CN105007115B - 无人直升机中继数据链系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人直升机中继数据链系统，包括中继无人机模块、基站模块、地面站模块、遥控器模块、无线发送模块、无线接收模块、中继无人机主控制器模块和目标无人机主控制器模块；本发明还公开了一种控制无人直升机中继数据链系统的控制方法，包括以下步骤：1、地面站模块输出控制器的参数通过UDP网络协议传输给基站模块；2、基站模块将采集到的飞控数据和任务数据封装在一个数据帧中；3、分别提取出数据部分中的飞控数据和任务数据；4、比较数据帧的目的地址与无人机的本地地址；5、采集传感器数据；6、基站模块接收到下行的数据包后，转发给地面站模块。具有通信成本低、传输效率高、通用性强等优点。

Description

无人直升机中继数据链系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种无人机数据通信技术域，尤其特别设计一种无人直升机中继数据链系统及其控制方法，本发明适用于一种利用可移动的低成本的中继平台来实现目标无人机与地面站模块之间超视距范围的无线数据传输方案。

背景技术

无人直升机是一种基于无线遥控系统或者自动控制系统来完成自主飞行的飞行器，与载人飞机相比，无人直升机具有体积小、成本低、重量轻、方便操作控制、飞行灵活等很多优点，并且能适应许多载人飞机不能适应的恶劣环境，能够代替人工执行高危险、高辐射地区的任务，各行各业都有其应用的涉及，因此，近年来许多主流国家都在重点研究无人直升机系统。随着无人直升机技术的快速发展，如何实现无人直升机与地面之间实时、准确的数据交换已成为无人直升机自主系统设计中的关键问题。

数据链技术是一种传输速率快、误码率低、抗干扰能力强等诸多优点的数据传输技术。用在无人机通信系统中可以达到安全、可靠的效果，是以后无人通信技术的发展趋势。作为无人直升机的重要组成部分之一，无人直升机数据链系统主要负责飞机与地面设施之间的通信，是地面人工或者监控室控制飞机的唯一通路，其性能好坏直接关系到无人直升机系统的安全性。随着无线网络技术和无线通信技术的迅速发展，无人机数据传输的性能也在快速提升，但是目前还普遍存在以下局限因素：首先是数据可靠性的问题，无人直升机的控制编码数据很容易受到电磁环境的干扰，很难稳定可靠的传输数据；其次是传输效率较低，由于硬件一旦确定，在一次飞行的过程中不能再次改变，无人直升机传输数据的工作频率和带宽采用预分配的方式，这就导致无人直升机会长期占用固定的资源，通信信道利用率过低；最后是传输距离受到了限制，目前很多无人机与地面的通信采用的是WiFi无线网络，WiFi传输数据量很大，可以传输实时数据和实时图像，使用高增益的定向天线可以扩大通信范围，但是采用WiFi传输有几个明显的缺点，第一是传输距离收到了很大限制，使用WiFi组网不仅仅成本很高，从本质上也改变不了距离的限制，第二是使用定向天线无人机的通信范围是受到天线的限制的，这是一种缩小范围来扩大距离的方法。

无人直升机超视距通信一直是现在的难题，目前可以采用的方案有几个，例如租用电信运营商的公网或者使用卫星或者采用基于短波等低数据率的中继通信技术。前者不仅由于造价成本过高，而且电信运营商的网络覆盖率和网络质量得不到可靠的保障，在无人机系统中使用会有很大的不便，使用卫星不仅仅成本过高，而且会由于目前卫星通信可能会对卫星其他的功能造成影响，单单采用基于短波的中继通信技术，由于中继系统的复杂性，若要实现较长的飞行距离，则不仅成本高昂，而且多路中继必会减弱地面站模块发出的信号强度。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，公开一种无人直升机中继数据链系统，该无人直升机中继数据链系统的复杂性低、通用性强。

