: процессор сервера принимает и передаёт пакет синхронизации и контроля и данные связи через первый порт связи и первую сеть связи, так чтобы осуществлять связь с первым модулем связи системы связи БПЛА; процессор сервера принимает и передаёт данные связи через второй порт связи и вторую сеть связи, чтобы осуществлять связь со вторым модулем связи системы связи БПЛА.
В некоторых вариантах осуществления первый порт связи принимает пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА от первого модуля связи БПЛА через первую сеть связи, и передает пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА процессору сервера; второй порт связи принимает данные о состоянии полета БПЛА от второго модуля связи БПЛА через вторую сеть связи и передает данные о состоянии полета БПЛА процессору сервера; процессор сервера определяет, выполняется ли планирование БПЛА, используя данные о состоянии полета БПЛА, принятые первым портом связи или вторым портом связи в соответствии с состоянием приема пакета синхронизации и контроля БПЛА.
В некоторых вариантах осуществления процессор сервера принимает пакет синхронизации и контроля сервера и данные команд БПЛА от платформы планирования БПЛА и передает пакет синхронизации и контроля сервера и данные команд БПЛА первому порту связи и передает данные команд БПЛА второму порту связи; первый модуль связи принимает пакет синхронизации и контроля сервера и данные команд БПЛА от процессора сервера и передает пакет синхронизации и контроля сервера и данные команд БПЛА первому модулю связи БПЛА через первую сеть связи; второй модуль связи принимает данные команд БПЛА от процессора сервера и передает данные команд БПЛА второму модулю связи БПЛА через вторую сеть связи; состояние приема пакета синхронизации и контроля сервера используется БПЛА для определения, выполняется ли обработка данных, используя данные команд БПЛА, принятые первым модулем связи или вторым модулем связи.
В некоторых вариантах осуществления первая сеть связи и вторая сеть связи, соответственно, имеют бит флага перегрузки линии и бит флага прерывания линии, причем бит флага перегрузки линии используется для идентификации рабочего состояния сети связи, а бит флага прерывания линии используется для идентификации состояния прерывания сети связи; процессор сервера изменяет бит флага перегрузки линии первой сети связи, которая не должна использоваться, бит флага прерывания линии первой сети связи, которая должна прерываться, бит флага перегрузки линии второй сети связи которая должна использоваться, и выполняет планирование БПЛА, используя данные о состоянии полета БПЛА, принятые первым модулем связи, если бит флага перегрузки линии связи идентифицирует, что вторая сеть связи не используется, и если бит флага прерывания линии второй сети связи идентифицирует, что вторая сеть связи не прерывается, в случае, когда пакет синхронизации и контроля БПЛА не был принят последовательно в течение первого заданного количества раз; изменяет бит флага прерывания линии первой сети связи которая должна использоваться, бит флага перегрузки линии второй сети связи, которая не должна использоваться, и выполняет планирование БПЛА, используя данные о состоянии полета БПЛА принятые вторым модулем связи, если флаг перегрузки линии первой сети связи идентифицирует, что первая сеть связи не используется в случае, когда прием пакета синхронизации и контроля БПЛА был восстановлен последовательно в течение второго заданного количества раз.
В соответствии с еще одним дополнительным подходом к вариантам осуществления настоящего раскрытия, представляется устройство связи БПЛА. Устройство связи содержит: память; и процессор, связанный с памятью, причем процессор выполнен с возможностью осуществления вышеупомянутого способа связи БПЛА, основываясь на командах, хранящихся в памяти.
В соответствии с еще одним дополнительным подходом вариантов осуществления настоящего раскрытия, представляется энергонезависимый носитель для хранения данных. Энергонезависимый носитель для хранения данных хранит команды компьютера, которые, когда исполняются процессором, осуществляют вышеупомянутый способ связи БПЛА.
