CN107634816B - 一种基于长期演进的无人机图传方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于长期演进(LTE)的无人机图传方法，包括：检测主机与无人机是否在时域和频域同步；当检测到所述主机与无人机在时域和频域同步时，进入工作态，调整调制与编码策略(MCS)值，并将调整后的MCS值通知所述无人机；将当前检测到的频点发送给所述无人机，在无人机的支持频点中确定备选频点，并将确定的备选频点发送给所述无人机；基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的物理下行共享信道(PDSCH)上传输数据信息。本发明还同时公开了一种基于LTE的无人机图传装置、另一种基于LTE的无人机图传方法和装置、以及一种基于LTE的无人机图传系统。

Description

一种基于长期演进的无人机图传方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及图像传输技术领域，尤其涉及一种基于长期演进(LTE，Long TermEvolution)的无人机图传方法、装置和系统。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，人们逐渐发现了一种利用无人机实现图像传输的方法或系统，简称无人机图传方法或无人机图传系统。现有的无人机图传系统主要采用的是无线保真(WiFi，Wireless Fidelity)技术，比如：无人机的一些主流产品都是基于WiFi实现的无人机图传。

采用WiFi技术实现无人机图传的方案相对来说比较简单，其实现过程大致为：在无人机上设置一个无线接入点(AP，Access Point)，云台采集完视频图像，并对视频图像进行编码压缩后，通过用户数据报协议(UDP，User Datagram Protocol)或传输控制协议(TCP，Transmission Control Protocol)，将图像信息发送给作为主机的手持控制器，手持控制器再对收到的图像信息执行解码观看。然而，上述使用WiFi技术实现的无人机图传系统存在以下两方面问题：

首先，WiFi主要针对的是低速移动信道，移动状态下信道估计跟不上，WiFi一直到802.11n基本上都只有卷积码；性能相对来说也较差，因此，使用WiFi传输方案的无人机图传系统会存在有效传输距离太短的问题，这就大大局限了无人机与遥控器之间的相对距离，例如，根据厂家的说明书指标，有的产品的传输距离为1.2Km，还有的产品的传输距离只有1Km。对于很多用户来说，很显然这个距离是不足够的，因此，对于无人机生产厂家来说，如何提高无人机图传系统的有效传输距离，是迫切需要解决的一个问题；

其次，目前使用WiFi技术进行无人机图传的传输速率也是一个重要问题，根据厂家的说明书指标，现有产品的传输速率在2Mbps左右，虽然能满足480P的图传，但对于更高清的图传，就会出现卡顿等现象。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种基于LTE的无人机图传方法、装置和系统，以解决现有无人机图传系统在传输距离、传输速率与稳定性等方面存在的问题。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种基于LTE的无人机图传方法，所述方法包括：

检测主机与无人机是否在时域和频域同步；

当检测到所述主机与无人机在时域和频域同步时，进入工作态，调整调制与编码策略(MCS，Modulation and Coding Scheme)值，并将调整后的MCS值通知所述无人机；

将当前检测到的频点发送给所述无人机，在无人机的支持频点中确定备选频点，并将确定的备选频点发送给所述无人机；

基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的物理下行共享信道(PDSCH，Physical Downlink Shared Channel)上传输数据信息。

上述方案中，所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息。

上述方案中，所述方法还包括：

当所述主机收到的控制信息与发送的控制信息不一致时，所述主机重传所述控制信息。

上述方案中，所述在LTE的PDSCH上传输数据信息，包括：

所述主机的物理层接收经调制解调器Modem芯片进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输的数据信息比特流；将收到的数据信息比特流发送给协议栈层，由所述协议栈层进行解密、分段组合、解封装后传给驱动层，所述驱动层对收到的数据信息进行分包后传给主机的处理器，并显示所述数据信息对应的图像。

上述方案中，所述硬件处理至少包括之一：编码、解码、调制、解调过程。

本发明实施例提供一种基于LTE的无人机图传方法，所述方法包括：

检测无人机与主机是否在时域和频域同步；

当检测到所述无人机与主机在时域和频域同步时，进入工作态，接收所述主机调整后的MCS值；

根据接收的频点确定无人机的支持频点，并将确定的支持频点发送给所述主机；

接收主机确定的备选频点，基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息。

上述方案中，所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息。

上述方案中，所述方法还包括：

当所述无人机传输的所述业务信息出现传输错误时，所述无人机重传所述业务信息。

上述方案中，所述在LTE的PDSCH上传输数据信息，包括：

将无人机的驱动层采集到的需传输的数据信息组包传给协议栈层，由所述协议栈层对所述数据信息进行加密、分段、封装后传给物理层；将所述物理层的数据信息比特流在Modem芯片中进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输所述数据信息比特流给主机的物理层。