本发明的另一个目的在于，提供一种控制所述无人直升机中继数据链系统的控制方法，该控制方法的可靠性高。

本发明的首要目的通过以下技术方案实现：

无人直升机中继数据链系统，包括：中继无人机模块、基站模块、地面站模块、遥控器模块、无线发送模块、无线接收模块、无人机主控制器模块以及在基站模块与地面站模块之间、基站模块与遥控器模块之间、基站模块与中继无人机主控制器模块之间、中继无人机主控制器模块与目标无人机主控制器模块之间定义的数据链传输信息标准格式的消息标准和负责链路传输控制的通信协议；

遥控器模块通过2.4G频率的无线收发器与基站模块的第一串口(即串口1)连接，基站模块与地面站模块由各自的无线网卡通过2.4G的无线WIFI路由器相互连接，基站模块的第二串口(即串口0)与无线发送模块通过串口线相连，无线发送模块中的无线电台通过900M的无线信号与无线接收模块相连，无线接收模块通过RS232串口与中继无人机主控制器的串口相连，中继无人机主控制器的串口通过工作频率为900M的无线收发模块与目标无人机主控制器的串口相连；

遥控器模块将无人直升机各通道的手控信号发送给基站模块，基站模块通过第二串口读取遥控器的手控信号，地面站模块将无人直升机控制器的参数与无人直升机的路径规划控制信号发送给基站模块，基站模块通过对手控信号、控制器的参数、路径规划控制信号进行数据处理、融合，对其进行压缩编码，以字节流的形式通过基站模块的第一串口发送给无线发送模块，无线发送模块对数据进行加密，通过900M的无线天线发送出去，中继无人机无线接收模块通过对接收到的加密信息进行解密还原，通过其串口发送给中继无人机。中继无人机主控制器对接收到的信息进行解码，首先判断数据帧的目的地址是否和无人机本地地址一致，如果一致，则将手控信号与控制器的参数和路径规划控制信号分离出来，如果不一致，则将数据帧中继转发给目标无人机模块。

优选的，所述无线传输设备的工作方式、工作时序和各种与传输相关的参数设定，以及在传输延时、丢包和带宽方面的应用层优化方法。

优选的，所述消息标准包括对数据链传输数据的帧结构、数据类型、数据内容、数据发送/接收规则的完整定义，形成标准格式，以便于地面站模块与无人机主控制器的程序生成、解析与处理。

优选的，所述的数据链通信协议详细规定数据的传输时序、传输流程、传输条件及传输控制方式。

优选的，所述无人机主控制器模块包括CPU处理器模块，与CPU处理器连接的传感器单元、电源单元、接口转换单元以及控制电机，构成整个无人机自主飞行的控制系统。

所述中继无人机模块用于对地面站模块发送的数据包进行判断，解析、与转发，使地面站模块与目标无人直升机之间进行通信。所述地面站模块用于对遥控器手控信号、地面站模块发出的控制信号和路径规划控制信号的数据融合、编码和发送、电压保护，以及在传输延时、抑制丢包、网络连接和带宽方面的应用层优化。所述消息标准包括对数据链传输数据的帧结构、数据类型、数据内容、数据发送/接收规则的完整定义，形成标准格式，使发送方和接收方生成、解析与处理。所述的通信协议规定数据的传输时序、传输流程、传输条件以及传输控制方式。所述地面站模块安装有linux操作系统的计算机以及基于linux操作系统的地面站控制平台，所述基于linux操作系统的地面站控制平台用于无人直升机的控制器参数的设定、路径规划控制参数和实时监控。

优选的，还包括供电装置，所述供电装置为两个12V锂电池，根据需要稳压到8V、5V以及3.3V三种电压。

本发明的另一目的通过以下技术方案实现：一种控制所述无人直升机中继数据链系统的控制方法，包括下述步骤：

步骤1、基站模块采集飞控数据和任务数据，飞控数据主要包括手控和自控状态下的各种命令参数，其中手控状态下的各通道控制参数由遥控器输出和地面底面站模块输出，遥控器输出的PPM信号经过内嵌的AVR解码电路处理后通过无线串口传送给基站模块，地面站模块给出控制器的参数通过UDP网络协议传输给基站模块；自控状态下的控制参数和任务数据均由地面站模块给出，通过UDP网络协议传输给基站模块；

