CN107533792B - 用于在如无人机等远程控制机器与地面站点之间传输命令和视频流的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在如无人机等远程控制航空器(1)与地面站点(5)之间传输命令和视频流的系统包括航空器与地面站点之间的至少部分地实现蜂窝通信网络(3)的双向链路(3，4)，所述双向链路通过所述航空器侧的蜂窝调制解调器(2，17)来保证，并且一方面传送由相机(11)和视频编码模块(12)所生成的经压缩视频流(7)并且另一方面传送属于包括移动控制命令(9)和飞行数据或所述远程控制航空器(6)的领航特征的组的信息，所述系统进一步包括用于管理所述双向链路的装置(20，22)，所述装置能够通过考虑拓扑结构的可变性并考虑通过所述蜂窝通信网络的实施所诱发的链路的性能水平保证维持所述链路。适用于远程无人机。

Description

用于在如无人机等远程控制机器与地面站点之间传输命令和 视频流的系统

技术领域

本发明涉及在无人机(即任何类型的远程控制的或自主的飞机)与地面上的操作者之间传输领航指令和视频流。

在目前存在类型的无人机当中，可以引用旋翼无人机，比如直升机、四旋翼飞机等。还可以引用由一个或多个内燃发动机或电动机推进的固定翼无人机。

更具体地，本发明涉及无人机与其操作者之间的传输领域。所述无人机是远程控制的，也就是说，操作者与无人机之间存在远程链路。操作者因而可以向无人机发送领航指令，例如关于无人机的地理位置或对嵌入式系统的远程操作。还存在返回方向上的链路，从而一方面允许无人机传输与飞行或任务相关联的信息(海拔、速度、地理位置等)，并且另一方面允许无人机向操作者发送来自嵌入式相机的视频流。

此视频流对机器的领航或对任务的完成(例如，对于监视任务)至关重要。视频流显著地允许所谓的“沉浸式”领航：与通过观看无人机对无人机进行领航相反，操作者使用视频链路对其进行领航，仿佛他或她在无人机上。

背景技术

本领域存在若干种使得可以向无人机传输领航指令的技术，以及使得无人机可以向其操作者传输信息流和视频流的技术。

在这些技术当中，最常见的是使用微波类型的链路，这是现代飞机制造中显要使用的技术。操作者和无人机具有无线电收发器系统。特定的协议允许对数据或视频进行编码、解码和传输。然而，使用这种技术确实具有显著的缺陷。首先，使用无线电频谱受到当地或国家权力的管制。因而，所述系统仅可以在已经获得授权的频带上或在留置空闲以供公共使用的频带上进行传输。其次，无线电波在自由空间内的传输具有与物理学有关的固有限制。无线电波的自然衰减以及障碍物的存在(多路径现象)降低了远到链路不可用的距离的传输质量。此距离一般被称为链路的使用范围。目前，用于无人机的无线电链路允许约60km的最大使用范围，这个数据根据地域的地势或大气条件是高度可变的。

另一常用的技术是卫星类型的无线电链路。绕地球轨道上的卫星被用作无人机与其操作者之间的传输中继。这种技术允许更大的使用范围但发射系统和接收系统会庞大、昂贵且使用复杂，尤其是给出了等待时间(即信息的行驶时间)造成的问题。

又另一技术使用Wi-Fi(已注册商标)局域网或蓝牙(已注册商标)类型的链路。Wi-Fi网络使得有可能将网络内的若干计算机电器无线地链接，从而允许在其之间进行数据传输。这种网络是IEEE 802.11标准的实施方式。这种链接可以用于允许无人机与其操作者之间的双向通信。这些技术具有非常有限的使用范围，对于Wi-Fi大约100m。

使用Wi-Fi或蓝牙电信技术的无人机的典型示例是来自法国巴黎Parrot SA公司的AR.

