СИСТЕМА И СПОСОБ СВЯЗИ ДЛЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD FOR UNMANNED AERIAL VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Варианты осуществления настоящего раскрытия относятся к области технологий связи и, в частности, к системе связи и способу связи для беспилотного летательного аппарата.
Уровень техники
С ростом популярности беспилотных летательных аппаратов все больше и больше людей начинают осваивать и использовать беспилотные летательные аппараты. Существующие беспилотные летательные аппараты обычно точно выполняют некоторые полетные задания, включая операции по опрыскиванию, аэрофотосъемку, линейное патрулирование, наблюдение, выполнение измерений, транспортировку грузов и т.д. под ручным или автоматическим управлением.
В процессе эксплуатации беспилотного летательного аппарата беспилотному летательному аппарату часто требуется обмениваться данными с контроллером. Например, контроллер отправляет управляющий сигнал для управления беспилотным летательным аппаратом, или беспилотный летательный аппарат передает некоторые данные по обратной связи в контроллер. Контроллер в родственных технологиях обычно представляет собой портативный пульт дистанционного управления. Когда расстояние между контроллером и беспилотным летательным аппаратом является относительно большим для того, чтобы обеспечивать нормальную связь между контроллером и беспилотным летательным аппаратом, мощность передачи пульта дистанционного управления становится относительно высокой, что приводит к проблеме снижения его срока эксплуатации. Более того, в родственных технологиях для достижения лучшей связи между пультом дистанционного управления и беспилотным летательным аппаратом необходимо строго контролировать направление антенны пульта дистанционного управления. Таким образом, требования к выравниванию антенны являются относительно строгими, а также возрастают требования к эксплуатации. Кроме того, в родственных технологиях при наличии препятствия между контроллером и беспилотным летательным аппаратом качество связи может значительно ухудшиться, что влияет на эффективность действия связи.
Сущность изобретения
В связи с этим в системе и способе связи для беспилотного летательного аппарата, которые предусмотрены вариантами осуществления настоящего раскрытия, мощность передачи контроллера снижается, время работы контроллера увеличивается, и требования к выравниванию антенны снижаются. Таким образом, упрощается работа, сеть имеет возможность гибкой организации, и могут быть легко реализованы функции одного контроллера для нескольких беспилотных летательных аппаратов и нескольких контроллеров для одного пилотируемого летательного аппарата. Могут быть решены проблема плохого качества связи, вызванная препятствием между беспилотным летательным аппаратом и контроллером, и проблема неудобного увеличения расстояния связи.
Варианты осуществления настоящего раскрытия предусматривают систему связи для беспилотного летательного аппарата. Система связи включает в себя по меньшей мере один контроллер по меньшей мере один беспилотный летательный аппарат и сетевое устройство.
Контроллер, беспилотный летательный аппарат и сотовое устройство могут служить в качестве сотовых узлов, соответственно, и сотовые узлы обмениваются данными друг с другом через сотовую сеть.
Варианты осуществления настоящего раскрытия предусматривают систему связи для беспилотного летательного аппарата. Система связи включает в себя по меньшей мере один контроллер, по меньшей мере один беспилотный летательный аппарат и другое устройство.
Контроллер обменивается данными с другим устройством через сотовую сеть, и другое устройство и беспилотный летательный аппарат образуют звездообразную сеть.
Способ связи беспилотного летательного аппарата, предусмотренный вариантами осуществления настоящего раскрытия, включает в себя:
отправку, контроллером, управляющего сигнала для управления беспилотным летательным аппаратом через сотовую сеть; или отправку, контроллером, данных обратной связи беспилотного летательного аппарата через сотовую сеть и обработку данных обратной связи.
Способ связи беспилотного летательного аппарата, предусмотренный вариантами осуществления настоящего раскрытия, включает в себя:
прием, сотовым устройством, через сотовую сеть, управляющего сигнала, отправленного контроллером, и пересылку управляющего сигнала в беспилотный летательный аппарат; или
отправку, сотовым устройством, через сотовую сеть, данных обратной связи, отправленных беспилотным летательным аппаратом, и пересылку данных обратной связи в контроллер.
Способ связи беспилотного летательного аппарата, предусмотренный вариантами осуществления настоящего раскрытия, включает в себя:
прием, беспилотным летательным аппаратом, через сотовую сеть, управляющего сигнала, пересылаемого сотовым устройством, и выполнение соответствующей операции в соответствии с управляющим сигналом; или
отправку, беспилотным летательным аппаратом, данных обратной связи через сотовую сеть.
Способ связи беспилотного летательного аппарата, предусмотренный вариантами осуществления настоящего раскрытия, включает в себя:
отправку, контроллером, управляющего сигнала для управления беспилотным летательным аппаратом или прием данных обратной связи беспилотного летательного аппарата и обработку данных обратной связи;
пересылку, сетевым устройством, управляющего сигнала или данных обратной связи; и
прием, беспилотным летательным аппаратом, управляющего сигнала, пересылаемого сетевым устройством, и выполнение соответствующей операции в соответствии с управляющим сигналом или отправку данных обратной связи.
Контроллер, беспилотный летательный аппарат и сотовое устройство служат в качестве сотовых узлов, соответственно, и сотовые узлы связываются друг с другом через сотовую сеть.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схематичная структурная схема системы связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 2 - схематичная структурная схема системы связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 3 - схематичная структурная схема системы связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 4 - схематичная структурная схема системы связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 5 - схематичная структурная схема системы связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 6 - схематичная структурная схема системы связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 7 - схематичная структурная схема системы связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 8 - схематичная структурная схема системы связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 9 - схематичная структурная схема системы связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 10 - схематичная структурная схема системы связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 11 - схематичная структурная схема системы связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 12 - блок-схема последовательности операций способа связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Подробное описание изобретения
Настоящее раскрытие будет дополнительно подробно описано ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи и варианты осуществления. Следует понимать, что конкретные варианты осуществления, описанные в данном документе, используются только для объяснения настоящего раскрытия, а не для ограничения настоящего раскрытия. Кроме того, следует отметить, что для упрощения описания сопроводительные чертежи показывают только часть структуры, относящейся к настоящему раскрытию, и не всю структуру.