Другие признаки и преимущества настоящего раскрытия станут понятны из последующего подробного описания примерных вариантов осуществления настоящего раскрытия со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
Описанные здесь чертежи используются для обеспечения дополнительного понимания представленного раскрытия и составляют часть настоящей заявки. Иллюстративные варианты осуществления настоящего раскрытия, а также описания, используются для объяснения настоящего раскрытия и не образуют несоответствующих определений по настоящему раскрытию. На сопроводительных чертежах:
фиг. 1 – схематичное представление структуры некоторых вариантов осуществления системы связи, соответствующей настоящему раскрытию;
фиг. 2 – процесс, в котором БПЛА передает данные платформе планирования БПЛА через систему связи;
фиг. 3 – схематичная блок-схема последовательности выполнения операций процесса определения линии процессора сервера;
фиг. 4 – процесс передачи платформой планирования БПЛА данных на БПЛА через систему связи;
фиг. 5 – представление структуры некоторых вариантов осуществления устройства связи, соответствующего настоящему раскрытию;
фиг. 6 – представление структуры других вариантов осуществления устройства связи БПЛА, соответствующего настоящему раскрытию.
Осуществление изобретения
Проведя исследование, изобретатели выяснили, что цифровая радиостанция имеет рабочую частоту 433 МГц или 915 МГц и при таком режиме связи следует развернуть передающие модули и приемные модули на стороне борта БПЛА и на стороне наземной станции, соответственно, с дальностью связи приблизительно 1-10 км, так чтобы это было приемлемо для таких воздушных судов, как воздушные суда коммерческого класса, воздушные суда для аэрофотосъемки и воздушные суда для защиты растений, которые не требуют большой дальности связи. Сеть Wi-Fi создает покрытие сигналом для определенной дальности поблизости, развертывая Wi-Fi в определенном месте. В настоящее время Wi-Fi промышленного типа может иметь дальность связи, достигающую 30 километров в условиях направленности, но она сталкивается с такими проблемами, как тенденция к маскированию, нестабильный сигнал и ограниченная дальность связи. Bluetooth имеет относительно меньшую дальность связи, поэтому в этом случае требования по дальности связи логистического БПЛА удовлетворить ещё труднее.
Поскольку от логистического БПЛА требуется выполнение всего процесса автоматического распределения грузов от места распределения на городском складе до сельских распространителей, к логистическому БПЛА предъявляются очень высокие требования по безопасности, которые выдвигают высокие требования к надёжности связи логистического БПЛА. При многочисленных отказах связи логистического БПЛА, таких как прерывание сигнала во время полета, которые принимают такую форму, что наземная станция и БПЛА мгновенно теряют контакт и исходная траектория полета БПЛА исчезает на экране дисплея наземной станции, такие отказы представляют большую степень опасности для крушения логистического БПЛА из-за потери управления. Поэтому то, как повысить надёжность связи логистического БПЛА является неотложной проблемой, которая должна быть решена.
Одна из технических проблем, решаемых настоящим раскрытием, заключается в том, чтобы повысить надёжность связи БПЛА.
В представленном раскрытии изобретатели разработали решение с двойной линией связи, в котором механизм двойной линии образуется, добавляя резервный модуль, и данные передаются, используя резервную линию в случае, когда сигнал текущей линии прерывается, так что данные, передаваемые между логистическим БПЛА и наземной станцией, поддерживаются постоянными и стабильными, снижая, тем самым, вероятность, что сеть логистического БПЛА выйдет из строя в определенной области, при условии управления затратами и повышения надёжности связи логистического БПЛА.
Далее, техническое решение, представленное в вариантах осуществления настоящего раскрытия, будет точно и полностью описано в сочетании с чертежами для вариантов осуществления настоящего раскрытия. Очевидно, что описанные варианты осуществления являются только лишь частью вариантов осуществления настоящего раскрытия, а не всеми вариантами осуществления. Нижеследующие описания по меньшей мере одного примерного варианта осуществления, которые, фактически, являются просто описательными, ни в коей мере не служат в качестве какого-либо ограничения представленного раскрытия, а также его применения или использования. На основе вариантов осуществления настоящего раскрытия все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники, при условии, что никакие творческие усилия не прикладываются, попадают в пределы объема защиты, осуществляемой настоящим раскрытием.