欧洲专利申请EP 2 450 862 A1描述了使用Wi-Fi或蓝牙技术的“methodfor transmitting commands and a video stream between a drone and a remotecontrol by a wireless network type link(用于在无人机与遥控器之间通过无线网络类型链路传输命令和视频流的方法)”。

发明内容

因此，本领域的现有技术未提供使得有可能以有效且经济有利的方式在显著的距离(通常为几百千米)内对无人机进行领航的任何技术。本发明打算通过允许在地理移动网络覆盖范围的限制内在潜在有限的距离对无人机进行领航并传输视频流来解决此问题。

因而，根据本发明提出了一种用于在如无人机等远程控制航空器与地面站点之间传输命令和视频流的系统，其特征在于，所述系统包括航空器与地面站点之间的至少部分地实现蜂窝通信网络的双向链路，所述双向链路通过所述航空器侧的蜂窝调制解调器来保证，并且一方面传送由相机和视频编码模块所生成的经压缩视频流并且另一方面传送属于包括移动控制命令和飞行数据或所述远程控制航空器的领航特征的组的信息，所述系统进一步包括用于管理所述双向链路的装置，所述装置能够在考虑拓扑结构的可变性并考虑通过所述蜂窝通信网络的实施所诱发的链路的性能水平的同时保证维持所述链路。

此系统可以有利地但可选地包括以下附加特征，包括本领域技术人员将理解为技术兼容的所有组合：

*所述航空器和所述地面站点经由基于分组的协议在所述双向链路上进行通信。

*所述链路管理装置能够通过根据对从所述航空器到所述站点的所述双向链路的带宽的测量结果调整所述视频流的编码参数来执行所述经压缩视频流的比特率的适配。

*当不存在所述带宽的可靠测量结果时，通过以下各项来执行所述适配：重复地改变所述编码参数以逐渐地提高所述经压缩视频流的比特率；以及调整所述编码参数以获得稍微低于将造成拥塞现象的速率的比特率。

*通过保留所述带宽的可用于对关键信息进行路由的不可压缩部分来执行所述适配。

*所述关键信息属于包括以下各项的组：飞行数据、所述远程控制航空器的领航特征以及领航或任务指令。

*所述链路管理装置能够计算至少从所述站点到所述航空器的所述双向链路的质量分数，并且使在所述分数低于阈值的情况下接收到的飞行指令无效化。

*所述分数是根据以下各项当中所述链路的特征的至少两个测量结果确立的：等待时间、乱序接收的分组的比率、未接收的分组的比率以及不完整接收的分组的比率和分组的比率。

*所述双向链路管理装置包括至少一个会话建立协议的实施以及至少一个NAT穿越或旁路协议的实施。

*所述链路管理装置能够在所述会话建立协议的消息中包括与所连接的点(即航空器或地面站点)的类型相关的信息。

*所述链路管理装置能够在所述会话建立协议的消息中包括与地面站点对航空器的权限相关的信息。

*所述权限包括控制所述航空器的移动的权限以及控制所述航空器的所述相机的权限。

根据第二方面，提出了一组远程控制航空器比如无人机与地面站点，其特征在于，所述组包括如上文所定义的传输系统。

在一个实施例中，此组进一步包括至少一个第二地面站点、航空器与地面站点之间的至少部分地实现蜂窝通信网络的一个第二双向链路、以及用于管理所述第二地面站点与所述航空器之间的所述第二双向链路的第二装置。

这种组的优选但可选方面如下：

*所述第一和第二双向链路管理装置能够传送关于这两个地面站点相对于所述航空器的对应权限的信息。

*所述第一和第二双向链路管理装置能够根据关键性类型(即时间关键性或路由关键性)经由所述第一双向链路或所述第二双向链路将关键指令从所述地面路由至所述航空器。

本发明的另一方面是一种用于在比如无人机等远程控制航空器与地面站点之间传输命令和视频流的方法，其特征在于，所述方法实现至少部分地实现蜂窝电话通信网络的双向链路，所述双向链路通过所述航空器侧的蜂窝调制解调器来保证，并且传送由相机和视频编码装置所生成的经压缩视频流、以及领航或任务指令和所述远程控制航空器的飞行数据或特征中的至少一项。

优选地但可选地，在此方法中：

*所述航空器和所述地面站点经由互联网协议在所述双向链路上进行通信。

*通过对相机所拾取的视频流的压缩率进行调制获得对经压缩视频流的比特率的适配。

*所述适配是通过在对可用带宽裕度的可靠测量不可能的情况下迫使经压缩视频流的比特率提高或经压缩的视频流的清晰度提高来执行的，以固定的时间间隔重复这种被迫的提高，从而使编码参数的设定点恰好低于具有这些参数的视频流的传输将导致拥塞现象的水平。