上述方案中，所述硬件处理至少包括之一：编码、解码、调制、解调过程。

本发明实施例提供一种基于LTE的无人机图传装置，所述装置包括：第一同步检测单元、第一预处理单元、第一数据传输单元；其中，

所述第一同步检测单元，用于检测主机与无人机是否在时域和频域同步；

所述第一预处理单元，用于当所述第一同步检测单元检测到所述主机与无人机在时域和频域同步时，进入工作态，调整MCS值，并将调整后的MCS值通知所述无人机；还用于将当前检测到的频点发送给所述无人机，在无人机的支持频点中确定备选频点，并将确定的备选频点发送给所述无人机；

所述第一数据传输单元，用于基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息。

上述方案中，所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息；

所述第一数据传输单元，还用于当所述主机收到的控制信息与发送的控制信息不一致时，所述主机重传所述控制信息。

上述方案中，所述第一数据传输单元，进一步包括：Modem芯片单元、第一处理单元；其中，

所述Modem芯片单元，用于将数据信息比特流进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输给主机的物理层；

所述第一处理单元，用于将收到的数据信息比特流发送给协议栈层，由所述协议栈层进行解密、分段组合、解封装后传给驱动层，所述驱动层对收到的数据信息进行分包后传给主机的处理器，并显示所述数据信息对应的图像。

本发明实施例提供一种基于LTE的无人机图传装置，所述装置包括：第二同步检测单元、第二预处理单元、第二数据传输单元；其中，

所述第二同步检测单元，用于检测无人机与主机是否在时域和频域同步；

所述第二预处理单元，用于当所述第二同步检测单元检测到所述无人机与主机在时域和频域同步时，进入工作态，接收所述主机调整后的MCS值；还用于根据接收的频点确定无人机的支持频点，并将确定的支持频点发送给所述主机；

所述第二数据传输单元，用于接收主机确定的备选频点，基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息。

上述方案中，所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息；

所述第二数据传输单元，还用于当所述无人机传输的所述业务信息出现传输错误时，所述无人机重传所述业务信息。

上述方案中，所述第二数据传输单元，进一步包括：第二处理单元、Modem芯片单元；其中，

所述第二处理单元，用于将无人机的驱动层采集到的需传输的数据信息组包传给协议栈层，由所述协议栈层对所述数据信息进行加密、分段、封装后传给物理层；

所述Modem芯片单元，用于将所述物理层的数据信息比特流进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输所述数据信息比特流给主机的物理层。

本发明实施例还提供一种基于LTE的无人机图传系统，所述系统包括：主机、无人机；其中，

所述主机，用于与所述无人机在时域和频域同步，在检测到同步时，进入工作态，调整MCS值，并将调整后的MCS值通知所述无人机；还用于在无人机的支持频点中确定备选频点，并将确定的备选频点发送给所述无人机；基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息；

所述无人机，用于与所述主机在时域和频域同步，在检测到同步时，进入工作态，接收调整后的MCS值；还用于确定支持频点，并将确定的支持频点发送给所述主机，接收所述主机确定的备选频点；基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息。

上述方案中，所述系统还包括：Modem芯片，用于所述主机和无人机在LTE的PDSCH上传输数据信息之前，对数据信息比特流进行硬件处理，其中，所述硬件处理至少包括之一：编码、解码、调制、解调过程。

本发明实施例所提供的基于LTE的无人机图传方法、装置和系统，检测主机与无人机是否在时域和频域同步；当检测到所述主机与无人机在时域和频域同步时，进入工作态，调整MCS值，并将调整后的MCS值通知所述无人机；将当前检测到的频点发送给所述无人机，在无人机的支持频点中确定备选频点，并将确定的备选频点发送给所述无人机；基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息。如此，使用LTE的PDSCH信道来完成主机和无人机之间物理信道信息的传输，不仅能有效的支持无人机系统的传输速率要求，还能提高无人机图传系统的传输距离、画质和抗干扰性能，实现物理层与高层之间的接口通信传输，使图像传输更具实时性和高可靠性，提升对无人机的使用和体验，从而达到稳定、高性能传输图像的效果。

