CN107168354A - 一种隧道无人机通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道无人机通信系统，包括：控制终端，用于发送飞行控制指令；用于接收飞行控制指令、并将飞行控制指令解析、编码后通过无线路由器发送给无人机的信号发送装置；用于感应无人机状态的传感器，传感器数据接收装置通过无线路由器与传感器连接。本发明提供的隧道无人机通信系统通过设置无线路由器，实现了使用者对隧道内的无人机的控制，解决了隧道内无人机通信异常的问题，实现在弯曲的隧道内无人机的传感器数据能够传输回到传感器数据接收装置，解决无人机在弯曲隧道内的通信问题。将无线路由器的数据传送应用到隧道无人机，能较大提高无人机在隧道中的通信稳定性和带宽，降低隧道中无人机的事故发生率，提供经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及智能通信技术领域，更具体地说，涉及一种隧道无人机通信系统。
背景技术
无人驾驶飞机简称无人机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。
无人机的飞行一般是通过高频无线电波实现遥远控制，利用无线电波传送操作者对无人机动作的指令，无人机根据指令做出各种飞行姿态。随着电子技术发展，各种应用于航模控制的无线电设备开始普及，时至今日，无线遥控设备已广泛地用于各种无人机。
现有无人机采用的无线数据传输方式在弯曲的隧道内部衰减严重，不能有效地将信号覆盖在整个隧道中。其他的无人机通信方式中，通常只针对点对点的通信，并不能在弯曲的隧道内进行信号的有效覆盖，也不能有限传输视频流，不能满足隧道内无人机将视频传输回上位机进行监控的需求。
综上所述，如何提供一种在隧道内进行无线通信的隧道无人机通信系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种隧道无人机通信系统，该系统能够实现操作人员对在弯曲的隧道内无人机的控制。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种隧道无人机通信系统，包括：
控制终端，用于发送飞行控制指令；
用于接收所述飞行控制指令、并将所述飞行控制指令解析、编码后通过无线路由器发送给无人机的信号发送装置；
用于感应所述无人机状态的传感器，传感器数据接收装置通过所述无线路由器与所述传感器连接。
优选的，所述信号发送装置包括：
与所述控制终端通信连接的串口通信硬件线缆，所述串口通信硬件线缆与工控机信号连接；
工控机，用于对所述飞行控制指令进行解析和编码处理；所述无线路由器与所述工控机信号连接。
优选的，所述传感器设置于所述无人机上或设于所述传感器数据接收装置上。
优选的，所述传感器包括：
飞行姿态传感器，所述飞行姿态传感器包括设于所述无人机上的陀螺仪；
电池余量传感器，所述电池余量传感器与所述无人机的控制系统连接；
飞行速度传感器；
和/或用于测量多种性能的综合性能传感器，所述综合性能传感器与所述无人机的控制系统连接。
优选的，还包括用于接收和处理所述无人机的视频信号的视频流信号接收装置，所述视频流信号接收装置通过所述无线路由器接收所述信号，所述视频流信号接收装置与所述无线路由器连接。
优选的，所述视频流信号接收装置包括：
视频接收器和视频存储器，所述视频接收器通过RTP通信协议接收所述无人机采集的视频流数据；
用于将所述视频流数据解码成视频播放格式的视频解码器；
视频播放器和/或视频压缩器。
优选的，所述控制终端为遥控器。
本发明提供的隧道无人机通信系统通过设置无线路由器，实现了使用者对隧道内的无人机的控制，解决了隧道内无人机通信异常的问题，实现在弯曲的隧道内无人机的传感器数据能够传输回到传感器数据接收装置，解决无人机在弯曲隧道内的通信问题。将无线路由器的数据传送应用到隧道无人机，能较大提高无人机在隧道中的通信稳定性和带宽，降低隧道中无人机的事故发生率，提供经济价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种隧道无人机通信系统的系统示意图；
图2为本发明所提供的遥控器与工控机硬件连接示意图；
图3为本发明所提供的遥控机与工控机通信链路设计示意图；
图4为本发明所提供的工控机的软件架构图；