Если дополнительно никак не указывается, соответствующие структуры, числовые выражения и числовые значения компонент и этапов, подробно представленные в этих примерах, не ограничивают объем защиты настоящего изобретения. В то же время, следует понимать, что для облегчения описания размеры различных частей, показанных на чертежах, вычерчены не в соответствии с реальными соотношениями пропорций. Технологии, способы и устройства, известные обычным техническим специалистам в данной области техники, могут не обсуждаться подробно, но, где это нужно, технологии, способы и устройства будут рассматриваться как часть представленного описания. Во всех примерах, показанных и обсуждаемых здесь, любое конкретное значение должно истолковываться как просто иллюстрация, а не как ограничение. Таким образом, другие примеры примерных вариантов осуществления могут иметь другие значения. Следует заметить, что схожие ссылочные знаки и буквы представляют на последующих чертежах схожие позиции и, следовательно, когда позиция определена на чертеже, нет необходимости ее дальнейшего обсуждения на последующих чертежах.
Изобретатели проанализировали место действия логистического БПЛА. Логистический БПЛА обычно работает в сельской местности, в которой сельские базовые станции распределены редко с неравной площадью покрытия, рациональность расположения антенн низкая и могут даже существовать слепые области приема сигнала, которые, соответственно, приводят в результате к малой эффективности приема сигналов логистических БПЛА. Если логистический БПЛА входит в слепую область приема сигнала или в область, где сигнал слабый, вероятность, что работа сети нарушится, будет значительно возрастать, приводя, таким образом, к потере контакта с землей. При попытке изменить распределение сигнала в области, покрытой траекторией полета, и увеличить мощность и дальность приема сигнала в области полета, сотрудничая с оператором и устанавливая на базовой станции антенное устройство, перекрывающее большую высоту, можно уменьшить вероятность, что сеть логистического БПЛА будет прерываться, но затраты на это будут высокими.
Для БПЛА система управления полетом является главным устройством управления с функцией полного управления БПЛА в реальном времени. Когда логистический БПЛА связывается с наземной станцией посредством сети 3G или 4G беспроводной связи, если для выполнения обмена данными в реальном времени между системой управления полетом и наземной станцией используется связной режим передачи с одиночной линией связи, то когда линия связи подвергается прерыванию сигнала, это приводят в результате к потере контакта БПЛА с наземной станцией, делая, таким образом, невозможным для наземной станции своевременно сопровождать на дисплее траекторию БПЛА и увеличивая риск.
На основе приведенного выше анализа, авторы разработали решение с двойной линией связи, добиваясь полного использования наземной станции в области полета, в то же время используя антенны различных операторов и добавляя резервный модуль для образования механизма двойной линии связи. Данные передаются, используя резервную линию в случае, когда сигнал существующей линии связи прерывается, так чтобы передача данных между логистическим БПЛА и наземной станцией поддерживалась постоянной и стабильной, снижая, тем самым, вероятность, что созданная сеть БПЛА будет нарушена в определенной области, при условии управления затратами и повышения надежности связи логистического БПЛА.
Некоторые варианты осуществления системы связи, обеспечиваемой настоящим раскрытием, описываются ниже со ссылкой на фиг. 1.
На фиг. 1 схематично приводится представление структуры некоторых вариантов осуществления системы связи, соответствующей настоящему раскрытию. Как показано на фиг. 1, система 10 связи этого варианта осуществления содержит систему 102 связи БПЛА и систему 104 связи сервера БПЛА.
Система 102 связи БПЛА содержит процессор 1022 БПЛА, первый модуль 1024 связи и второй модуль 1026 связи. Процессор 1022 БПЛА электрически соединяется с первым модулем 1024 связи, вторым модулем 1026 связи и системой управления полетом, соответственно, через последовательные интерфейсы. Процессор 1022 БПЛА может использовать микросхему ARM. Система 104 связи сервера БПЛА содержит первый порт 1042 связи, второй порт 1044 связи и процессор 1046 сервера. Процессор 1046 сервера соответственно соединяется с первым портом 1042 связи, вторым портом 1044 связи и платформой планирования БПЛА.
Система 10 связи имеет функцию реализации передачи данных между системой управления полетом и платформой планирования БПЛА. Технологический процесс системы 10 связи будет представлен ниже в двух аспектах.
На фиг. 2 показан технологический процесс, при котором БПЛА передает данные на платформу планирования БПЛА через систему 10 связи, причем процесс содержит этапы S201-S207.