此外，将本发明实施例应用在LTE的Modem芯片上，完成主机与无人机之间图像和指令的传输，使得本发明实施例基于LTE的无人机图传系统有很大程度的简化，降低了实现复杂度和成本，同时还能够实现主机和无人机两个终端对于功能模块的复用。

附图说明

图1为现有技术中PDSCH发送端的处理流程示意图；

图2为现有技术中PDSCH接收端的处理流程示意图；

图3为本发明实施例一的基于LTE的无人机图传方法的流程示意图；

图4为本发明实施例主机和无人机同步过程示意图；

图5为本发明实施例无人机图传系统子帧结构示意图；

图6为本发明实施例二的基于LTE的无人机图传方法的流程示意图；

图7为本发明实施例软件三层结构的数据交互以及软硬件数据交互示意图；

图8为本发明实施例主机、从机和无人机之间信息交互示意图；

图9为本发明实施例三的基于LTE的无人机图传装置的组成结构示意图；

图10为本发明实施例四的基于LTE的无人机图传装置的组成结构示意图；

图11为本发明实施例五的基于LTE的无人机图传系统的组成结构示意图。

具体实施方式

LTE现在可谓是家喻户晓，它是由第三代合作伙伴计划(3GPP，The 3rdGeneration Partnership Project)组织制定的通用移动通信系统(UMTS，UniversalMobile Telecommunications System)技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。其中，LTE系统引入了正交频分复用(OFDM，Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)和多输入多输出(MIMO，Multi-Input&Multi-Output)等关键技术，且LTE系统支持多种带宽分配：1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz等，同时还支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。

根据LTE系统采用的关键技术可知，LTE系统具有以下优点：

(1)LTE系统采用OFDM技术，不仅提高了系统带宽使用率，还增强了抗干扰和抗衰落能力；

(2)LTE系统采用MIMO技术，可通过增加天线的数量来提高数据传输速率与性能；

(3)LTE系统支持多种带宽分配，即可将带宽提升到20MHz，且支持64QAM(正交振幅调制)的调制方式，使得LTE具有更高的传输速度。

需要说明的是，一个完整的LTE系统共有9个物理信道，它们分别承载不同的专用信息，其中，根据LTE的各物理信道与各物理信道所对应承载的信息，即可生成表1所示的各信道功能，如表1所示：

表1

在表1中，PUCCH、PUSCH、PRACH是上行子帧的信道，其余的信道为下行子帧的信道，且上下行信道分别在不同类型的子帧中承载信息。

这里需要特别强调的是，LTE中的PDSCH，主要用于传输下行业务信息，不仅支持OFDM信号的产生，还支持最大20MHZ的带宽，以及最大64QAM的调制阶数。其中，图1给出了PDSCH发送端的处理流程示意图，如图1所示，主要包括CRC、Turbo编码、速率匹配、交织、调制、层映射、预编码、资源映射、IFFT(加CP)、数字上变频、DAC、TX发送等过程，对于上述每个过程的具体实现属于现有技术，在此不再一一赘述；图2给出了PDSCH接收端的处理流程示意图，如图2所示，接收端的处理流程基本是发送端的处理流程的逆过程，这里不再赘述。

在实际应用中，对于无人机图传系统来说，主要需满足如下要求：

(1)完成主机和无人机之间的点对点数据传输，不需要基站设备的介入来完成接入以及资源分配的工作，只需完成主机和无人机的时频同步，即可进行数据传输；

(2)目前的无人机图传系统需要实时回传高清摄像信息，由于无人机上挂载的摄像头基本上都是高清摄像头，并且在图像传输的同时，还要完成一些文件传输的任务，因此，对于传输流量的要求较高，一般的无人机生产厂家对速率的要求在2Mbps～20Mbps范围内；

(3)主机给无人机发送的遥控、以及图传命令需满足实时性和高可靠性；

(4)图像传输的距离要求较高，未来主流的无人机厂家的产品最远可支持的传输距离为5Km，可见，目前采用最多的WiFi图传技术将逐渐被淘汰；

(5)无人机系统的续航能力是一个瓶颈，因此，在满足系统功能的基础上，应尽量使无人机图传设备更加高效、简洁，以降低实现成本与功耗，以及模块的体积。

经过上述分析，本发明实施例正是要结合LTE系统的优点、LTE中信道PDSCH的特点、以及无人机图传系统的实际需求，选用LTE技术来实现无人机系统的无人机和主机之间的图像传输和指令传输，基于LTE的无人机图传能够稳定、可靠地满足无人机系统大数据量的传输需求。