На фиг. 1 показана схематичная структурная схема системы связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия. Система связи для беспилотного летательного аппарата может быть применена в общих сценариях коммуникационного полета беспилотного летательного аппарата. При необходимости система может применяться в сценариях операций по защите растений с использованием беспилотного летательного аппарата, таких как сценарий распыления пестицидов.
Например, контроллер в родственных технологиях обычно представляет собой портативный пульт дистанционного управления. Когда расстояние между контроллером и беспилотным летательным аппаратом является относительно большим, чтобы обеспечить нормальную связи между контроллером и беспилотным летательным аппаратом, мощность передачи пульта дистанционного управления должна быть относительно высокой, что приводит к проблеме снижения его срока эксплуатации. Более того, в родственных технологиях для достижения лучшей связи между пультом дистанционного управления и беспилотным летательным аппаратом необходимо строго контролировать направление антенны пульта дистанционного управления. Поэтому требования к настройке антенны являются относительно строгими, и повышаются требования к эксплуатации. В качестве другого примера архитектура связи беспилотного летательного аппарата представляет собой звездообразную сеть с контроллером в качестве центрального пункта. Например, контроллер напрямую обменивается данными с несколькими беспилотными летательными аппаратами или косвенно обменивается данными с беспилотными летательными аппаратами через главный контроллер. Когда беспилотный летательный аппарат летит, между контроллером и беспилотным летательным аппаратом может возникнуть препятствие, и это препятствие может легко привести к ухудшению качества связи между контроллером и беспилотным летательным аппаратом. При необходимости, в процессе работы беспилотного летательного аппарата по защите растений, между контроллером и беспилотным летательным аппаратом может оказаться кукуруза, подсолнухи, деревья или холмистая местность, что приведет к плохому качеству связи между контроллером и беспилотным летательным аппаратом, особенно когда беспилотный летательный аппарат летит на малой высоте. Когда беспилотный летательный аппарат улетает далеко, так как угол наклона между беспилотным летательным аппаратом и контроллером становится меньше, связь между контроллером и беспилотным летательным аппаратом становится более восприимчивой к препятствию. Таким образом, в системе связи для системы беспилотного летательного аппарата, предусмотренной вариантами осуществления настоящего раскрытия, так как в систему добавлено сотовое устройство, и сотовое устройство, беспилотный летательный аппарат и контроллер обмениваются данными друг с другом через сотовую сеть, можно уменьшить мощность передачи контроллера, и можно увеличить время работы контроллера. Кроме того, можно уменьшить требования к выравниванию антенны, тем самым упрощая работу. Кроме того, функции одного контроллера для нескольких беспилотных летательных аппаратов, нескольких контроллеров для одного беспилотного летательного аппарата и нескольких контроллеров для нескольких беспилотных летательных аппаратов можно удобно реализовать с помощью гибкой организации сети. Таким образом, можно решить проблему низкого качества связи, вызванную препятствием между беспилотным летательным аппаратом и контроллером.
Как показано на фиг. 1, система связи для беспилотного летательного аппарата, предусмотренная вариантом осуществления настоящего раскрытия, включает в себя по меньшей мере один контроллер, по меньшей мере один беспилотный летательный аппарат и сетевое устройство. По меньшей мере один контроллер, по меньшей мере один беспилотный летательный аппарат и сотовое устройство служат в качестве сотовых узлов, соответственно, и сотовые узлы обмениваются данными друг с другом по меньшей мере через сотовую сеть в виде беспроводной сети. Контроллер используется для отправки управляющего сигнала для управления беспилотным летательным аппаратом или получения данных обратной связи беспилотного летательного аппарата и обработки данных обратной связи. Сотовое устройство используется для пересылки управляющего сигнала или данных обратной связи. Сотовым устройством может быть устройство, которое поддерживает функцию сотовой связи.
При необходимости сотовое устройство включает в себя по меньшей мере одно из: беспилотного летательного аппарата, контроллера, ретранслятора и базовой станции, работающей в режиме кинематики реального времени (RTK). Базовая станция RTK имеет функции широковещательной передачи вспомогательной информации для высокоточного позиционирования, маршрутизации и пересылки, а также может одновременно использоваться в качестве ретранслятора. На практике, так как базовая станция RTK устанавливается на большой высоте, базовая станция RTK обычно может использоваться в качестве ретранслятора. Когда сотовым устройством является базовая станция RTK, по сравнению с другими сотовыми устройствами базовая станция RTK может принимать спутниковый сигнал, декодировать спутниковый сигнал для выработки информации о результатах измерений и транслировать информацию о результатах измерений в беспилотный летательный аппарат. Беспилотный летательный аппарат может повысить точность позиционирования за счет использования информации об измерениях, отправляемой базовой станцией RTK, тем самым реализуя гибкую связь. Следует отметить, что, помимо функции ретрансляции и пересылки, базовая станция RTK может также напрямую отправлять данные, такие как данные измерений, выработанные самой базовой станцией RTK, в контроллер или беспилотный летательный аппарат. Например, базовая станция RTK напрямую отправляет данные в контроллер, так что контроллер может контролировать состояние базовой станции RTK. В качестве другого примера базовая станция RTK напрямую отправляет данные в беспилотный летательный аппарат для того, чтобы повысить точность навигации беспилотного летательного аппарата. Конечно, базовая станция RTK, как один сотовой узел в сотовой сети, может также отправлять данные в целевой беспилотный летательный аппарат или контроллер через другие сотовые узлы. Другими узлами сотовой сети могут быть контроллеры, беспилотные летательные аппараты, ретрансляторы или другие базовые станции RTK, чтобы увеличить расстояние связи между базовой станцией RTK и целевым беспилотным летательным аппаратом или контроллером. Аналогичным образом два вышеупомянутых случая также применимы к любому сотовому узлу в сотовой сети.