图5为本发明所提供的工控机、无线路由器和无人机组成硬件连接示意图；
图6为本发明所提供的工控机、交换机、无线路由器和无人机通信链路设计示意图。
图1-6中：
遥控器1、串口通信硬件线缆2、工控机3、以太网线4、无线路由器5、电磁波6、无人机7。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种隧道无人机通信系统，该系统能够实现操作人员对在弯曲的隧道内无人机的控制。
请参考图1至图6，图1为本发明所提供的一种隧道无人机通信系统的系统示意图；图2为本发明所提供的遥控器与工控机硬件连接示意图；图3为本发明所提供的遥控机与工控机通信链路设计示意图；图4为本发明所提供的工控机的软件架构图；图5为本发明所提供的工控机、无线路由器和无人机组成硬件连接示意图；图6为本发明所提供的工控机、交换机、无线路由器和无人机通信链路设计示意图。
本发明所提供的一种隧道无人机通信系统，包括：控制终端、信号发送装置、传感器和传感器数据接收装置。
其中，控制终端位于使用者一端，由使用者控制，用于发送飞行控制指令；信号发送装置用于接收上述飞行控制指令、并将飞行控制指令解析、编码后通过无线路由器5发送给无人机7。无线路由器5可以设置在隧道中或距离隧道较近的位置，以便无线路由器向无人机7发送电磁信号。
传感器用于感应无人机7状态，传感器数据接收装置通过无线路由器5与传感器连接。传感器数据接收装置接收无人机当前状态，传感器数据接收装置还与处理器连接，处理器可以将获得的无人机状态进行存储或显示给使用者。
本发明提供的隧道无人机通信系统，通过设置无线路由器，实现了使用者对隧道内的无人机的控制，解决了隧道内无人机通信异常的问题，实现在弯曲的隧道内无人机的传感器数据能够传输回到传感器数据接收装置，解决无人机在弯曲隧道内的通信问题。将无线路由器的数据传送应用到隧道无人机，能较大提高无人机在隧道中的通信稳定性和带宽，降低隧道中无人机的事故发生率，提供经济价值。
在上述实施例的基础之上，信号发送装置包括：串口通信硬件线缆2和工控机3。
其中，串口通信硬件线缆2与控制终端通信连接，串口通信硬件线缆2与工控机3信号连接；工控机3用于对飞行控制指令进行解析和编码处理；无线路由器5与工控机3信号连接。
具体地，与控制终端和无线路由器5进行连接的信号发送装置可以包括串口通信硬件线缆2和工控机3。工控机3将控制终端的飞行控制指令进行解析，并对控制信号进行编码处理，并可以再使用TCP/IP协议将控制信号数据包通过无线路由器5发送给无人机7。串口通信硬件线缆2可以为RS232串口通信硬件线缆，串口通信硬件线缆2与工控机3连接，形成控制计算机的一部分，控制计算机主要用于对飞行控制指令的控制和发送，控制计算机还包括数据采集软件和基于TCP/IP通信协议的数据转发软件。
可选的，传感器设置于无人机7上或设于传感器数据接收装置上。
在上述任意一个实施例的基础之上，传感器包括：飞行姿态传感器、和/或电池余量传感器、和/或飞行速度传感器和/或用于测量多种性能的综合性能传感器中的一者、两者或多者。
其中，飞行姿态传感器包括设于无人机7上的陀螺仪，陀螺仪用于检测无人机7当前的飞行状态；电池余量传感器与无人机7的控制系统连接，以便通过控制系统获取无人机7当前的电池余量。
综合性能传感器用于测量无人机的多种性能，综合性能传感器与无人机7的控制系统连接。
无人机的传感器数据接收装置接收传感器测量的无人机飞行姿态，是通过无线路由器5接收飞行姿态传感器(即陀螺仪)测量的无人机飞行姿态数据。传感器数据接收装置接收飞行速度传感器测量的飞行速度，是通过无线路由器5接收飞行速度传感器的无人机飞行速度信息。传感器数据接收装置接收电池余量传感器测量的电池余量数据，是通过无线路由器5接收电池余量信息。
在上述任意一个实施例的基础之上，上述隧道无人机通信系统中还包括用于接收和处理无人机7的视频信号的视频流信号接收装置，视频流信号接收装置通过无线路由器5接收所述信号，视频流信号接收装置与无线路由器5连接。通过视频流信号接收装置能够接收无人机传回的视频流数据，并将视频流进行播放、存储和压缩等工作。
具体地，视频流信号接收装置包括：视频接收器、视频存储器、视频解码器、视频播放器和/或视频压缩器中的一者或多者。