为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。

实施例一：

本实施例是以主机侧(接收无人机命令和业务信息)为例来详细说明基于LTE的无人机图传方法的实现过程。

如图3所示，本发明实施例中基于LTE的无人机图传方法的实现流程，包括以下步骤：

步骤301：检测主机与无人机是否在时域和频域同步；

这里，当主机检测到无人机的S子帧信息，且匹配无人机身份标识码(Uav_Id，Unmanned Aerial Vehicle_Identity)后，主机发出S子帧信息，并通过多个状态切换的过程，最终主机和无人机实现在时域和频域同步。

图4给出了主机和无人机同步过程示意图，如图4所示，主机和无人机在开机上电后进入搜索态，无人机给主机发送S子帧信息，此时主机对TPU进行调整，在主机完成TPU调整后，进入预同步态；在主机预同步态时，主机发出S子帧信息给无人机的搜索态，无人机在搜索态检测到S子帧信息时，进入无人机的同步态；此时，无人机将同步态的S子帧信息发给主机的预同步态，当主机在预同步态检测到无人机是在同步态时，主机将进入同步态，并发出S子帧信息给无人机的同步态；当无人机在同步态检测到主机也是在同步态时，此时无人机进入工作(work)态，且无人机在work态后给主机发送S子帧信息；当主机在同步态检测到无人机也是在同步态时，此时主机进入work态。这样，主机和无人机都进入work态，也就实现了时域和频域的同步，可以开始进行信息传输。然而，当误码达到门限值时，将进入失步态，则需要重新进行搜索，在新的频点继续完成同步过程。

其中，无人机图传系统的子帧结构如图5所示，该子帧结构共包含十个子帧，这十个子帧分别是：8个D子帧、2个S子帧；其中，S子帧U和D包含同步信号(PSCH)、参考信号(RS)、以及数据信道(PDSCH)承载的控制参数、图像控制命令等，而D子帧只承载业务信息。也就是说，当主机和无人机进入work态后，无人机开始通过D子帧传输业务信息给主机，在传输过程中，主机和无人机通过S子帧传输控制命令和相关的控制参数。这样，既能有效的支持无人机系统对于速率、实时性和高可靠传输的要求，与LTE系统相比，该系统实现有很大程度的简化，降低了实现复杂度，能够缩短开发周期、成本，同时还能稳定、高效的满足无人机图传与命令信息的交互。

步骤302：当检测到所述主机与无人机在时域和频域同步时，进入工作态，调整MCS值，并将调整后的MCS值通知所述无人机；

这里，在主机开始进入work态后，MCS值起初处于一个较低值，只能达到1Mbps的速率，在一段时间内误码没有超过门限值时，主机会控制MCS值，并对MCS值进行自适应调整，当将MCS值调整到一个合理值后，主机会将调整后的新的MCS值通知给无人机，无人机检测到新的MCS值后，会将检测信息反馈给主机，然后双方在提前约定好的生效时刻点生效新的MCS值，这样，在短时间内可以将速率提升到20Mbps。

同理，当信道质量不好、且误码超过门限值时，主机会通过上述MCS自适应流程将MCS值降到一个合理值，以适应当前的信道质量。

总之，对MCS值进行自适应调整是根据当前的信道质量来进行调整的，具体来说，在信道质量低时，降低MCS值以保证信息传输的低误码，在信道质量高时，提高MCS值以实现较高的传输速率。

步骤303：将当前检测到的频点发送给所述无人机，在无人机的支持频点中确定备选频点，并将确定的备选频点发送给所述无人机；

具体地，在主机和无人机进入work态时，主机会进行异频测量，当测量出当前各有效频点的值后，会选取当前信道质量最好的一个频点作为备选频点。当信道质量急剧下降、且误码超过切频门限值时，会通过跳频来保证传输质量，此时会出现一个新的频点值，主机会将新的频点值通知给无人机，无人机检测到新的频点值后，将检测信息反馈给主机，然后双方在提前约定好的生效时刻点切到这一频点。其中，所述有效频点即为适合无人机信道质量传输的支持频点。

这里需要说明的是，信道质量的好坏可以以信道质量指示符(CQI，ChannelQuality Indicator)为测量标准来衡量。CQI能够代表一个给定信道的信道测量标准所谓的一个值或多个值。通常，一个高值的CQI表示一个信道有好的质量，反之亦然。其中，CQI是由通信协议规定的，可根据用户实际应用和经验值确定。