В случае автономного полета беспилотных летательных аппаратов, чтобы получить один контроллер для управления несколькими беспилотными летательными аппаратами для достижения высокой эффективности работы, система связи для беспилотного летательного аппарата должна поддерживать связь по принципу "один со многими". Для достижения сложного и точного управления в некоторых случаях требуется несколько контроллеров для управления одним и тем же беспилотным летательным аппаратом. Например, некоторые контроллеры управляют углом тангажа в полете, и некоторые контроллеры управляют датчиками для сбора данных. Таким образом, система связи для беспилотного летательного аппарата должна поддерживать связь по принципу "многие с одним". В качестве другого примера, в некоторых случаях для управления несколькими беспилотными летательными аппаратами требуется несколько контроллеров, поэтому требуется, чтобы система связи для беспилотного летательного аппарата поддерживала связь по принципу "многие со многими". В технических решениях, предусмотренных вариантами осуществления настоящего раскрытия, система связи для беспилотного летательного аппарата включает в себя по меньшей мере один контроллер, по меньшей мере один беспилотный летательный аппарат и сетевое устройство, и по меньшей мере один контроллер, по меньшей мере один беспилотный летательный аппарат и сотовое устройство обмениваются данными через сотовую сеть. Используя гибкость сотовой сети, контроллер, беспилотный летательный аппарат и сотовое устройство могут использоваться в качестве сотовых узлов, соответственно. Таким образом, беспилотный летательный аппарат, контроллер или сетевое устройство можно легко добавить или исключить для того, чтобы реализовать функции одного контроллера для нескольких беспилотных летательных аппаратов, нескольких контроллеров для одного пилотируемого летательного аппарата и нескольких контроллеров для нескольких беспилотных летательных аппаратов.
В родственных технологиях, когда необходимо добавить выделенное ретрансляционное устройство, обычно требуется операция конфигурирования, и использование выделенного ретрансляционного устройства затруднительно сразу после включения питания. Таким образом, сотовое устройство, предусмотренное в вариантах осуществления настоящего раскрытия, включает в себя по меньшей мере одно из устройств, имеющих функцию сотовой связи, такое как контроллер, беспилотный летательный аппарат, базовая станция RTK и ретранслятор. Когда необходимо добавить сотовое устройство, можно избежать трудоемкого этапа, такого как конфигурирование, и сотовое устройство можно использовать сразу после включения питания, чтобы оно было удобным для пользователя и повысило эффективность использования.
В родственных технологиях, чтобы поддерживать связь на большом расстоянии, требуется, чтобы антенна контроллера имела большой коэффициент усиления. Таким образом, требуется, чтобы длина антенны была согласована с длиной волны несущей, и, следовательно, антенна должна быть больше по объему или длине и в то же время иметь подходящую форму. Тем не менее, контроллер обычно бывает портативным. Например, так как портативный пульт дистанционного управления имеет ограничения по форме и объему антенны, портативный пульт дистанционного управления не может использовать более эффективную антенну. Более того, когда расстояние между портативным пультом дистанционного управления и беспилотным летательным аппаратом является относительно большим, мощность передачи пульта дистанционного управления является относительно большой, что сразу же приводит проблему короткого срока эксплуатации. Система беспроводной связи, предусмотренная вариантами осуществления настоящего раскрытия, может пересылать данные связи между контроллером и беспилотным летательным аппаратом через сотовое устройство. Когда расстояние между контроллером и беспилотным летательным аппаратом является большим, контроллер может обмениваться данными с сетевым устройством, что позволяет снизить энергопотребление контроллера, увеличить время автономной работы и уменьшить коэффициент усиления контроллера, тем самым снижая требования к объему контроллера и емкости аккумуляторной батареи. Таким образом, согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия в режиме реализации мощность передачи различных типов сотовых узлов может быть разной. При необходимости мощность передачи контроллера меньше, чем первое установленное пороговое значение мощности, мощность передачи беспилотного летательного аппарата и/или сотового устройства больше, чем второе установленное пороговое значение мощности, и первое установленное пороговое значение мощности меньше, чем второе установленное пороговое значение мощности. Следует отметить, что первое установленное пороговое значение мощности и второе установленное пороговое значение мощности могут быть установлены в соответствии с фактическими потребностями, а не с фиксированными значениями. Другими словами, мощность передачи контроллера может быть небольшой, в то время как мощность передачи сотового устройства или беспилотного летательного аппарата может быть большой. Контроллер и сотовое устройство, такие как базовая станция RTK и ретранслятор, образуют первую линию связи с перескоком, и расстояние связи может быть небольшим. Сотовое устройство и беспилотный летательный аппарат образуют вторую линию связи с перескоком, и расстояние связи может быть большим из-за большой мощности передачи. Таким образом, используя характеристики сотовой сети, удаленный контроллер может использовать сотовое устройство в качестве ретрансляционного узла для связи с беспилотным летательным аппаратом на большом расстоянии.
В большинстве случаев мощность передачи сетевых узлов определяет расстояния связи между сетевыми узлами Ретрансляционный узел может быть добавлен вместо увеличения мощности передачи, тем самым облегчая выполнение операций и решая проблему удобства увеличения расстояний связи. Например, каждая линия связи может достигать расстояния связи 1 км, так что N скачков могут достигать расстояния связи N*1 км. Каждое сотовое устройство может использоваться как ретрансляционный узел, и выделенное ретрансляционное устройство не требуется.