На этапе S201 процессор 1022 принимает пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА от системы управления полетом.
Состояние приема пакета синхронизации и контроля БПЛА используется сервером для определения, выполняется ли планирование БПЛА, используя данные о состоянии полета БПЛА, принятые первым портом связи или вторым портом связи.
На этапе S202 процессор 1022 передает пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА первому модулю 1024 связи и передает данные о состоянии полета БПЛА второму модулю связи 1026.
Например, пакет синхронизации и контроля передается в кадре данных синхронизации и контроля, данные о состоянии полета БПЛА передаются в кадре данных о состоянии полета, кадр данных синхронизации и контроля и кадр данных о состоянии полета отделяются друг от друга и частота кадров синхронизации и контроля меньше, чем кадров данных о состоянии полета.
На этапе S203 первый модуль 1024 связи принимает пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА от процессора 1022 и передает пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА первому порту 1042 связи через первую сеть связи.
Например, первый модуль 1024 связи может упаковывать пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА в пакет TCP и передавать пакет первому порту 1042 связи через первую сеть связи.
На этапе S204 второй модуль 1025 связи принимает данные о состоянии полета БПЛА от процессора 1022 и передает данные о состоянии полета БПЛА второму порту 1044 связи через вторую сеть связи.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что модуль связи может использовать общесетевой режим связи и назначить оператора сети, имеющей благоприятное покрытие сигналом области в качестве резерва, гибко соответствующего распределению базовой станцией операторов в определенной области.
На этапе S205 первый порт 1042 связи принимает пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА от первого модуля 1024 связи через первую сеть связи и передает пакет синхронизации и контроля БПЛА и данные о состоянии полета БПЛА процессору 1046 сервера.
На этапе S206 второй порт 1044 связи принимает данные о состоянии полета БПЛА от второго модуля 1026 связи через вторую сеть связи и передает данные о состоянии полета БПЛА процессору 1046 сервера.
На этапе S207 процессор 1046 сервера определяет, выполняется ли планирование БПЛА, используя данные о состоянии полета БПЛА, принятые первым портом 1042 связи или вторым портом 1046 связи в соответствии с состоянием приема пакета синхронизации и контроля БПЛА.
Данные о состоянии полета БПЛА содержат сопутствующие рабочие параметры, такие как позиционные данные и данные пространственного положения БПЛА. Подробный процесс процессора 1046 сервера по определению, выполняется ли планирование БПЛА, используя данные о состоянии полета БПЛА, принятые первым портом связи или вторым портом связи, описывается ниже в сочетании с фиг. 3.
Первая сеть связи и вторая сеть связи, соответственно, имеют бит флага перегрузки линии и бит флага прерывания линии, причем бит флага перегрузки линии используется для идентификации рабочего состояния сети связи, а бит флага прерывания линии используется для идентификации состояния прерывания сети связи.
Бит флага перегрузки линии первой сети связи изменяется, чтобы ее не использовать, а бит флага прерывания линии первой сети связи используется для прерывания, и бит флага перегрузки второй сети связи изменяется, чтобы ее использовать, и обработка данных выполняется, используя данные команд БПЛА, принятые вторым модулем связи, если бит флага перегрузки линии второй сети связи идентифицирует, что вторая сеть связи не используется, и если бит флага прерывания линии связи второй сети связи идентифицирует, что вторая сеть связи не прервана, в случае, когда пакет синхронизации и контроля сервера не был принят последовательно в течение первого заданного количества раз. Бит флага прерывания линии первой сети связи изменяется, чтобы ее использовать и бит флага перегрузки линии второй сети связи изменяется, чтобы ее не использовать, и обработка данных выполняется, используя данные команд БПЛА, принятые первым модулем связи, если бит флага перегрузки линии первой сети связи идентифицирует, что первая сеть связи не используется в случае, когда пакет синхронизации и контроля сервера был восстановлен последовательно в течение второго количества раз.