步骤304：基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息。

本步骤中在LTE的PDSCH上传输数据信息，具体包括：

所述主机的物理层接收经Modem芯片进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输的数据信息比特流；将收到的数据信息比特流发送给协议栈层，由所述协议栈层进行解密、分段组合、解封装后传给驱动层，所述驱动层对收到的数据信息进行分包后传给主机的处理器，并显示所述数据信息对应的图像。

其中，所述硬件处理至少包括之一：编码、解码、调制、解调过程；所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息。

这里，当所述主机收到的控制信息与发送的控制信息不一致时，所述主机重传所述控制信息。

具体地，对于控制信息，可以通过握手机制来保证控制信息传输的可靠性，如果主机收到的控制信息与发送的控制信息不一致，则主机会重传上次发送的内容。

实施例二：

本实施例是以无人机侧(发送命令和业务信息)为例来详细说明基于LTE的无人机图传方法的实现过程。

如图6所示，本发明实施例中基于LTE的无人机图传方法的实现流程，包括以下步骤：

步骤601：检测无人机与主机是否在时域和频域同步；

这里，当主机检测到无人机的S子帧信息，且匹配无人机身份标识码(Uav_Id，Unmanned Aerial Vehicle_Identity)后，主机发出S子帧信息，并通过多个状态切换的过程，最终主机和无人机实现在时域和频域同步。

图4给出了主机和无人机同步过程示意图，如图4所示，主机和无人机在开机上电后进入搜索态，无人机给主机发送S子帧信息，此时主机对TPU进行调整，在主机完成TPU调整后，进入预同步态；在主机预同步态时，主机发出S子帧信息给无人机的搜索态，无人机在搜索态检测到S子帧信息时，进入无人机的同步态；此时，无人机将同步态的S子帧信息发给主机的预同步态，当主机在预同步态检测到无人机是在同步态时，主机将进入同步态，并发出S子帧信息给无人机的同步态；当无人机在同步态检测到主机也是在同步态时，此时无人机进入工作(work)态，且无人机在work态后给主机发送S子帧信息；当主机在同步态检测到无人机也是在同步态时，此时主机进入work态。这样，主机和无人机都进入work态，也就实现了时域和频域的同步，可以开始进行信息传输。然而，当误码达到门限值时，将进入失步态，则需要重新进行搜索，在新的频点继续完成同步过程。

其中，无人机图传系统的子帧结构如图5所示，该子帧结构共包含十个子帧，这十个子帧分别是：8个D子帧、2个S子帧；其中，S子帧U和D包含同步信号(PSCH)、参考信号(RS)、以及数据信道(PDSCH)承载的控制参数、图像控制命令等，而D子帧只承载业务信息。也就是说，当主机和无人机进入work态后，无人机开始通过D子帧传输业务信息给主机，在传输过程中，主机和无人机通过S子帧传输控制命令和相关的控制参数。这样，既能有效的支持无人机系统对于速率、实时性和高可靠传输的要求，与LTE系统相比，该系统实现有很大程度的简化，降低了实现复杂度，能够缩短开发周期、成本，同时还能稳定、高效的满足无人机图传与命令信息的交互。

步骤602：当检测到所述无人机与主机在时域和频域同步时，进入工作态，接收所述主机调整后的MCS值；

步骤603：根据接收的频点确定无人机的支持频点，并将确定的支持频点发送给所述主机；

步骤604：接收主机确定的备选频点，基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息。

本步骤中在LTE的PDSCH上传输数据信息，具体包括：

将无人机的驱动层采集到的需传输的数据信息组包传给协议栈层，由所述协议栈层对所述数据信息进行加密、分段、封装后传给物理层；将所述物理层的数据信息比特流在Modem芯片中进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输所述数据信息比特流给主机的物理层。

其中，所述硬件处理至少包括之一：编码、解码、调制、解调过程；所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息。

这里，当所述无人机传输的所述业务信息出现传输错误时，所述无人机重传所述业务信息。

对于业务信息，可以通过混合自动重传请求(Harq，Hybrid Automatic RepeatreQuest)重传机制来避免业务信息的丢失，保证业务信息传输的可靠性，如果新传数据在传输过程中发生传输错误时，主机会将反馈信息发送给无人机，通知无人机重传，由于采用了Harq机制，保证了重传的解码成功率更高。