В родственных технологиях для достижения лучшей связи между контроллером и беспилотным летательным аппаратом необходимо строго контролировать направление антенного устройства контроллера, что требует более высоких требований к рабочему положению. Варианты осуществления настоящего раскрытия предусматривают сотовое устройство, и узлы устройства обмениваются данными через сотовую сеть. Контроллер и беспилотный летательный аппарат могут обмениваться данными через сотовое устройство, и соответствующий путь связи может быть выбран с помощью механизма сотовой сети. Таким образом, направление антенного устройства контроллера не требуется, и рабочее положение может быть также выбрано в соответствии с комфортом пользователя, чтобы облегчить работу пользователя. В режиме реализации согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия антенные устройства различных типов сотовых узлов являются разными. При необходимости коэффициент усиления антенного устройства контроллера меньше, чем первое установленное значение коэффициента усиления, коэффициент усиления антенного устройства беспилотного летательного аппарата и/или сотового устройства больше, чем второе установленное значение коэффициента усиления, и первое установленное значение коэффициента усиления меньше, чем второе установленное значение коэффициента усиления. Следует отметить, что первое установленное значение коэффициента усиления и второе установленное значение коэффициента усиления могут быть установлены в соответствии с конкретными требованиями. При необходимости антенное устройство контроллера представляет собой всенаправленную антенну. Антенное устройство контроллера может иметь меньший коэффициент усиления. Так как требования к углам возвышения антенных устройств беспилотного летательного аппарата и сотового устройства не являются строгими, антенные устройства беспилотного летательного аппарата и сотовое устройство могут иметь более высокий коэффициент усиления и, следовательно, относительно большое расстояние связи между беспилотным летательным аппаратом и сетевым устройством, таким как базовая станция RTK или ретранслятор. Таким образом, за счет управления антенными устройствами сотовых узлов и уменьшения ограничения на коэффициент усиления антенных устройств дизайн антенн в большей степени соответствует общим требованиям к внешнему виду и конструкции. Кроме того, снижаются затраты на изготовление антенного устройства контроллера и стоимость системы связи для беспилотного летательного аппарата.
В родственных технологиях система связи для беспилотного летательного аппарата представляет собой звездообразную сеть с контроллером в качестве центрального пункта. То есть контроллер обменивается данными с несколькими беспилотными летательными аппаратами, соответственно, или контроллер обменивается данными с несколькими беспилотными летательными аппаратами через главный контроллер. Однако, когда система связи беспилотных летательных аппаратов применяется в соответствующих технологиях, при наличии препятствия между контроллером и беспилотным летательным аппаратом может ухудшиться качество связи между контроллером и беспилотным летательным аппаратом. Таким образом, варианты осуществления настоящего раскрытия предусматривают сотовое устройство, и сотовое устройство, контроллер и беспилотный летательный аппарат обмениваются данными через сотовую сеть. Когда между контроллером и беспилотным летательным аппаратом имеется препятствие, контроллер и беспилотный летательный аппарат могут косвенно обмениваться данными через сетевое устройство. В сотовой сети, включающей в себя контроллер, беспилотный летательный аппарат и сотовое устройство, каждый узел устройства может также автоматически выбирать путь связи, тем самым избегая препятствий для пересылки данных для реализации связи между контроллером и беспилотным летательным аппаратом. Таким образом, технические решения, предусмотренные вариантами осуществления настоящего раскрытия, позволяют решить проблему плохого качества связи, вызванную препятствием между контроллером и беспилотным летательным аппаратом.
В частности, контроллер может выбрать соответствующий путь, используя алгоритм обнаружения пути. Например, когда контроллер не может обнаружить конкретный сигнал беспилотного летательного аппарата или обнаруженный конкретный сигнал меньше определенного порогового значения мощности, контроллер запрашивает соседний узел относительно того, может ли соседний узел обмениваться данными с целевым беспилотным летательным аппаратом и т.д. Если сеть развернута правильно, контроллер может найти подходящий путь для связи с беспилотным летательным аппаратом. Например, если между контроллером и беспилотным летательным аппаратом имеется препятствие, контроллер может не обмениваться данными напрямую с беспилотным летательным аппаратом, и контроллер может косвенно обмениваться данными с целевым беспилотным летательным аппаратом через соседний узел A (то есть соседний сетевой узел A). Контроллер и соседний узел A образуют первую линию связь с перескоком, и соседний узел A и беспилотный летательный аппарат образуют вторую линию связь с перескоком. Аналогичным образом, если беспилотный летательный аппарат передает данные по каналу обратной связи в контроллер, способ определения пути связи может быть таким же, как способ определения пути связи контроллером. В вариантах осуществления настоящего раскрытия сотовая сеть может также называться многоскачковой сетью с гибкой сетевой архитектурой и такими характеристиками, как самопознающая, самоорганизующаяся сеть и автоматическая маршрутизация. Таким образом, сотовая сеть удобна в использовании, и устройство может быть легко добавлено в сотовую сеть или исключено из нее. Контроллер может быть наземным устройством управления в виде наземной станции, пульта дистанционного управления, смартфона, клипсы-держателя и т.д.
В режиме реализации согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия высоты сетевых узлов при необходимости являются разными. Когда между контроллером и беспилотным летательным аппаратом имеется препятствие, высота сотового устройства больше, чем высота препятствия. Так как между контроллером и беспилотным летательным аппаратом имеется препятствие, и высота сотового устройства больше, чем высота препятствия, можно избежать проблемы влияния на связь между контроллером и сотовым устройством и на связь между сотовым устройством и беспилотным летательным аппаратом. Таким образом, решена проблема, связанная с ухудшением качества связи при наличии препятствия между контроллером и беспилотным летательным аппаратом.