步骤2、基站模块将采集到的飞控数据和任务数据封装在一个数据帧中，数据帧中的数据部分为分段结构，前段固定字节为由遥控器输出的飞控数据，后段固定字节为控制器的控制参数和任务数据。采用固定字段的方法方便解析与处理，同时，基站模块负责将该数据帧通过无线射频模块传输给无人机主控制器模块；

步骤3、无人机主控制器模块接收到上行的数据帧后，通过解析算法，分别提取出数据部分中的飞控数据和任务数据，飞控数据用作控制运算，任务数据通过串口输出给机载应用系统；

步骤4、无人机主控制器模块采集各种传感器数据，主要有IMU、电子罗盘、气压计、u-blox的数据，并将这些数据打包成自定义的字符形式数据包，通过全双工无线射频模块传输给基站模块，该数据包含飞机的姿态、位置、速度等各种信息；

步骤5、基站模块接收到下行的数据包后，通过UDP网络协议传输转发给地面站模块，用于显示飞机实时状态，从而进行监控。地面站模块系统是一套带界面的能实时显示飞机状态的应用软件，是基于Linux系统下基于GTK与C语言开发的一套软件系统，包括显示界面，数据处理和数据收发。

优选的，步骤1中，在飞机处于手控状态下，利用遥控器自带的晶振模块和接收机进行手动遥控信号的发送与接收，会导致传输距离受限(通常情况下不超过1km)，并且极易受到外界电磁环境的干扰，因此可靠性极低，针对这一情况，去掉这一不可靠的收发系统，通过在遥控器里内嵌一个AVR单片机，将PPM信号解码后输出给下位机模块，从而将不可靠的手控链路融合到了飞控链路之中，减少一条无线传输链路，并提高了系统可靠性。

优选的，步骤2中，通信数据报文的设计采用点对点协议，数据帧包含起始段、帧头、数据段、帧尾和结束段五部分，具体格式如下：

格式说明：

1、起始段大小占一个字节，由一组二进制序列组成，ASCII显示为“$”，当接收端收到数据，首先检测起始段是否为“$”，如果不是则说明有信息丢失，进行相应处理。结束段大小占两个字节，也由一组二进制序列组成，ASCII对应为“\r\n”，同样接收端检测到该标志位则表示完成该段信息帧的接收，如果没有检测到该标志位则说明没有接收完整，进行相应处理。

2、帧头由分类标志、目的地址和源地址三部分组成。分类标志是为了区别传输信息的内容所设定的，大小为一个字节，高五位为00000，低三位不同的数值代表不同的信息内容：

000表示飞机状态数据；

001表示无人机确认信息；

010表示控制数据；

011表示参数信息；

100表示地面确认信息；

101，110和111作为保留段未使用，如果出现则丢弃该帧数据。

3、目的地址即表示该信息将要发送的节点地址，源地址为发送信息的节点地址。地址大小为一个字节，高四位为0000，低四位区分不同的节点，地址分配方式如下：

0001表示地面站模块1地址；

0010表示地面站模块2地址；

0011表示中继无人机地址；

0100表示目标无人机地址；

1111表示广播地址，无人机同时给两个地面站模块发送数据时，目的地址设为该广播地址；

4、数据段部分为传输的业务数据，根据内容的大小分配不同长度的字节。帧尾则根据数据链网络物理层的校验算法产生一个字节的校验码。

优选的，所述的数据帧格式的编码解码方法，在试验调试阶段，采用面向字节的编码方式，在交付应用阶段，采用面向比特的编码方式。

本发明的原理：本发明通过构建空中部分的上位机系统和地面部分的下位机系统实现了中继链路的多个通信端点处的数据处理、数据编码、数据融合以及数据解析等操作。本发明的中继数据链路系统既保证了对小型无人机导航控制的实时性和可靠性要求，也能满足机载应用系统的需要，具有极大的灵活性，同时具备通信成本低、传输效率高、通用性强等优点。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明构建了基于无人直升机平台的中继数据链系统，实现了无人机远距离飞行过程中数据通过无人机中继平台的稳定可靠传输，具有通信成本低、传输效率高、实时性较好等优点。