下面对本发明实施例基于LTE的无人机图传方法的具体实现过程做进一步地说明。

图7为本发明实施例软件三层结构的数据交互以及软硬件数据交互示意图，如图7所示，本发明实施例的设计思路是按照LTE协议与通信流程进行，其中，硬件部分是基于LTE的Modem芯片，软件部分分为三层：驱动层、协议栈层和物理层，其中，每层的具体实现功能如下：

驱动层，负责与主机和无人机接口，采集主机和无人机发送的图像信息和控制信息，并将所有信息组包，并传给协议栈层；

协议栈层，负责从驱动层获取数据流，对数据流进行数据加密、分段后，将信息封装传给物理层；

物理层，负责从与协议栈层的共享内存中取出数据流，实现数据传输功能。

在图7中，以视频图像信息为例来说明基于LTE的无人机图传方法，在发送端，通过无人机摄像头采集视频图像信息，将采集到的视频图像信息在驱动层组包传给协议栈层，由协议栈层对视频图像信息进行加密、分段后，再将加密分段后的信息封装，然后传给物理层；将物理层的视频图像信息比特流在Modem芯片中进行编码、调制等处理后，通过LTE的PDSCH传输视频图像信息比特流给接收端的物理层，然后通过接收端的协议栈层、驱动层完成信息的进一步处理。

这里，在接收端执行的是与发送端处理流程的逆过程，这里不做一一介绍，最终将分包好的视频图像信息传给接收端的处理器，并在遥控器的显示屏上显示所述数据信息对应的视频图像。

这里，考虑到数据传输的有效性，以及当需传输的数据量非常大时，主机承担负荷较重等因素，可以在本发明实施例中增加支持从机的功能，相当于有多个地面终端可以接收无人机的图传信息，图8为本发明实施例主机、从机和无人机之间信息交互示意图，如图8所示，对于主机，既可以与无人机之间实现控制信息的交互，也可以接收无人机发送的图传信息；对于从机，只能接收无人机发送的图传信息，但不能给无人机发送任何指令信息，因此，从机只需要在接收到子帧后完成解码功能，不需要完成相应的发送功能。

实施例三：

为实现上述方法，本发明实施例还提供了一种基于LTE的无人机图传装置，如图9所示，该装置包括第一同步检测单元901、第一预处理单元902、第一数据传输单元903；其中，

所述第一同步检测单元901，用于检测主机与无人机是否在时域和频域同步；

所述第一预处理单元902，用于当所述第一同步检测单元901检测到所述主机与无人机在时域和频域同步时，进入工作态，调整MCS值，并将调整后的MCS值通知所述无人机；还用于将当前检测到的频点发送给所述无人机，在无人机的支持频点中确定备选频点，并将确定的备选频点发送给所述无人机；

所述第一数据传输单元903，用于基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息。

其中，所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息。

这里，所述第一数据传输单元903，还用于当所述主机收到的控制信息与发送的控制信息不一致时，所述主机重传所述控制信息。

所述第一数据传输单元903，进一步包括以下两个子单元：Modem芯片单元、第一处理单元；其中，

所述Modem芯片单元，用于将数据信息比特流进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输给主机的物理层；

所述第一处理单元，用于将收到的数据信息比特流发送给协议栈层，由所述协议栈层进行解密、分段组合、解封装后传给驱动层，所述驱动层对收到的数据信息进行分包后传给主机的处理器，并显示所述数据信息对应的图像。

其中，所述硬件处理至少包括之一：编码、解码、调制、解调过程。

实施例四：

为实现上述方法，本发明实施例还提供了一种基于LTE的无人机图传装置，如图10所示，该装置包括第二同步检测单元1001、第二预处理单元1002、第二数据传输单元1003；其中，

所述第二同步检测单元1001，用于检测无人机与主机是否在时域和频域同步；

所述第二预处理单元1002，用于当所述第二同步检测单元1001检测到所述无人机与主机在时域和频域同步时，进入工作态，接收所述主机调整后的MCS值；还用于根据接收的频点确定无人机的支持频点，并将确定的支持频点发送给所述主机；

所述第二数据传输单元1003，用于接收主机确定的备选频点，基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息。

其中，所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息。

这里，所述第二数据传输单元1003，还用于当所述无人机传输的所述业务信息出现传输错误时，所述无人机重传所述业务信息。

所述第二数据传输单元1003，进一步包括以下两个子单元：第二处理单元、Modem芯片单元；其中，

所述第二处理单元，用于将无人机的驱动层采集到的需传输的数据信息组包传给协议栈层，由所述协议栈层对所述数据信息进行加密、分段、封装后传给物理层；

所述Modem芯片单元，用于将所述物理层的数据信息比特流进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输所述数据信息比特流给主机的物理层。