При необходимости контроллер обычно устанавливается на земле и легко блокируется препятствиями. Сотовое устройство, такое как базовая станция RTK или другие сотовые устройства, может быть установлено на большой высоте. Например, высота сотового устройства может быть увеличена с помощью кронштейна. Во время работы беспилотный летательный аппарат находится над посевами, и высота беспилотного летательного аппарата является также большой. Таким образом, сотовое устройство и беспилотный летательный аппарат имеют большую высоту, обычно при отсутствии препятствий, и имеют большое расстояние связи. Контроллер, сотовое устройство и беспилотный летательный аппарат обмениваются данными через сотовую сеть. Благодаря характеристикам сотовой сети, контроллер может использовать сотовое устройство в качестве ретрансляционного узла, чтобы обмениваться данными с беспилотным летательным аппаратом на большом расстоянии. Аналогичным образом контроллер может использовать другое сотовое устройство в качестве ретрансляционного узла и использовать характеристику высоты сотового устройства для связи с беспилотным летательным аппаратом на большом расстоянии. Если беспилотный летательный аппарат используется в качестве ретрансляционного узла, беспилотный летательный аппарат может долететь до места, где беспилотный летательный аппарат может обойти препятствие. Препятствием может быть склон холма или лес.
В режиме реализации согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия, как показано на фиг. 1, при необходимости количество по меньшей мере одного контроллера равно по меньшей мере двум, и количество по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата равно по меньшей мере двум. Сотовым устройством может быть базовая станция RTK или ретранслятор. Путем установки количества по меньшей мере одного контроллера равного по меньшей мере двум и количества по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата равного по меньшей мере двум, можно реализовать несколько контроллеров для управления несколькими беспилотными летательными аппаратами.
В режиме реализации согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия, при необходимости количество по меньшей мере одного контроллера равно одному, и количество по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата равно одному. Сотовым устройством может быть базовая станция RTK или ретранслятор. Таким образом, один контроллер может быть реализован для управления одним беспилотным летательным аппаратом. Как показано на фиг. 2 количество контроллеров равно одному, количество беспилотных летательных аппаратов равно одному, количество сотовых устройств равно одному. Сотовым устройством может быть базовая станция RTK или ретранслятор. Контроллер, сотовое устройство и беспилотный летательный аппарат обмениваются данными через сотовую сеть. Контроллер и беспилотный летательный аппарат могут напрямую обмениваться данными друг с другом, или контроллер и беспилотный летательный аппарат могут обмениваться данными друг с другом с использованием сотового устройства, такого как базовая станция RTK или ретранслятор, в качестве ретрансляционного узла.
В режиме реализации согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия, при необходимости количество по меньшей мере одного контроллера равно одному, и количество по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата равно по меньшей мере двум. Сотовым устройством может быть базовая станция RTK или ретранслятор. Таким образом, один контроллер может быть реализован для управления несколькими беспилотными летательными аппаратами. Как показано на фиг. 3, количество контроллеров равно одному, и количество беспилотных летательных аппаратов равно по меньшей мере двум. Сотовым устройством может быть базовая станция RTK или ретранслятор. Контроллер может напрямую обмениваться данными с каждым беспилотным летательным аппаратом для управления управляемым устройством, например, облачной платформой, на беспилотном летательном аппарате. При необходимости контроллер может косвенно обмениваться данными с беспилотным летательным аппаратом, используя базовую станцию RTK или ретранслятор в качестве ретрансляционного узла.
В режиме реализации согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия, при необходимости количество по меньшей мере одного контроллера равно по меньшей мере двум, и количество по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата равно одному. Сотовым устройством может быть базовая станция RTK или ретранслятор. Таким образом, для управления одним беспилотным летательным аппаратом может быть реализовано несколько контроллеров. Как показано на фиг. 4, количество контроллеров равно по меньшей мере двум, количество беспилотных летательных аппаратов равно одному, количество сотовых устройств равно одному. Сотовым устройством может быть базовая станция RTK или ретранслятор. Несколько контроллеров могут напрямую обмениваться данными с беспилотным летательным аппаратом для управления управляемым устройством, например облачной платформой, на беспилотном летательном аппарате. При необходимости несколько контроллеров могут косвенно обмениваться данными с беспилотным летательным аппаратом, используя базовую станцию RTK или ретранслятор в качестве ретрансляционного узла.
В режиме реализации согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия система беспроводной связи может применяться в сценарии ретрансляции с двумя ретрансляторами. Как показано на фиг. 5, при необходимости сотовым устройством может быть базовая станция RTK или ретранслятор. Контроллер может косвенно обмениваться данными с беспилотными летательными аппаратами, используя базовую станцию RTK или выделенный ретранслятор в качестве ретрансляционного узла. Беспилотные летательные аппараты, сотовое устройство и контроллер обмениваются данными через сотовую сеть, то есть узлы устройств образуют в чистом виде сотовую сеть. Каждое устройство на фиг. 5 может быть узлом сети, и между узлами сети существует одноранговая связь. Каждый узел сети может напрямую обмениваться данными с соседним узлом. Находясь в определенной зоне покрытия, все узлы сотовой сети могут также быть соединены в виде односкачковой, то есть прямой связи. При отсутствии условий односкачкового соединения, может быть сформирована сотовая многоскачковая сеть.