其中，视频接收器为通过RTP通信协议接收无人机7采集的视频流数据的接收器，视频解码器用于将视频流数据解码成视频播放格式。
视频接收器的接收为通过RTP通信协议接收无人机采集的视频流数据的操作过程，无人机连接无线路由器将视频流数据发送到视频接收器；视频解码器是将无人机采集的视频流解码成无人机视频流信号接收系统可以使用的MJPEG格式；视频播放器是将视频流在软件界面上进行播放以便无人操作人员监控；视频流的压缩和视频流的存储，是将视频流进行压缩并在存储介质上进行存储。
在上述任意一个实施例的基础之上，控制终端为遥控器1，此外，控制终端还可以为任意具有数据传输功能的控制装置，例如手机、iPad或其他电子终端。
上述任意一个实施例中，工控机3与遥控器1通过串口通信硬件线缆2连接，用于工控机3与遥控器1进行硬件连接，使用工控机3上的运行软件读取遥控器1发送给无人机的控制信号。当然，二者之间也可以为无线信号连接。
工控机3使用串口通信数据线缆2连接上遥控器1，将遥控器1产生的飞行控制指令读取到工控机3的通信总线上。工控机3上运行的操作系统组件使用阻塞式监听方式，遥控器1产生的飞行控制指令上传到工控机3上，操作系统组件监听到遥控器1产生的飞行控制指令并对飞行控制指令进行处理。
串口通信硬件线缆2的软件接口使用多个线程并行运行的方式读取遥控器1产生的飞行控制指令，并对飞行控制指令进行解析处理。线程间通过接收到操作系统组件的触发事件作为同步方式，线程间通过消息传递实现遥控器控制信号的线程间通信。
需要说明的是，本申请中用于接收遥控器1的飞行控制指令的信号发送装置能够兼容多种格式的信号，并能够在读取到不同类型、格式的信号后将其转化为标准的数据形式。
另外，工控机3与无线路由器5的连接可以通过以太网线4实现，或者通过其他网络数据传输形式连接。可选的，无线路由器5可以将TCP数据包通过电磁波6的形式发送到无人机7的接收天线。
除了上述各个实施例所提供的隧道无人机通信系统的主要结构，该系统的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的隧道无人机通信系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种隧道无人机通信系统，其特征在于，包括：
控制终端，用于发送飞行控制指令；
用于接收所述飞行控制指令、并将所述飞行控制指令解析、编码后通过无线路由器(5)发送给无人机(7)的信号发送装置；
用于感应所述无人机(7)状态的传感器，传感器数据接收装置通过所述无线路由器(5)与所述传感器连接。
2.根据权利要求1所述的隧道无人机通信系统，其特征在于，所述信号发送装置包括：
与所述控制终端通信连接的串口通信硬件线缆(2)，所述串口通信硬件线缆(2)与工控机(3)信号连接；
工控机(3)，用于对所述飞行控制指令进行解析和编码处理；所述无线路由器(5)与所述工控机(3)信号连接。
3.根据权利要求2所述的隧道无人机通信系统，其特征在于，所述传感器设置于所述无人机(7)上或设于所述传感器数据接收装置上。
4.根据权利要求3所述的隧道无人机通信系统，其特征在于，所述传感器包括：
飞行姿态传感器，所述飞行姿态传感器包括设于所述无人机(7)上的陀螺仪；
电池余量传感器，所述电池余量传感器与所述无人机(7)的控制系统连接；
飞行速度传感器；
和/或用于测量多种性能的综合性能传感器，所述综合性能传感器与所述无人机(7)的控制系统连接。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的隧道无人机通信系统，其特征在于，还包括用于接收和处理所述无人机(7)的视频信号的视频流信号接收装置，所述视频流信号接收装置通过所述无线路由器(5)接收所述信号，所述视频流信号接收装置与所述无线路由器(5)连接。
6.根据权利要求5所述的隧道无人机通信系统，其特征在于，所述视频流信号接收装置包括：
视频接收器和视频存储器，所述视频接收器通过RTP通信协议接收所述无人机(7)采集的视频流数据；
用于将所述视频流数据解码成视频播放格式的视频解码器；
视频播放器和/或视频压缩器。
7.根据权利要求6所述的隧道无人机通信系统，其特征在于，所述控制终端为遥控器(1)。
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