其中，所述硬件处理至少包括之一：编码、解码、调制、解调过程。

在实际应用中，所述第一同步检测单元901、第一预处理单元902、第一数据传输单元903、第二同步检测单元1001、第二预处理单元1002、第二数据传输单元1003均可由位于LTE的Modem芯片上的中央处理器(CPU，Central Processing Unit)、微处理器(MPU，MicroProcessor Unit)、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)、或现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)等实现。

实施例五：

为实现上述方法，本发明实施例还提供了一种基于LTE的无人机图传系统，如图11所示，该系统包括：主机、无人机；其中，

所述主机，用于与所述无人机在时域和频域同步，在检测到同步时，进入工作态，调整MCS值，并将调整后的MCS值通知所述无人机；还用于在无人机的支持频点中确定备选频点，并将确定的备选频点发送给所述无人机；基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息；

所述无人机，用于与所述主机在时域和频域同步，在检测到同步时，进入工作态，接收调整后的MCS值；还用于确定支持频点，并将确定的支持频点发送给所述主机，接收所述主机确定的备选频点；基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息。

这里，所述系统还包括：Modem芯片，用于所述主机和无人机在LTE的PDSCH上传输数据信息之前，对数据信息比特流进行硬件处理，其中，所述硬件处理至少包括之一：编码、解码、调制、解调过程。

本发明实施例检测主机与无人机是否在时域和频域同步；当检测到所述主机与无人机在时域和频域同步时，进入工作态，调整MCS值，并将调整后的MCS值通知所述无人机；将当前检测到的频点发送给所述无人机，在无人机的支持频点中确定备选频点，并将确定的备选频点发送给所述无人机；基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息。如此，使用LTE的PDSCH信道来完成主机和无人机之间物理信道信息的传输，不仅能有效的支持无人机系统的传输速率要求，还能提高无人机图传系统的传输距离、画质和抗干扰性能，实现物理层与高层之间的接口通信传输，使图像传输更具实时性和高可靠性，提升对无人机的使用和体验，从而达到稳定、高性能传输图像的效果。

此外，将本发明实施例应用在LTE的Modem芯片上，完成主机与无人机之间图像和指令的传输，使得本发明实施例基于LTE的无人机图传系统有很大程度的简化，降低了实现复杂度和成本，同时还能够实现主机和无人机两个终端对于功能模块的复用。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于长期演进LTE的无人机图传方法，其特征在于，所述方法包括：

检测主机与无人机是否在时域和频域同步；

当检测到所述主机与无人机在时域和频域同步时，进入工作态，调整调制与编码策略MCS值，并将调整后的MCS值通知所述无人机；

将当前检测到的频点发送给所述无人机，在无人机的支持频点中确定备选频点，并将确定的备选频点发送给所述无人机；

基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的物理下行共享信道PDSCH上传输数据信息；在LTE的PDSCH上传输数据信息，包括：所述主机的物理层接收经调制解调器Modem芯片进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输的数据信息比特流；将收到的数据信息比特流发送给协议栈层，由所述协议栈层进行解密、分段组合、解封装后传给驱动层，所述驱动层对收到的数据信息进行分包后传给主机的处理器，并显示所述数据信息对应的图像；

所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息，所述控制信息通过S子帧进行传输，所述业务信息通过D子帧进行传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述主机收到的控制信息与发送的控制信息不一致时，所述主机重传所述控制信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬件处理至少包括之一：编码、解码、调制、解调过程。

4.一种基于LTE的无人机图传方法，其特征在于，所述方法包括：

检测无人机与主机是否在时域和频域同步；

当检测到所述无人机与主机在时域和频域同步时，进入工作态，接收所述主机调整后的MCS值；

根据接收的频点确定无人机的支持频点，并将确定的支持频点发送给所述主机；

接收主机确定的备选频点，基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息；所述在LTE的PDSCH上传输数据信息，包括：

将无人机的驱动层采集到的需传输的数据信息组包传给协议栈层，由所述协议栈层对所述数据信息进行加密、分段、封装后传给物理层；将所述物理层的数据信息比特流在Modem芯片中进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输所述数据信息比特流给主机的物理层；