В режиме реализации согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия система беспроводной связи при необходимости может применяться в сценарии многоскачковой ретрансляции. При необходимости количество по меньшей мере одного контроллера равно одному, количество по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата равно одному, и количество сотовых устройств равно по меньшей мере трем. Например, как показано на фиг. 6, n ретрансляционных узлов развернуты в системе беспроводной связи. То есть n ретрансляционных узлов могут быть сотовыми устройствами с функцией ретрансляции. Сотовые устройства могут быть устройствами с функцией, реализующей маршрутизацию и пересылку данных. Сотовыми устройствами могут быть контроллеры, беспилотные летательные аппараты, базовые станции RTK или ретрансляторы. Контроллер, беспилотный летательный аппарат и сотовые устройства могут использоваться в качестве узлов устройств, и узлы устройств обмениваются данными друг с другом через сотовую сеть. Когда позиция беспилотного летательного аппарата изменяется с позиции 0 на позицию m, механизм маршрутизации сотовой сети может выбрать соответствующий ретрансляционный узел и соответствующий канал связи, чтобы значительно расширить зону покрытия беспроводного сигнала. Например, когда беспилотный летательный аппарат находится в позиции 0, контроллер может напрямую обмениваться данными с беспилотным летательным аппаратом. Когда беспилотный летательный аппарат находится в позиции 1, контроллер может косвенно обмениваться данными с беспилотным летательным аппаратом через сетевое устройство 1. Когда беспилотный летательный аппарат находится в позиции 2, контроллер и беспилотный летательный аппарат могут поочередно обмениваться данными друг с другом через сотовое устройство 1 и сотовое устройство 2. При необходимости, как показано на фиг. 7, сотовое устройство 1 может быть базовой станцией RTK, сотовое устройство 2 может быть ретранслятором, и сотовое устройство 3 может быть беспилотным летательным аппаратом.
В режиме реализации согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия, при необходимости по меньшей мере одно из: беспилотного летательного аппарата, контроллера и сотового устройства является устройством с функцией сетевого транзитного соединения. Устройство с функцией сетевого транзитного соединения выполнено с возможностью приема запроса доступа из другого устройства и доступа к серверу в соответствии с запросом доступа, и пересылки данных обратной связи сервера в другое устройство. Другим устройством может быть любое устройство в системе, за исключением устройства с функцией сотовой связи. При необходимости в качестве примера приведено сотовое устройство, являющееся устройством с функцией сетевого транзитного соединения. Как показано на фиг. 8, устройство с функцией сетевого транзитного соединения не только поддерживает функцию сотовой связи, но также имеет транзитную линию связи. Транзитная линия связи может быть проводной транзитной линией связи или беспроводной транзитной линией связи, такой как сеть беспроводной связи 4G и сеть асимметричной цифровой абонентской линии (ADSL). Устройство выполнено с возможностью приема запроса доступа от контроллеров или беспилотных летательных аппаратов, доступа к серверу в соответствии с запросом доступа и пересылки данных по каналу обратной связи с помощью сервера в контроллеры или беспилотные летательные аппараты. Сервер может быть облачным сервером или другими серверами. Устройство может получить доступ к Интернету или выделенной частной облачной сети через транзитную линию связи, и другие сотовые узлы могут косвенно получить доступ к Интернету или частной облачной сети через устройство с функцией транзитного соединения
При необходимости, как показано на фиг. 9, устройство с функцией сетевого транзитного соединения включает в себя модуль сотовой сети, шлюз и модуль транзитной линии связи (модуль портала). Модуль транзитной линии связи может включать транзитную линию связи. Транзитная линия связи может быть проводной или беспроводной транзитной линией связи, например, сетью беспроводной связи 4G и сетью без ADSL и т.д. Шлюз выполнен с возможностью маршрутизации и пересылки данных между модулем сотовой сети и модулем транзитной линии связи, чтобы реализовать преобразование данных между сотовой сетью и облачной сетью.
По меньшей мере одно из: беспилотного летательного аппарата, контроллера и сотового устройства является устройством с функцией сетевого транзитного соединения, то есть может также включать в себя шлюз и модуль транзитного соединения в дополнение к функции сотовой связи. Другие устройства могут иметь двунаправленный доступ к облачной сети через устройство с функцией транзитного соединения. Таким образом, установив по меньшей мере одно из: сотового устройства, контроллера и беспилотного летательного аппарата в качестве устройства с функцией транзитного соединения и устройства с функцией транзитного соединения, которое обменивается данными с другими устройствами через сотовую сеть, другие узлы устройства могут получить доступ сеть через устройство с функцией транзитного соединения для удобного получения дополнительной информации из Интернета. Повышается удобство и универсальность системы беспроводной связи, и рабочий параметр и рабочий статус могут быть получены с сервера и отправлены в контроллер. Кроме того, может быть реализован удаленный контроль системы управления беспилотным летательным аппаратом.
Система связи для беспилотного летательного аппарата предусмотрена вариантами осуществления настоящего раскрытия. Система включает в себя по меньшей мере один контроллер, по меньшей мере один беспилотный летательный аппарат и другое устройство. Контроллер обменивается данными с другим устройством через сотовую сеть, и другое устройство и по меньшей мере один беспилотный летательный аппарат образуют звездообразную сеть. При необходимости другое устройство может включать в себя по меньшей мере одно из: базовой станции RTK, беспилотного летательного аппарата, ретранслятора и контроллера. При необходимости другое устройство может быть устройством с функцией сотовой сети и функцией точки доступа. Беспилотный летательный аппарат имеет функцию станции.
В вариантах осуществления настоящего раскрытия функция ретрансляции и пересылки некоторых устройств может быть при необходимости ограничена. В режиме реализации согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия, при необходимости количество контроллеров равно одному, количество беспилотных летательных аппаратов равно по меньшей мере двум, и количество других устройств равно одному. При необходимости, как показано на фиг. 10, количество контроллеров равно одному, количество беспилотных летательных аппаратов равно по меньшей мере двум, и остальные устройства включают в себя базовую станцию RTK. Контроллер и базовая станция RTK могут обмениваться данными через сотовую сеть. Базовая станция RTK и беспилотные летательные аппараты могут обмениваться данными через звездообразную сеть. В настоящее время функция ретрансляции и пересылки для беспилотных летательных аппаратов ограничена. Базовая станция RTK не только выполняет функцию сотовой сети, но также имеет функцию точки доступа (AP). Базовая станция RTK может использовать технологии, относящиеся к семейству протоколов 802.11, для связи с контроллером. Используя функцию AP базовой станции RTK, проводная сеть может быть преобразована в беспроводной сигнал WiFi для подключения контроллера или беспилотных летательных аппаратов и других устройств. Беспилотные летательные аппараты могут иметь функцию станции. Все беспилотные летательные аппараты образуют звездную сеть с центром в базовой станции RTK или ретрансляторе. Контроллер косвенно обменивается данными через базовую станцию RTK или ретранслятор.