Бит флага перегрузки линии первой сети связи изменяется, чтобы ее не использовать, и бит флага прерывания линии первой сети связи изменяется, чтобы прерваться, и бит флага перегрузки линии второй сети связи изменяется, чтобы ее использовать, и планирование БПЛА выполняется, используя данные о состоянии полета БПЛА, принятые первым модулем связи, если бит флага перегрузки линии второй сети связи идентифицирует, что вторая сеть связи не используется и если бит флага прерывания второй сети связи идентифицирует, что вторая сеть связи не прервана, в случае, когда пакет синхронизации и контроля БПЛА не был принят последовательно в течение первого заданного количества раз. Бит флага прерывания линии первой сети связи изменяется, чтобы ее использовать, и бит флага перегрузки линии второй сети связи изменяется, чтобы ее не использовать, и планирование БПЛА выполняется, используя данные о состоянии полета БПЛА, принятые вторым модулем связи, если бит флага перегрузки линии первой сети связи идентифицирует, что первая сеть связи не используется в случае, когда прием пакета синхронизации и контроля БПЛА был восстановлен последовательно в течение второго заданного количества раз.
На фиг. 3 схематично представлена блок-схема процесс выбора линии процессором 1046 сервера. Как показано на фиг. 3, поток каждого канала связи имеет два бита флага: бит флага перегрузки линии и бит флага прерывания линии. Бит флага перегрузки линии указывает рабочее состояние канала связи: flag=0 указывает, что канал связи свободен и используется; flag=1 указывает, что линия перегружена и не используется. Бит флага прерывания линии указывает фактическое состояние прерывания канала связи: abort=0 указывает, что состояние канала связи не прерывается, а abort=1 указывает, что канал связи находится в состоянии прерывания. В обычных обстоятельствах, когда состояниями первого канала связи являются flag1=0 и abort1=0, это указывает, что первый канал связи используется без перегрузки, в то же самое время сигнал первого канала связи является нормальным и не прерывается. Когда состоянием второго канала связи является flag2=1 и abort2=0, это указывает, что второй канал связи находится в перегруженном состоянии и не используется и сигнал связи является нормальным и не прерывается. После того, как первый канал связи не принимал пакет синхронизации и контроля системы управления полетом последовательно в течение трех раз, считается, что первый канал связи перегружен и в это самое время второму каналу связи посылается флаг прерывания, чтобы разрешить работу второго канала связи. В этом случае, бит состояния второго канала связи имеет flag2=0 и abort2=0. После того, как первый канал связи принял пакет синхронизации и контроля последовательно в течение 20 раз, считается, что первый канал связи возвращается в нормальное состояние, первый канал связи посылает бит флага abort1=0, чтобы информировать второй канал связи, что первый канал связи свободен, и используются данные передачи по первому каналу связи. В этом случае, второй канал связи перегружен, но не прерывается, и его состоянием является flag2=1 и abort2=0.
После того, как одиночный канал связи, используемый на традиционном уровне техники, подвергается отказу, необходимо выполнить такие операции, как отключение первоначального связного соединения, освобождение соответствующего пространства для хранения данных и повторное получение сигнала. Поэтому, для получения повторного соединения потребуется длительное время. Если используется двойной канал и связь по одиночному каналу, то есть, когда один канал связи терпит отказ, другой канал связи начинает осуществлять связь с временным интервалом приблизительно 30 с (если это требуется при практическом применении). Поскольку платформа планирования нуждается в планировании большого количества БПЛА одновременно, если каждый БПЛА периодически подвергается состоянию потери контакта приблизительно на 30 секунд, это будет оказывать значительное отрицательное влияние на операцию планирования платформы планирования. Поэтому, описанный выше вариант осуществления использует принцип работы двойного канала и двойной связи, то есть, одни и те же данные имеют две копии, которые передаются одновременно, и когда канал связи терпит неудачу, канал связи немедленно переключается и время переключения может управляться на уровне 3-5 секунд, что гарантирует непрерывную и стабильную передачу данных БПЛА во время полета, поддерживая тем самым синхронную связь между наземной станцией и БПЛА, а также функцию мгновенного управления полетом.
На фиг. 4 показан технологический процесс, при котором платформа планирования БПЛА передает данные на БПЛА через систему 10 связи и в котором процесс содержит этапы S401-S407.