所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息，所述控制信息通过S子帧进行传输，所述业务信息通过D子帧进行传输。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述无人机传输的所述业务信息出现传输错误时，所述无人机重传所述业务信息。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述硬件处理至少包括之一：编码、解码、调制、解调过程。

7.一种基于LTE的无人机图传装置，其特征在于，所述装置包括：第一同步检测单元、第一预处理单元、第一数据传输单元；其中，

所述第一同步检测单元，用于检测主机与无人机是否在时域和频域同步；

所述第一预处理单元，用于当所述第一同步检测单元检测到所述主机与无人机在时域和频域同步时，进入工作态，调整MCS值，并将调整后的MCS值通知所述无人机；还用于将当前检测到的频点发送给所述无人机，在无人机的支持频点中确定备选频点，并将确定的备选频点发送给所述无人机；

所述第一数据传输单元，用于基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息；所述第一数据传输单元进一步包括：Modem芯片单元、第一处理单元；其中，所述Modem芯片单元，用于将数据信息比特流进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输给主机的物理层；所述第一处理单元，用于将收到的数据信息比特流发送给协议栈层，由所述协议栈层进行解密、分段组合、解封装后传给驱动层，所述驱动层对收到的数据信息进行分包后传给主机的处理器，并显示所述数据信息对应的图像；

所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息；所述控制信息通过S子帧进行传输，所述业务信息通过D子帧进行传输。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述第一数据传输单元，还用于当所述主机收到的控制信息与发送的控制信息不一致时，所述主机重传所述控制信息。

9.一种基于LTE的无人机图传装置，其特征在于，所述装置包括：第二同步检测单元、第二预处理单元、第二数据传输单元；其中，

所述第二同步检测单元，用于检测无人机与主机是否在时域和频域同步；

所述第二预处理单元，用于当所述第二同步检测单元检测到所述无人机与主机在时域和频域同步时，进入工作态，接收所述主机调整后的MCS值；还用于根据接收的频点确定无人机的支持频点，并将确定的支持频点发送给所述主机；

所述第二数据传输单元，用于接收主机确定的备选频点，基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息；所述第二数据传输单元进一步包括：第二处理单元、Modem芯片单元；其中，所述第二处理单元，用于将无人机的驱动层采集到的需传输的数据信息组包传给协议栈层，由所述协议栈层对所述数据信息进行加密、分段、封装后传给物理层；所述Modem芯片单元，用于将所述物理层的数据信息比特流进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输所述数据信息比特流给主机的物理层；

所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息；所述控制信息通过S子帧进行传输，所述业务信息通过D子帧进行传输。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述第二数据传输单元，还用于当所述无人机传输的所述业务信息出现传输错误时，所述无人机重传所述业务信息。

11.一种基于LTE的无人机图传系统，其特征在于，所述系统包括：主机、无人机；其中，

所述主机，用于与所述无人机在时域和频域同步，在检测到同步时，进入工作态，调整MCS值，并将调整后的MCS值通知所述无人机；还用于在无人机的支持频点中确定备选频点，并将确定的备选频点发送给所述无人机；基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息；所述在LTE的PDSCH上传输数据信息，包括：将无人机的驱动层采集到的需传输的数据信息组包传给协议栈层，由所述协议栈层对所述数据信息进行加密、分段、封装后传给物理层；将所述物理层的数据信息比特流在Modem芯片中进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输所述数据信息比特流给主机的物理层；

所述无人机，用于与所述主机在时域和频域同步，在检测到同步时，进入工作态，接收调整后的MCS值；还用于确定支持频点，并将确定的支持频点发送给所述主机，接收所述主机确定的备选频点；基于所述调整后的MCS值，以所述备选频点在LTE的PDSCH上传输数据信息；所述在LTE的PDSCH上传输数据信息，包括：将无人机的驱动层采集到的需传输的数据信息组包传给协议栈层，由所述协议栈层对所述数据信息进行加密、分段、封装后传给物理层；将所述物理层的数据信息比特流在Modem芯片中进行硬件处理后，通过LTE的PDSCH传输所述数据信息比特流给主机的物理层；

所述数据信息至少包括之一：控制信息、业务信息，所述控制信息通过S子帧进行传输，所述业务信息通过D子帧进行传输。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：Modem芯片，用于所述主机和无人机在LTE的PDSCH上传输数据信息之前，对数据信息比特流进行硬件处理，其中，所述硬件处理至少包括之一：编码、解码、调制、解调过程。

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