Звездообразная сеть формируется с использованием центрального устройства для соединения множества точек, то есть каждое устройство в сети соединяется с центральным устройством для формирования звездообразной сети. AP является создателем беспроводной сети и может быть центральным узлом беспроводной сети. STA относится к станции. Каждое устройство, подключенное к беспроводной сети, можно называть станцией.
Когда количество сотовых узлов становится большим, может увеличиться сложность сети, и может также увеличиться энергопотребление, тем самым снижая производительность сети. Устройство, расположенное на критическом пути, может быть оснащено функцией сотовой связи, и ключевое устройство с функцией сотовой сети считается центральным устройством. Центральное устройство и устройства, расположенные на некритических путях, образуют звездообразную сеть для достижения более разумной сетевой архитектуры и повышения производительности сети. Другими словами, используя гибридную сеть (сотовую сеть и звездообразную сеть) между контроллером, другими устройствами и беспилотными летательными аппаратами, можно повысить производительность сети и эффективность передачи данных.
В вариантах осуществления настоящего раскрытия система беспроводной связи может также включать в себя стороннее устройство с функцией сотовой связи. Стороннее устройство, контроллер и другие устройства обмениваются данными через сотовую сеть. Как показано на фиг. 11, при необходимости количество контроллеров равно одному, количество беспилотных летательных аппаратов кратно, и другие устройства могут быть базовой станцией RTK. Стороннее устройство, контроллер и базовая станция RTK обмениваются данными друг с другом через сотовую сеть, и базовая станция RTK и беспилотные летательные аппараты обмениваются данными через звездообразную сеть. При необходимости стороннее устройство может быть геодезическим и картографическим устройством. Например, геодезическое и картографическое устройство может измерять сельскохозяйственные угодья и т.д., и геодезическое и картографическое устройство, контроллер и беспилотные летательные аппараты могут взаимодействовать друг с другом.
Следует отметить, что вариант осуществления настоящего раскрытия, показанный на фиг. 11 в качестве примера, иллюстрирует режим связи между сторонним устройством, контроллером, сетевым устройством и беспилотными летательными аппаратами. Однако режим связи между сторонним устройством, контроллером, сотовым устройством и беспилотными летательными аппаратами не ограничивается режимом связи, показанным на фиг. 11. Стороннее устройство, контроллер, сотовое устройство и беспилотные летательные аппараты могут также обмениваться данными друг с другом через сотовую сеть.
Способ связи для беспилотного летательного аппарата, предусмотренный вариантами осуществления настоящего раскрытия, включает в себя: отправку, контроллером, управляющего сигнала для управления беспилотным летательным аппаратом через сотовую сеть или прием, контроллером, данных обратной связи беспилотного летательного аппарата через сотовую сеть и обработку данных обратной связи.
В результате контроллер может отправлять управляющий сигнал или принимать данные через сотовую сеть и гибко объединяться в сеть с другими устройствами, чтобы обеспечить систему связи для реализации функций одного контроллера для нескольких беспилотных летательных аппаратов и нескольких контроллеров для одного беспилотного летательного аппарата.
Способ связи для беспилотного летательного аппарата, предусмотренный вариантами осуществления настоящего раскрытия, включает в себя: прием, сотовым устройством, через сотовую сеть, управляющего сигнала, отправленного контроллером, и пересылку управляющего сигнала в беспилотный летательный аппарат; или прием, сотовым устройством, через сотовую сеть, данных обратной связи, отправленных беспилотным летательным аппаратом, и пересылку данных обратной связи в контроллер.
В результате сотовое устройство реализует пересылку управляющего сигнала или данных через сотовую сеть. Расстояние связи между контроллером и беспилотным летательным аппаратом увеличивается, мощность передачи контроллера снижается, время работы контроллера увеличивается, и требования к выравниванию антенны снижаются. Таким образом, упрощается работа, может быть решена проблема низкого качества связи, вызванная препятствием между беспилотным летательным аппаратом и контроллером, и проблема неудобного увеличения расстояния связи.
Способ связи для беспилотного летательного аппарата, предусмотренный вариантами осуществления настоящего раскрытия, включает в себя: прием, беспилотным летательным аппаратом, через сотовую сеть управляющего сигнала, пересылаемого сотовым устройством, и выполнение соответствующей операции в соответствии с управляющим сигналом; или отправку, беспилотным летательным аппаратом, данных обратной связи через сотовую сеть.
В результате беспилотный летательный аппарат принимает управляющий сигнал или отправляет данные через сотовую сеть и гибко объединяется в сеть с другими устройствами, чтобы облегчить систему связи для реализации функций одного контроллера для нескольких беспилотных летательных аппаратов и нескольких контроллеров в одном беспилотном летательном аппарате.
На фиг. 12 показана блок-схема последовательности операций способа связи для беспилотного летательного аппарата согласно варианту осуществления настоящего раскрытия. Способ может применяться в системе связи для беспилотного летательного аппарата, предусмотренной вариантами осуществления настоящего раскрытия. Система связи для беспилотного летательного аппарата включает в себя по меньшей мере один контроллер, по меньшей мере один беспилотный летательный аппарат и сетевое устройство. Как показано на фиг. 12, способ связи, предусмотренный вариантами осуществления настоящего раскрытия, включает в себя следующие этапы.