2、本发明自主实现多路数据的生成、融合、解析与处理，只利用一个无线信道有效的传输各种数据，提高了信道利用率，节省了通信成本。

3、本发明自主定义了目标无人机、中继无人机与地面站模块之间所传输数据的通用标准格式，提高了互操作性。

4、本发明的无人机中继数据链系统具有极大的灵活性，可以方便的扩展通信容量和机载应用的功能。

附图说明

图1是本发明的系统结构图。

图2是本实施例中使用的无人机处理器结构图。

图3是本实施例中使用的无线射频模块参数配置软件界面图。

图4是本实施例中基站模块数据流图。

图5是本实施例中基站模块子线程pthread_pcm_tid程序流程图。

图6是本实施例中基站模块主线程程序流程图。

图7是本实施例中基站模块主线程点对点数据融合程序流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实施例的基于无人直升机中继数据链路系统的总体架构包括地面系统部分、空中机载系统部分和无线数传设备三个部分，其中前两部分构成多个通信节点。空中部分主要包括中继无人机和目标无人机的自主飞行控制系统、传感器系统、电池及供电系统和机载应用系统，地面部分主要包括地面站模块系统、基站模块数据处理系统和遥控器系统三个部分。

如图2所示，本实施例的无人机主控制器处理器采用ATMEL公司的AT91SAM7SE(512)处理器，最高工作频率可以达到60MHz；该处理器有丰富的外设资源，有2个通用的全双工的同步/异步串行收发器和1个调试串行接口，3个定时器，一个SPI串行接口和TWI接口等。主控制器主要的功能为接收地面信号和对无人机进行自主导航控制，首先通过解析地面上传的控制信息，主控制器实时执行解析的控制信息，若无人机处于手控状态，无人机的运行完全受到地面遥控器的控制，若无人机处于自动控制状态，则无人机根据传感器采集到的信息，在导航规划和控制器的作用下，自动给出舵机的控制信号，无人机在此情况下自主巡航。

主控制器的串行接口USART1经过双通道的RS232芯片AMD3202ARN与无线收发模块的RS232异步串行口进行数据通讯，串口上传输的都是字节流信息，链路数据按传输方向可分为下行数据和上行数据。下行数据为无人机状态信息，包括IMU姿态信息、航向角、经纬高信息、GPS位置和速度等信息，无人机主控制器的处理器在程序中将采集到的各传感器模块数据打包成一个自定义的字符形式数据包，通过串口USART1以中断方式输出，考虑到无线传输模块的带宽限制，以及链路数据的丢包率和传输延时的影响，ARM7主程序中将下行数据频率设定为30HZ，串口波特率设为19200bps，每一个周期内下传的数据包最大字节数为70个字节数据，这对于目前应用来说是足够的，主程序中有严格的针对链路数据的差错处理程序和拥塞避免机制。ARM7的USART1是全双工的，主控制器同样使用中断的方式接收地面传送的上行数据报文，中断处理程序首先检测数据包的字头，接着按字节读取每个数据，读完字尾后即得到一帧完整上行数据，用于飞行控制的数据存入相应的内存缓冲区中，主程序相应的解码函数获得手控状态下各控制通道的PWM值、自控状态下的PID参数及指令、机载应用的任务参数等信息。