*所述适配是在保留可用带宽的一部分的同时执行的，所述部分是不可压缩的并且被保留以用于路由如远程控制航空器的飞行数据或领航特征等关键信息或用于路由如领航或任务指令等关键信息。

*所述方法进一步包括：在所述双向链路的下行部分(航空器到站点)中，以恒定的比特率传输远程控制航空器的飞行数据或领航特征。

*以恒定的时间间隔并在决定改变目前正执行的任务的参数的操作者的行动之下传输任务或领航指令，这些参数能够至少与以下各项中的至少一项相关：远程控制航空器的地理位置、其速度、其目的地、其特征偏航、俯仰和滚动角度、其飞行方向、传感器或特定致动器(比如相机的取向)的使用。

*视频流被站点接收并经由界面被解码，所述界面由操作者在网络浏览器中查看的网页组成，所述页面允许控制远程控制航空器并显示其操作特定的参数，比如非限制地，其地理位置、其速度、其目的地、其特征角、或来自嵌入式传感器的其他信息。

*传感器被机载地嵌入在远程控制航空器上，从而执行各种任务，比如通过非限制性示例，可见或红外范围内的成像任务、二维或三维映射任务或来自机载传感器的参数的各种记录。此方法的特征在于，远程控制航空器与互联网网络的连接性使得能够将这些数据存储在远程服务器上或经由界面将其实时提供给操作者。

根据又另一方面，提出了一组远程控制航空器比如无人机与地面站点，其特征在于，所述组包括用于实现如上文所定义的方法的装置以及用于传输校验和/或统计分组并且为了在双向链路的方向之一或同时在其两个方向上分析其质量的装置，从而当检测到链路上可用的带宽不允许在没有拥塞现象、分组丢失或没有过多等待时间的情况下对信息流进行路由时在减小经压缩视频流的比特率的方向或在降低经压缩视频流的清晰度的方向上、并且当未完全使用可用带宽并且经压缩视频流的清晰度的提高可能表示用户体验的改进时在提高经压缩视频流的比特率的方向或在提高经压缩视频流的清晰度的方向上对视频编码参数进行调制。

附图说明

现在接下来是参照附图对本发明的实施方式的描述，在附图中，在一幅图到另一幅图中，相同的数字参考代表完全相同或功能相似的元素。在附图中：

-图1展示了本发明的总体架构，

-图2展示了这种架构中航空器与地面站点之间的主要数据交换，

-图3展示了与航空器的电子装置的主要元件与地面站点的电子装置的主要元件的框图相关联的这些相同的交换，并且

-图4示意性地展示了在确定对航空器执行的视频编码的参数时实施的元素。

具体实施方式

根据图1中所呈现的图，根据本发明的系统包括两个子系统，第一个子系统被嵌入在无人机1上，第二个是用于地面上的操作者的站点5，后者能够采取任何形式比如计算机(便携式的或非便携式的)、移动终端或能够产生界面的任何其他系统。

这两个系统通过互联网网络4链接，具有被嵌入在无人机上的系统所使用的显著具体特征，从而获得互联网连接性，商业蜂窝电信网络3使用一般被称为2G、3G、3G+、H+、4G、LTE、高级LTE、5G、WiMAX等的技术。允许操作无人机的地面系统5可以通过不同的手段(无论是不是常规互联网连接)、通过电话网络、通过无线类型网络、或通过上述移动电信网络链接至互联网网络4。

图2呈现了经由互联网网络4在无人机1上嵌入的系统与操作者站点5之间传输的不同流。

通信装置已经描述的内容使得可以考虑的是这两个系统链接的信道的容量的极大可变性。实际上，无人机1是移动的并且通过蜂窝类型的移动电信网络连接至互联网。由于这一点，可能的是，无人机在其飞行过程中改变对网络3的接入点。这些接入点是网络的若干用户共享的并且因此所述用户之间共享总容量。因而，取决于就移动电信网络接入点的用户而言的不同负载，并且取决于在互联网网络4上计算的用于对数据进行路由的路径并取决于就跨此路径的各个设备项的用户而言的负载，网络传送信息的容量(更一般地被称为可用带宽)是极大地可变的。另外，取决于在对移动网络(无论其是2G、3G、3G+、H+、4G、LTE、高级LTE、5G、WiMAX等)的接入点处所使用的技术，可用的上行和下行比特率可以显著不同。