Этап 110: отправка, контроллером, управляющего сигнала для управления беспилотным летательным аппаратом или прием данных обратной связи беспилотного летательного аппарата и обработка данных обратной связи.
Этап 120: пересылка, сетевым устройством, управляющего сигнала или данных обратной связи.
Этап 130: прием, беспилотным летательным аппаратом, управляющего сигнала, пересылаемого сетевым устройством, и выполнение соответствующей операции в соответствии с управляющим сигналом или отправка данных обратной связи. Контроллер, беспилотный летательный аппарат и сотовое устройство служат в качестве сотовых узлов, соответственно, и сотовые узлы обмениваются данными друг с другом через сотовую сеть в форме беспроводной сети.
При необходимости сотовое устройство включает в себя по меньшей мере одно из: базовой станции RTK, беспилотного летательного аппарата, ретранслятора и контроллера.
При необходимости значения мощности передачи разных типов узлов сети являются разными.
При необходимости мощность передачи контроллера меньше, чем первое установленное пороговое значение мощности, мощность передачи беспилотного летательного аппарата и/или сотового устройства больше, чем второе установленное пороговое значение мощности, и первое установленное пороговое значение мощности меньше, чем второе установленное пороговое значение мощности.
При необходимости высота узлов сети является разной.
При необходимости, когда имеется препятствие между контроллером и беспилотным летательным аппаратом, высота сотового устройства больше, чем высота препятствия.
При необходимости антенные устройства разных типов узлов сети являются разными.
При необходимости коэффициент усиления антенного устройства контроллера меньше, чем первое установленное значение коэффициента усиления, коэффициент усиления антенного устройства беспилотного летательного аппарата и/или сотового устройства больше, чем второе установленное значение коэффициента усиления, и первое установленное значение коэффициента усиления меньше, чем второе установленное значение коэффициента усиления.
При необходимости антенное устройство контроллера представляет собой всенаправленную антенну.
При необходимости количество по меньшей мере одного контроллера равно одному, количество по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата равно одному, и сотовое устройство включает в себя базовую станцию RTK или ретранслятор.
При необходимости количество по меньшей мере одного контроллера равно одному, количество по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата равно по меньшей мере двум, и сотовое устройство включает в себя базовую станцию RTK или ретранслятор.
При необходимости количество по меньшей мере одного контроллера равно по меньшей мере двум, количество по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата равно одному, и сотовое устройство включает в себя базовую станцию RTK или ретранслятор.
При необходимости количество по меньшей мере одного контроллера равно по меньшей мере двум, количество по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата равно по меньшей мере двум, и сотовое устройство включает в себя базовую станцию RTK или ретранслятор.
При необходимости количество по меньшей мере одного контроллера равно одному, количество по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата равно одному, и количество сотовых устройств равно по меньшей мере трем.
При необходимости сотовое устройство включает в себя базовую станцию RTK, ретранслятор и беспилотный летательный аппарат.
При необходимости по меньшей мере одно из по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата по меньшей мере одного контроллера и сотового устройства является устройством с функцией сетевого транзитного соединения.
Устройство с функцией сетевого транзитного соединения выполнено с возможностью приема запроса доступа из другого устройства и доступа к серверу в соответствии с запросом доступа и пересылки данных обратной связи сервера в другое устройство, и это другое устройство включает в себя любое устройство системы, за исключением устройства с функцией сетевого транзитного соединения.
При необходимости устройство с функцией сетевого транзитного соединения включает в себя модуль сотовой сети, шлюз и модуль транзитного соединения.
Модуль транзитной линии связи включает в себя транзитную линию связи.
Шлюз выполнен с возможностью маршрутизации и пересылки данных между сотовым сетевым модулем и модулем обратной связи.
При необходимости количество по меньшей мере одного контроллера равно по меньшей мере двум, количество по меньшей мере одного беспилотного летательного аппарата равно по меньшей мере двум, и сотовое устройство включает в себя устройство с функцией сетевого транзитного соединения.
На основе вариантов осуществления, упомянутых выше, способ может дополнительно включать следующие этапы:
удаление сетевым узлом информации о маршрутизации соседнего узла, когда сотовый узел не может обнаружить установленный сигнал, отправленный соседним узлом, при этом соседний узел относится к узлу, который напрямую обменивается данными с сетевым узлом; установление, с помощью сетевого узла, линии связи с целевым устройством и добавление информации о маршрутизации целевого устройства, если сотовый сети обнаруживает сигнал измерения, отправленный целевым устройством.
Отказ сетевого узла в обнаружении соседнего узла может быть вызван тем фактом, что соседний узел выполнил задачу, или исчерпана мощность, или другими ситуациями.
Таким образом, за счет добавления информации о маршрутизации вновь добавленного устройства может быть реализована взаимная связь между вновь добавленным устройством и исходным устройством. Удаление информации о маршрутизации устройства не влияет на взаимную связь между остальными устройствами.
В технических решениях, предусмотренных вариантами осуществления настоящего раскрытия, посредством объединения беспилотного летательного аппарата, контроллера и сотового устройства в сотовую сеть, беспилотный летательный аппарат, контроллер и сотовое устройство обмениваются данными через сотовую сеть, мощность передачи контроллера снижается, время работы контроллера увеличивается, и снижаются требования к выравниванию антенны. Таким образом, упрощается работа, тем самым позволяя системе связи реализовать функций одного контроллера для нескольких беспилотных летательных аппаратов и нескольких контроллеров для одного беспилотного летательного аппарата. Могут быть решены проблема плохого качества связи, вызванная препятствием между беспилотным летательным аппаратом и контроллером, и проблема неудобного увеличения расстояния связи.