本实施例选用DIGI公司的XTEND无线射频模块作为无线传输设备，工作频段为900MHZ，工作方式为全双工，发射功率可调，这里设定为最大发射功率1W，接收灵敏度为-110dBm，连接接口为RS232标准，串口波特率设定为19200bps。在具体应用过程中，为构建实用的轻小型系统，空中机载部分的无线射频模块选择重量轻、体积小的XTEND-OEM模块，其供电电压为5V，输出信号为TTL电平，为解决电平匹配问题，在XTEND-OEM模块与上位机处理器ARM7之间设计MAX232电平转换电路，地面部分选用内置外围接口电路及带有工业外壳的XTEND-PKG调制解调器，其供电电压为12V锂电池供电，RS232串口直接与下位机处理器的串口UART相连接。XTEND无线射频模块的相关参数设定在X-CTU软件中完成，参数设置界面如图3所示，具体配置步骤为：为每一个模块分配一个唯一的源地址；使能广播通信方式；配置PK、RO和RB确保射频包符合协议数据包(PK＝0x100；RO＝0x03；PB＝0x100)；配置一个或多个中继器(MD＝5)，即表示模块为中继模块；配置远程节点作为目标点(MD＝6)；配置RN寄存器设置延时(RN＝1)。

本实施例的基站模块处理器采用Compulab公司的CM-T3530嵌入式核心板，它以基于Cortex-A8架构的OMAP3530处理器为其核心，拥有强大的计算处理能力和丰富的外围设备资源，其3个RS232串口及内置支持WiFi802.11b/g协议的无线网卡，完全可以满足数据传输要求，基站模块处理器有两种供电电压，分别为5V和3.3V。基站模块处理器的主要作用是进行数据的融合、封装、解析与转发，并负责各种数据在不同情况下的传输时序、传输流程、传输条件及传输控制方式。基站模块处理器预装一个内核版本为2.6.24的Linux操作系统，基于此平台上运行一个多线程程序，程序中的数据流如图4所示，在主线程中接收并解析从子线程中读取来的各种数据，对于上行数据会调用无线发送函数通过无线数传模块上传至上位机，对于下行数据则直接通过UDP网络传输转发至底面站模块。

3个子线程只用来读取数据，其中：⑴子线程pthread_pcm_tid用来读取来自遥控器的pcm信号，原始格式形如“$250250250250250250250250/r/n”，“$”为起始字符，“/r/n”为结束字符，中间每3位八进制数为一组，分别代表8个通道的PWM值，对应的服务程序的程序流程图如图5所示。⑵子线程pthread_socket_tid线程是为了读取地面站模块发送到基站模块的PID-LQR控制器参数和轨迹规划数据而建立的线程，地面站模块的数据通过电脑的无线网卡发送给基站模块的无线网卡，基站模块与地面站模块的无线网络通信协议为UDP/IP协议，UDP协议是面向无连接的网络通信协议，此协议无需在两个端口之间建立连接，地面站模块与基站模块通过广播的方式给对方发送数据，因为无人直升机在飞行的过程中，我们需要在地面站模块上观测无人直升机的实时状态信息，所以在此采用UDP协议通信。因为基站模块接收地面站模块的数据有PID控制器参数、轨迹规划数据和机载设备的控制信号，在此对每一路数据都在基站模块和地面站模块之间建立一个socket连接，使用select函数来检测各路数据的到来，如果接收到PID控制参数，则更新para_buf字符串的数据，如果接收到了轨迹规划数据，则更新target_buffer字符串的数据。Para_buf和target_buffer的数据分别在para_handle函数和target_handle函数中进行切割，分割之后为单个参数之后存放在数组中；⑶子线程pthread_helistate_tid用来读取上位机系统下传的下行数据，格式形如：

$DATA，1，0.001，0.001，0.001，0.001，0.001，0.001，0.1，0.1，0.1，5，2，1，1，1，1\r\n

中间数据部分分别表示飞机的控制模式、姿态角、位置、速度、GPS星数、飞行模式、标志位信息，在主线程中，将pthread_helistate_tid读取的数据通过UDP转发至地面站模块。