为了保证在网络上通过此信道对信息进行路由，有必要观察可用带宽所施加的限制。实际上，如果以高于信道容量的比特率来执行数据的发送，则会出现拥塞现象：网络不能即时传输信息并且因此被迫对其进行暂时存储从而在短时间间隔之后对其进行重新传输。因此，这种现象放慢了网络内信息的进度。另外，在显著拥塞的情况下，位于网络上的设备项很可能摧毁数据(如果所述设备项不能够传输所述数据的话)。因此，这些现象诱发等待时间，即，信息传送时间增加，分组丢失同样增加。现在，对机器比如无人机的远程控制需要非常低的等待时间(认为超过200毫秒，所述系统将变得使用起来不舒适)和质量视频重传。对于视频重传，为了使用起来舒适，有必要具有几乎不变的每秒图像数。因而，必须不计代价地避免拥塞现象。

根据本发明的一方面，所述系统周期性地测量网络链路的容量(即，其可以在不引起任何拥塞现象的情况下传输信息的比特率)，并通过流量控制机制将数据传输适配于此比特率约束。

现在参照图2和图3，根据本发明的设备在无人机1上所嵌入的系统中包括相机11和视频编码装置(编解码器)12。所使用的视频编解码器的典型示例是ISO/IEC 14496-10标准所描述的H.264格式。根据变体实施例，可以使用不同的格式，比如H.262、H.263、H.264、H.265、VP6、VP7、VP8、VP9或其他格式。这种编码的角色是用于以比原始视频流需要更小带宽的格式来传送图像。

可能的是在任何时间改变视频编码器12的参数，比如所需的图像清晰度(像素大小)、每秒的图像数、或甚至编码器的输出端处视频流的比特率。而且，可能的是改变对所使用的编码格式特定的其他参数。

在此设备中，相机11因此向编码器12提供视频流，所述编码器可以是硬件(电子芯片)或由更大组中的软件块组成。此编码器12向控制系统13提供已编码视频流，所述控制系统负责使得可在互联网网络上获得此流。控制系统13的互联网连接性是通过使用蜂窝调制解调器17获得的，所述蜂窝调制解调器能够通过使用2G、3G、3G+、H+、4G、LTE、高级LTE、5G、WiMAX或类似的移动电信网络来提供互联网连接。

因而，由互联网装置通过使用不同的流传输协议来传输视频流。根据OSI(开放系统互连)模型的层，可以以嵌套的方式使用这些协议。因此，可能的是将例如UDP协议或TCP协议用于更低级别的层。对于更高级别的层，在当前现有技术下，存在适用于传输视频流的若干协议。有例如RTP(实时传输协议)、RTSP(实时流协议)、HLS(HTTP实时流式处理)、RTMP(实时消息传送协议)、MPEG-DASH(HTTP动态自适应流式处理)、HSS(微软HTTP平滑流式处理)协议，或OSI模型的应用层的任何其他流传输协议。

此流经由互联网网络4通过这些协议之一被传输至操作者站点5，并在解码器18中被解译和解码，从而使得在人机界面21中是操作者可获得的。

通过使用用于根据网络容量适配视频编码的装置(如图4中所展示的)，解决了网络拥塞问题。无人机1中嵌入的系统上的软件系统或网络管理模块22以确定的间隔传输(根据一定的条件)固定的或可变的分组，所述分组包括关于无人机上生成的流的统计，具体为视频流7或飞行数据流6(图2中所展示的流)。这些分组还包含由网络管理软件模块22根据地面5上的操作者站点(并且更具体地，由网络链路分析模块20)此时所发送的类似分组计算的关于网络使用的统计。这两个软件模块20和22交互以计算关于在上行方向10上或在下行方向8上的网络使用的统计。

这些统计数据包括例如所谓的RTT(往返延迟时间)数据(即分组在网络上的行驶时间)、或甚至传输的分组和/或字节数、抖动(即，等待时间的变化)。而且，模块20和22能够计算丢失分组的数目(分组丢失)。