На этапе S401 процессор 1046 сервера принимает от платформы планирования БПЛА пакет синхронизации и контроля сервера и данные команд БПЛА.
Состояние приема пакета синхронизации и контроля сервера используется процессором БПЛА для определения, выполняется ли обработка данных, используя данные команд БПЛА, принятые первым модулем связи или вторым модулем связи.
На этапе S402 процессор 1046 сервера передает пакет синхронизации и контроля сервера и данные команд БПЛА первому порту 1042 связи и передает данные команд БПЛА второму порту 1044 связи.
Например, пакет синхронизации и контроля передается в кадре данных синхронизации и контроля, а данные команд БПЛА передаются в кадре данных команд БПЛА, и кадр данных синхронизации и контроля и кадр данных команд БПЛА пространственно разделены друг от друга и частота кадров данных синхронизации и контроля меньше, чем данных команд БПЛА.
На этапе S403 первый порт 1042 связи принимает пакет синхронизации и контроля сервера и данные команд БПЛА от процессора 1046 сервера и передает пакет синхронизации и контроля сервера и данные команд БПЛА первому модулю 1024 связи БПЛА через первую сеть связи.
На этапе S404 второй порт 1044 связи принимает данные команд БПЛА от процессора 1046 сервера и передает данные команд БПЛА второму модулю 1026 связи БПЛА через вторую сеть связи.
На этапе S405 первый модуль 1024 связи принимает пакет синхронизации и контроля сервера и данные команд БПЛА от первого порта 1042 связи через первую сеть связи и передает пакет синхронизации и контроля сервера и данные команд БПЛА процессору 1022.
На этапе S406 второй модуль 1026 связи принимает данные команд БПЛА от второго порта 1044 связи через вторую сеть связи и передает данные команд БПЛА процессору 1022.
На этапе S407 процессор 1022 БПЛА определяет, выполняется ли обработка данных, используя данные команд БПЛА, принятые от первого модуля 1024 связи или от второго модуля 1026 связи, в соответствии с состоянием приема пакета синхронизации и контроля сервера.
Данные команд БПЛА могут конкретно включать в себя данные сопровождения БПЛА и команду запроса БПЛА. Процесс определения БПЛА, выполняется ли обработка данных, используя данные команд БПЛА, принятые первым модулем 1024 связи или вторым модулем 1026 связи в соответствии с состоянием приема пакета синхронизации и контроля сервера, подобен процесс, показанному на фиг. 2, и подробности конкретных этапов описываться не будут.
Например, предположим, что в некоторой зоне существуют базовые станции трех операторов A, B и C и вероятность, что сеть базовой станции China Unicom выйдет из строя, когда используется в одиночку, равна P(A), вероятность, что сеть базовой станции China Mobile выйдет из строя, когда используется в одиночку, равна P(B), и вероятность, что сеть базовой станции China Telecom выйдет из строя, когда используется в одиночку, равна P(C), и A, B и C являются взаимно независимыми событиями. Когда базовые станции А и B используются одновременно, вероятность, что сеть выйдет из строя, равна P(AB)=P(A)⋅P(B). Если принимается, что P(A)=0,1 и P(B)=0,1, то P(AB)=0,1×0,1=0,01, то есть, вероятность, что сеть может выйти из строя, уменьшится на порядок.
Кроме того, описанный выше вариант осуществления может в определенной степени управлять затратами, в то же самое время повышая надежность связи логистического БПЛА. По отношению к одиночному каналу связи, к затратам на аппаратные средства для описанного выше варианта осуществления необходимо добавить один модуль связи и одну SIM-карту. В процессе осуществления связи затраты на оперативный трафик передачи данных являются низкими.
На фиг. 5 приведено структурное представление некоторых вариантов осуществления устройства связи БПЛА, соответствующего настоящему раскрытию. Как показано на фиг. 5, устройство 50 связи БПЛА в этих вариантах осуществления содержит: память 510 и процессор 520, связанный с памятью 510, причем процессор 520 выполнен с возможностью осуществления способа связи БПЛА в любом из вышеупомянутых вариантов осуществления или способа связи сервера БПЛА в любом из вышеупомянутых вариантов осуществления, основываясь на командах, хранящихся в памяти 510.