基站模块主线程负责整个系统的数据分发，pthread_pcm_tid子线程除了负责读取地面站模块发送来的控制指令以外，还需要解析控制指令中的飞机编号，主线程首先判断的是飞机编号，根据不同的飞机编号对接收到的遥控器和地面站模块的控制指令编入不同的目的地址。本系统中中继机飞机编号为T1、飞机的目的地址为01；目标机的飞机编号为T2、飞机的目的地址为02；。发给中继机的上行数据帧的格式为“$$01,…,\r\n”，发给目标机的上行数据帧的格式为“$$02,…,\r\n”。同时，为了保证不会因为地面操作员对地面站模块的误操作给无人机带来灾难，有些情况下时不容许进行无人机控制的切换的，比如在受控飞机处于手控状态时，此时无人机的运动状态直接受到地面遥控器的控制，在这种情况下，如果切换控制其他飞机，原来处于手控状态的飞机就失去了地面的控制，这种情况会直接导致坠机事故，所以，在系统设计中，这种会带来严重安全事故误操作应该由系统本身来预防，具体做法是在基站模块编码中，在切换受控飞机之前，判断受控飞机的飞行模式。如果受控飞机处于手控模式，而地面站模块发送的控制指令中的飞机编号不是受控飞机对应的飞机编号，则此控制指令无效，同时向地面站模块回馈一个信号，告知操作员的误操作，考虑到安全策略，中继系统的基站模块的主线程的程序流程图如图6所示。其中，对于每一架飞机的点对点的数据包而言，其打包工作主要分为两个部分，手控部分和自控部分。手控部分主要是发送遥控器的手控信号，当有参数上传时，附带上传参数，自控部分上传通路基本不上传，只有当地面站模块有PID参数、轨迹规划或机载设备的控制数据上传时才打包数据上传，点对点的数据包的程序流程图如图7所示。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人直升机中继数据链系统，其特征在于，包括中继无人机模块、基站模块、地面站模块、遥控器模块、无线发送模块、中继无人机无线接收模块、目标无人机无线接收模块、中继无人机主控制器模块和目标无人机主控制器模块；

所述基站模块与地面站模块之间、基站模块与遥控器模块之间、基站模块与中继无人机主控制器模块之间、中继无人机主控制器模块与目标无人机主控制器模块之间均定义有数据链传输信息标准格式的消息标准和负责链路传输控制的通信协议；

遥控器模块通过2.4G频率的无线收发器与基站模块的第一串口连接，基站模块的无线网卡与地面站模块的无线网卡通过2.4G的无线WIFI路由器连接，基站模块的第二串口与无线发送模块通过串口线相连，无线发送模块中的无线电台通过900M的无线信号与中继无人机无线接收模块相连，该无线接收模块通过RS232串口与中继无人机主控制器的串口相连；中继无人机主控制器模块的串口通过工作频率为900M的无线收发模块与目标无人机主控制器的串口相连；

遥控器模块将无人直升机各通道的手控信号发送给基站模块，基站模块通过第二串口读取遥控器的手控信号，地面站模块将所述无人直升机的控制器的参数与无人直升机的路径规划控制信号发送给基站模块，所述基站模块通过对手控信号、控制器的参数和路径规划控制信号进行数据处理与融合，并进行压缩编码，以字节流的形式通过基站模块的第一串口发送给无线发送模块，所述无线发送模块对数据进行加密，再通过900M的无线天线发送出去，所述中继无人机无线接收模块通过对接收到的加密信息进行解密还原，并通过其串口发送给中继无人机主控制器模块，所述中继无人机主控制器模块对接收到的信息进行解码，将手控信号与控制器的参数和路径规划控制信号分离出来。

2.根据权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统，其特征在于，所述中继无人机模块用于对地面站模块发送的数据包进行判断、解析与转发，使地面站模块与目标无人直升机之间进行通信。

3.根据权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统，其特征在于，所述地面站模块用于对遥控器手控信号、地面站模块发出的控制信号和路径规划控制信号的数据融合、编码和发送、电压保护，以及在传输延时、抑制丢包、网络连接和带宽方面的应用层优化。