目前存在使得可以从控制分组8和10的发送导出这些各统计数据的不同技术。本发明主要使用RTCP(实时控制协议)协议(可以结合RTP(实时传输协议)协议使用)，并且根据其他变体实施例可以使用用于导出这些统计数据的任何其他装置。

这些统计数据一起使得可以检测由于对网络链路上可接受的比特率的高估造成的拥塞现象。假如出现这种现象，网络管理模块22为视频编码器12提供新的编码参数，意义是减小编码器12的输出端处被编码的视频的比特率，甚至取决于拥塞现象的严重程度，意义是减小图像清晰度。由此形成反馈环路。对模块20和22所提供的数据的分析还使得有可能检测网络链路的潜在不充分利用。网络链路管理模块22然后向视频编码器12发送新的编码参数，意义是提高已编码视频的比特率，从而尽可能地提高所传输视频的质量。

在将难以预测对网络的这种不充分利用的情况下，根据例如五秒的给定时间间隔，任意地增大对视频编码器12执行的比特率控制。落实到位的反馈则将能够将比特率调整至不发生拥塞现象的值。根据变体实施例，此系统可被实现用于无人机1与其操作者5之间的任何信息流。

借助模块20和22而落实就位的网络链路分析系统通过流量控制传输8和10还使得可以保留可用带宽的一部分用于在嵌入式控制系统13与操作者站点5之间传输飞行数据6。在实践中，与传输质量视频流所需的每秒约1百万比特的比特率相比，传输这些飞行数据所需的比特率非常小(约10％)。类似地，网络链路分析模块20使得有可能确保领航或任务指令9的传输优先级高于在落实就位的网络链路上传输任何其他数据(具体为旨在确保流控制10的分组)的优先级。

在优选实施例中，所述系统执行与网络的使用有关的对统计的周期性测量，包括：

●等待时间，

●乱序接收分组的比率，

●未接收的分组的比率，

●不完整接收的分组的比率。

这些值是通过组合使用RTP(Real Time Protocol，实时协议)和RTCP(Real-timeTransport Control Protocol，实时传输控制协议)协议而提供的。统计的测量结果仅涉及小时间样本，从而尽可能快地检测这些参数的变化。无人机中嵌入的系统将分数与无人机所连接的每个操作者(地面系统5)相关联，所述分数是上文所述参数的加权平均数。如果此分数低于给定阈值(无效阈值)，则连接被视为无效并且源自有关的操作者的领航指令将不被航空器执行，所述航空器然后可以实施安全程序(自动返回等)。

本发明的这种系统必须面对的另一问题是在不同的互联网网络接入点遇到的计算机网络拓扑结构的复杂度的较大可变性。计算机网络的复杂度可以为使得在无人机1与操作者的站点5之间建立对等连接可能是不可能的。这明显是经由2G、3G、3G+、H+、4G、LTE、高级LTE、5G、WiMAX基础设施提供对互联网网络的访问的操作者使用“防火墙”或NAT(网络地址转换)类型设备的情况。现在，这些设备广泛地用于分布在网络的不同点处的路由器中并限制了网络端接点(同级)到另一同级的可访问性或可见性。

换言之，与在无人机与地面站点之间使用Wi-Fi类型的网络(使得有可能使用静态网络地址)相反，无人机1的网络地址和地面站点5的网络地址在网络建立之前不是已知的，并且有可能发生动态变化。

根据本发明使用蜂窝网络因此需要将通信初始化阶段落实就位，以便通信方交换对连接有用的各种信息，比如网络地址或甚至所检测的网络架构的类型。

本发明通过所谓的“NAT穿越”技术解决了通过不同计算机网络拓扑结构建立和维持连接的问题。这些技术在网络链路分析模块20和22中落实就位并且基于网络协议的使用，比如ICE(交互式连接建立)规范RFC 5245。这些协议本身可以利用其它协议：比如STUN(“Session Traversal Utilities for NAT，用于NAT的会话穿越效用”)规范RFC 5389，用于检测网络拓扑结构；或甚至TURN(Traversal Using Relays around NAT，使用NAT周围的中继进行穿越)规范FRC5766或6156，用于经由充当中继的服务器对“NAT”进行旁路。