Память 510 может содержать, например, системную память, стационарный носитель энергонезависимого запоминающего устройства и т.п. Системная память хранит, например, операционную систему, приложение, загрузчик операционной системы и другие программы.
На фиг. 6 приведено представление структуры других вариантов осуществления устройства связи БПЛА, соответствующего настоящему раскрытию. Как показано на фиг. 6, устройство 60 связи БПЛА этого варианта осуществления содержит: память 510 и процессор 520 и может дополнительно содержать интерфейс 630 ввода-вывода, сетевой интерфейс 640, интерфейс 650 запоминающего устройства и т.п. Эти интерфейсы 630, 640, 650, а также память 510 и процессор 520 могут соединяться между собой, например, через шину 660. Интерфейс 630 ввода-вывода обеспечивает интерфейс соединения для устройств ввода-вывода, таких как дисплей, мышь, клавиатура и сенсорный экран. Сетевой интерфейс 640 обеспечивает интерфейс соединения для различных сетевых устройств. Интерфейс 650 запоминающего устройства обеспечивает интерфейс соединения для внешнего запоминающего устройства, такого как карта SD или USB-привод флэш-памяти.
Настоящее раскрытие также содержит считываемый компьютером носитель запоминающего устройства, на котором хранятся компьютерные команды для процессора, чтобы выполнять способ связи БПЛА в любом из упомянутых выше вариантов осуществления или способ связи сервера БПЛА в любом из упомянутых выше вариантов осуществления.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что варианты осуществления настоящего раскрытия могут обеспечиваться как способ, система или компьютерный программный продукт. Поэтому настоящее раскрытие может принимать форму полностью аппаратного варианта осуществления, полностью программного варианта осуществления или сочетания программного и аппаратного подходов. Более того, настоящее раскрытие может принимать форму компьютерного программного продукта, осуществляемого на одном или более используемых на компьютере непереносных носителях запоминающего устройства (в том числе, но не ограничиваясь только ими, память на дисках, компакт-диск CD-ROM, оптическая память и т.п.), содержащих записанные на них и используемые компьютером управляющие программы.
Настоящее раскрытие описывается со ссылкой на блок-схемы последовательности выполнения операций и/или блок-схемы способов, устройств (систем) и компьютерных программных продуктов, соответствующих вариантам осуществления настоящего раскрытия. Следует понимать, что каждый этап и/или блок блок-схем последовательности выполнения операций и/или блок-схем могут быть реализованы по команде компьютерной программы. Эти команды компьютерной программы могут подаваться на процессор универсального компьютера, специализированный компьютер, встроенную машину для обработки или другие программируемые устройства обработки данных для создания такой машины, что команды, исполняемые процессором компьютера или других программируемых устройств обработки данных, образуют устройство для реализации функции, назначаемой на одном или более этапах блок-схемы последовательности выполнения операций и/или одном и/или блоках на блок-схеме.
Эти команды компьютерной программы могут также храниться в считываемой компьютером памяти, которая может управлять компьютером или другим программируемым устройством обработки данных для работы конкретным образом, так чтобы команды, хранящиеся в считываемой компьютером памяти, создавали оборудование, в том числе, командное устройство. Командное устройство реализует функцию, назначенную на одном или более этапах на блок-схеме последовательности выполнения операций или в одном или более блоках на блок-схеме.
Эти команды компьютерной программы могут также загружаться на компьютер или другие программируемые устройства обработки данных, так что последовательности рабочих этапов выполняются на компьютере или на другом программируемом устройстве, чтобы произвести реализуемую компьютером обработку, при которой команды, исполняемые на компьютере или других программируемых устройствах, исполняют этапы для реализации функции, назначенной на одном или более этапах блок-схемы последовательности выполнения этапов и/или в одном и/или более блоках на блок-схеме.
Представленные выше описания являются только лишь предпочтительными вариантами осуществления настоящего раскрытия и не предназначены ограничивать настоящее раскрытие. Любая поправка, эквивалентная замена, усовершенствование и т.п., сделанные в рамках сущности и принципов настоящего раскрытия, должны полностью содержаться в рамках объема защиты настоящего раскрытия.