4.根据权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统，其特征在于，所述消息标准包括对数据链传输数据的帧结构、数据类型、数据内容、数据发送/接收规则的完整定义，形成标准格式，使发送方和接收方生成、解析与处理。

5.根据权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统，其特征在于，所述的通信协议规定数据的传输时序、传输流程、传输条件以及传输控制方式。

6.根据权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统，其特征在于，所述无人直升机的主控制器包括：CPU处理器模块和均与CPU处理器模块相连接的传感器单元、电源模块、接口转换模块以及控制电机。

7.根据权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统，其特征在于，所述地面站模块安装有linux操作系统的计算机以及基于linux操作系统的地面站控制平台，所述基于linux操作系统的地面站控制平台用于无人直升机的控制器参数的设定、路径规划控制参数和实时监控。

8.一种控制权利要求1所述的无人直升机中继数据链系统的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1、基站模块采集飞控数据和任务数据，所述飞控数据包括手控和自控状态下的命令参数，所述手控状态下的通道控制参数由遥控器输出和地面站模块输出，所述遥控器输出的PPM信号经过内嵌的AVR解码电路处理后通过无线串口传送给基站模块，地面站模块输出控制器的参数通过UDP网络协议传输给基站模块；自控状态下的控制参数和任务数据均由地面站模块给出，并通过UDP网络协议传输给基站模块；

步骤2、基站模块将采集到的飞控数据和任务数据封装在一个数据帧中，数据帧中的数据部分为分段结构，分为前段和后段，所述前段固定字节为由遥控器输出的飞控数据，所述后段固定字节为控制器的控制参数和任务数据，每一个数据帧都包含数据帧的目的地址；采用固定字段的方法进行解析与处理，同时，基站模块负责将该数据帧通过无线发送模块传输给中继无人机主控制器模块；

步骤3、中继无人机主控制器模块接收到上行的数据帧后，首先判断数据帧的目的地址，比较数据帧的目的地址与无人机的本地地址，如果数据帧的目的地址与本地地址不一样，则通过主控器的串口转发给目标无人机，如果数据帧的目的地址与无人机的本地地址一样，则通过解析算法，分别提取出数据部分中的飞控数据和任务数据，飞控数据用作控制运算，任务数据通过串口输出给机载应用系统；

步骤4、目标无人机接收到数据帧之后，首先比较数据帧的目的地址与无人机的本地地址，若相同，则通过解析算法，分别提取出数据部分中的飞控数据和任务数据，飞控数据用作控制运算，任务数据通过串口输出给机载应用系统；

步骤5、中继无人机主控制器模块和目标无人机主控制器模块采集传感器数据，所述传感器数据包括IMU传感器数据、电子罗盘传感器数据、气压计传感器数据和u-blox传感器数据，并将所述传感器数据打包成自定义的字符形式数据包，通过全双工无线射频模块传输给基站模块，所述传感器数据中包含有飞机的姿态、位置和速度信息；

步骤6、基站模块接收到下行的数据包后，通过UDP网络协议传输转发给地面站模块，用于显示飞机实时状态，从而进行监控；地面站模块系统具有显示界面、数据处理单元和数据收发单元。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤：

步骤11、通过在遥控器里内嵌AVR单片机，将PPM信号解码后输出给下位机CPU模块，将不可靠的手控链路融合到了飞控链路之中，以减少一条无线传输链路；

步骤12、地面站模块将数据发送到基站模块之前，建立无线网络和配置地面站模块与基站模块的网络IP地址，在基站模块中，通过命令配置IP，命令为ifconfig wlan0ip；地面站模块IP和基站模块IP在同一网段内。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤：

步骤21、通信数据报文的设计采用点对点协议，数据帧包含起始段、帧头、数据段、帧尾和结束段；

步骤22、在每一次数据报文的发送端数据帧的发送频率要与中继无人机主控制器模块的工作频率相对应，如果发送端数据帧的发送频率与中继无人机主控制器模块的工作频率对应出错，则接收方的数据会有错误。