许多其他协议还可用于解决这些问题，并且本领域的现有技术一定会随着IPv6(互联网协议版本6)系统的逐渐部署而改变。对这些不同技术的单独和组合使用允许无人机1和操作者站点5能够在不管遇到的网络拓扑结构如何的情况下建立双向通信。

在优选实施例中，用于维持无人机与地面站点之间的链路的方法在于对STUN协议、TURN协议和SIP协议的组合使用。SIP(Session Initiation Protocol，会话发起协议)协议用来建立和监管无人机与其操作者之间的会话。此会话由不同的多媒体流(包括遥测流或甚至视频流)组成。

SIP协议已经被设计以便于监管VoIP(基于IP的语音传输)类型的多媒体流，其中，不同通信方具有完美对称的角色并且具有良好管理等待时间以避免声音偏移的优点。优选的方法在于在SIP消息中包括使得可以区分发射实体和接收实体的角色的信息，从而区别无人机与操作者。优选地，每一方还在SIP消息中指示那一方正在分配给远程方的权限。

而且，与通过局域网的无人机-地面站点链路的情况不同，根据本发明，可能的是允许一组地面操作者将其对应的地面站点5连接至同一无人机。这些操作者可以被指定可以动态地不同的权限，包括对航空器的控制或甚至对给定相机的控制。

在这种情况下，上文所提及的无效阈值以及在加权时所使用的系数有利地取决于操作者的本质并且取决于与他或她相关联的权限，从而使得最大可接受等待时间根据无人机在自动模式(自主任务)、半自动模式(点击运行)还是在手动模式(使用操纵杆进行实时领航)下移动而不同。

而且，在若干地面站点与无人机通信的情况下，根据本发明的方面(并与局域网情况下的单个点到点链路相反)，可能的是在路由级执行不同飞行命令之间的仲裁。因而，所述系统有利地实现了不同飞行命令之间的仲裁方法，所述仲裁方法将关键性与每个命令相关联，所述关键性可以被选定为：

●实时关键性：消息必须尽可能快地被路由，但消息丢失不关键；

●路由关键性：消息必须绝对地被路由，但消息路由时间不关键。

路由根据保持的关键性而不同。然后借助对等链路通过UDP(User DatagramProtocol，用户数据报协议)传输协议来路由标记为“实时”的消息，而经由使用理想地放置在网络中的中间服务器通过TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)协议来路由标记为“路由”的消息，以便减轻与对横向NAT进行穿越有关的任何问题，所述横向NAT是商业蜂窝网络中不能被旁路的基础设施。

以此方式，用于“实时”消息的路由时间是最小的。类似地，地面站点侧的客户端软件被通知标记有“路由”关键性的消息的路由状态。

通常，与自主飞行阶段相关联的飞行命令因而以“路由”优先权被发送，而与对航空器的手动控制相关联的所有命令以“实时”关键性被发送。

再次参照图3，在无人机1上所嵌入的系统中，不同的传感器14使得有可能对飞行进行分析。在这些传感器当中，可以例如存在惯性单元、陀螺仪、加速度计、磁力计、GPS、GNSS或伽利略位置接收器。这些传感器将其测量结果传输至控制系统13，并且更具体地传输至专用于飞行控制的系统23。此系统基于接收到的领航或任务命令9控制不同的致动器15(比如伺服电机、中继器等)，以及无人机16的推进装置，从而使得来自传感器14的数据依照从领航或任务命令9导出的设定点。

地面站点5的人机界面21最后使得操作者有权访问他或她进行决策所必需的所有数据。他或她因而可以通过经由设置有不同功能(比如对从无人机1上所嵌入的系统获得的飞行数据6进行解码以及将操作者的意图转换成无人机1上所嵌入的系统可理解的领航或任务指令9)的飞行管理系统19发送领航或任务命令9来对无人机1进行领航。

根据变体实施例，操作者站点组件5可以定位在连接至互联网网络4的服务器外部。人机界面21然后存在于此服务器上，并且通过互联网应用对其进行访问。操作者因此可以对无人机进行领航，管理任务，有权访问视频流和其他信息流，比如直接来自与服务器链接的网络浏览器的无人机1飞行信息。此变体实施例提供了系统便携性的显著优点。实际上，不需要在操作者的计算机上安装保证操作者站点5操作任何的软件。因而可以从连接至互联网网络4的任何外围设备使用此网络界面，无论它是台式计算机、膝上计算机、手机、还是平板计算机。

明显地，本发明绝不限于所描述和所呈现的实施例。具体地，本文覆盖了本领域技术人员独立于所附权利要求书的措辞基于本文使用他或她的常识可以产生的装置的任何新组合。

Claims (17)

1.一种用于在远程控制航空器(1)与地面站点(5)之间传输命令和视频流的系统，其特征在于，所述系统包括航空器与地面站点之间的至少部分地实现商业蜂窝通信网络(3)的双向链路(3，4)，所述双向链路通过所述航空器侧的蜂窝调制解调器(2，17)来保证，并且一方面传送由相机(11)和视频编码模块(12)所生成的经压缩视频流(7)，并且另一方面传送属于包括移动控制命令(9)和飞行数据(6)或所述远程控制的航空器的领航特征的组的信息，所述系统进一步包括用于管理所述双向链路的链路管理装置(20，22)，所述链路管理装置能够在考虑拓扑结构的可变性并考虑通过所述商业蜂窝通信网络的实施所诱发的链路的性能水平的同时保证维持所述链路；

其中，所述链路管理装置能够通过根据对从所述航空器到所述地面站点的所述双向链路的带宽的测量结果调整所述视频流的编码参数来执行对所述经压缩视频流的比特率的适配；以及

其中，通过保留所述带宽的可用于对关键信息进行路由的不可压缩部分来执行所述适配，所述关键信息属于包括以下各项的组：飞行数据、所述远程控制航空器的领航特征以及领航或任务指令。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述航空器和所述地面站点经由基于分组的协议在所述双向链路上进行通信。

3.如权利要求1所述的系统，其中，当不存在所述带宽的可靠测量结果时，通过以下各项来执行所述适配：重复地改变所述编码参数以逐渐地提高所述经压缩视频流的比特率；以及调整所述编码参数以获得稍微低于将造成拥塞现象的速率的比特率。

4.如权利要求2所述的系统，其中，所述链路管理装置能够计算至少从所述地面站点到所述航空器的所述双向链路的质量分数，并且使在所述质量分数低于阈值的情况下接收到的飞行指令无效化。

5.如权利要求4所述的系统，其中，所述质量分数是根据以下各项当中所述双向链路的特征的至少两个测量结果确立的：等待时间、乱序接收的分组的比率、未接收的分组的比率以及不完整接收的分组的比率和分组的比率。

6.如权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述链路管理装置包括至少一个会话建立协议的实施以及至少一个NAT穿越或旁路协议的实施。

7.如权利要求6所述的系统，其中，所述链路管理装置能够在所述会话建立协议的消息中包括与所连接的点的类型相关的信息。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述链路管理装置能够在所述会话建立协议的消息中包括与地面站点对航空器的权限相关的信息。

9.如权利要求8所述的系统，其中，所述权限包括控制所述航空器的移动的权限以及控制所述航空器的所述相机的权限。

10.如权利要求1所述的系统，其中，所述远程控制航空器(1)为无人机。

11.如权利要求7所述的系统，其中，所连接的点为航空器或地面站点。

12.远程控制航空器与地面站点的组，其特征在于，所述组包括如权利要求1至11中任一项所述的系统，其中，所述系统中的双向链路为第一双向链路，链路管理装置为第一链路管理装置。

13.如权利要求12所述的组，所述组进一步包括至少一个第二地面站点、航空器与地面站点之间的至少部分地实现商业蜂窝通信网络(3)的一个第二双向链路(3，4)、以及用于管理所述第二地面站点与所述航空器之间的所述第二双向链路的第二链路管理装置。

14.如权利要求13所述的组，其中，所述第一链路管理装置和所述第二链路管理装置能够传送关于这两个地面站点相对于所述航空器的对应权限的信息。

15.如权利要求13或14所述的组，其中，所述第一链路管理装置和所述第二链路管理装置能够根据关键性类型经由所述第一双向链路或所述第二双向链路将关键指令从地面路由至所述航空器。

16.如权利要求12所述的组，其中，所述远程控制航空器为无人机。

17.如权利要求15所述的组，其中，所述关键性类型为时序关键性或路由关键性。

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