CN107703520B - 一种利用无人飞行器任务链路传送差分数据的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用无人飞行器任务链路传送差分数据的方法，属于无人机差分卫星导航技术领域。所述方法通过无人机地面站的地面差分卫星接收机解算无人机地面站位置，并将解算的位置与已知位置进行对比，得到的差分修正量Δ。按照测控链路通信协议在编码器中对所述的差分修正量Δ进行重新编码，将任控数据帧、差分修正量数据帧、遥控遥测数据帧分别加入标志，三种帧格式相同，但是标志不同；通过地面任控数传电台发送给机载任控数传电台。本发明减去了机载差分数传电台，减轻了无人机自身重量、能源损耗，进而增加了无人机的续航时间、载重能力。任控计算机同时负责遥控、任控和差分修改中数据的传递，提高了任控计算机的使用率。

Description

一种利用无人飞行器任务链路传送差分数据的方法和装置
技术领域
本发明属于无人机差分卫星导航技术领域，具体涉及一种利用无人飞行器任务链路传送差分数据的方法和装置。
背景技术
卫星导航差分是指在正常的卫星导航系统外附加修正(差分)信号，以改善卫星导航系统的精度。根据卫星导航差分系统基准站发送的信息方式可将差分定位分为三类，即：位置差分、伪距差分和相位差分。这三类差分方式的工作原理是相同的，即都是由基准站发送改正数，由用户站接收并对自身测量结果进行修正，以获得精确的定位结果，所不同的是，发送该证书的具体内容不一样其差分定位精度不同，在飞行器领域常用方式为伪距差分。
无人机任务控制链路是由无人机地面站中的任控数传电台和无人机中任控数传电台构成的一个独立传输通道。无人机的任控链路主要负责飞行系统以外设备的传输工作，例如图像传输、机上传感器信号传输、备用任控链路。任控链路的机上端是由备用飞控计算机进行解算。
图1为现阶段应用于无人机的差分导航及测控技术原理示意图，差分卫星基准站放置在已知的位置，差分卫星接收机接收卫星信号、解算出当前位置并与地面站已知位置对比得出修正量Δ，并发送至地面差分数传电台，地面差分数传电台将修正量Δ转变成无线信号发送至机载差分数传电台。机载差分数传电台将差分修正量Δ发送至差分卫星接收机。差分卫星接收机可解算自身位置B，当接收到机载差分数传电台的差分修正量Δ后，结合解算的自身位置B解算出更加精准的飞机准确位置C(B-Δ)，最后将准确位置C发送给主控计算机和惯导，解码后分别通过主测控链路β和任控链路γ反馈给无人机地面站。
图1中，差分链路α、主测控链路β、任控链路(备测控链路)γ分别为三套完全独立的链路系统，不但在重量、能源上产生了不必要的浪费，三套数传接收电台在无人机有限的空间内也会产生相互干扰。由于差分卫星基准站是独立系统，结构简单，会受限于体积、能源有限等因素。地面差分数传电台与机载差分数传电台之间的数据传输是透明传输，没有做任何加密措施，容易受到干扰，产生隐患。
发明内容
本发明为了解决现有技术中通讯链路多、易受干扰的问题，提供一种利用无人飞行器任控链路传送差分数据的方法和装置，所述装置去掉了差分卫星基准站，在无人机地面站增设了地面差分卫星接收机，去掉了机载差分数传电台，无人机地面站与测控输出电台之间形成主测控链路，无人机地面站与机载任控数传电台之间形成差分链路和任控链路。
具体的，在无人机地面站上设置有地面差分卫星接收机、编码器、地面任控数传电台和主测控数传电台，各设备之间通过连接信号线缆通讯连接。无人机上设置有机载任控数传电台、任控计算机、机载差分卫星接收机、测控数传电台和主控计算机，各设备均通过信号线缆连接通讯。
本发明的优点在于：
(1)由于机载设备减去了机载差分数传电台，减轻了无人机自身重量、能源损耗，进而增加了无人机的续航时间、载重能力。
(2)差分链路和任控链路进行了合并，减少了多条遥控链路之间的相互干扰的问题。
(3)增加了数据编码和解码的环节，差分数据得以保密，消除隐患。
(4)任控计算机同时负责遥控、任控和差分修改中数据的传递，提高了任控计算机的使用率。
(5)使用了更可靠的链路传输，可提高差分数据的传输距离，提高无人机导航精度。
(6)无人机地面站与差分卫星基准站结合，在不影响性能、不减少余度的情况下降低了硬件成本。
附图说明
图1现有无人机测控链路组成示意图。
图2本发明无人机测控链路组成示意图。
图3为机载任控计算机流程示意示意图。
图1和图2中：实线为馈线传送的信号连接(信号类型如485、422、232等)；虚线为无线信号连接(如400MHz、900MHz等频段)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
如图2所示为本发明提供的利用无人飞行器任控链路传送差分数据的实现装置示意图，所述的实现装置将差分卫星基准站与无人机地面站相结合，在无人机地面站设置地面差分卫星接收机、主测控数传电台和地面任控数传电台，地面差分卫星接收机上连接有编码器。在无人机上设置主控计算机、任控计算机、机载差分卫星接收机、测控数传电台和机载任控数传电台，相应设备之间通过信号电缆连接通讯。
所述的地面差分卫星接收机通过卫星接收天线接收卫星信号；所述的地面差分卫星接收机与地面任控数传电台之间通过信号电缆连接。所述的主控计算机和任控计算机之间、主控计算机与测控数传电台之间、任控计算机与机载任控数传电台之间、机载差分卫星接收机与主控计算机和任控计算机之间，分别通过信号电缆连接。
无人机地面站位置已知，所述的地面差分卫星接收机解算无人机地面站位置，并将解算的位置与已知位置进行对比，得到的差分修正量Δ。按照测控链路通信协议在编码器中对所述的差分修正量Δ进行重新编码，加入识别标志并压缩、加密，编制成加密差分修正量Δ+，加密差分修正量Δ+，将任控数据帧、差分修正量数据帧、遥控遥测数据帧分别加入标志，三种帧格式相同，但是标志不同。利用时分复用的传输方式通过地面任控数传电台发送给无人机上的机载任控数传电台。所述的地面任控数传电台与机载任控数传电台之间为任控、差分链路。
机载任控数传电台接收地面任控数传电台的数据帧并发送给任控计算机后，图3所示，任控计算机对数据帧进行空帧识别，空帧直接抛弃，在数据帧为非空帧可用的情况下，通过任控计算机对数据帧进行解码(包括遥控、任控、差分帧解码)则分为以下三种情况：
(a)若数据帧被识别为任控数据帧，则解码后直接使用，经过任控计算机解码得到进一步指令，并将指令发送至下级执行设备，例如机上光电设备的动作指令。
(b)若数据帧被识别为差分修正数据，将差分数据帧进行解码解密得到原始差分修正量数据帧，并将处理后的差分修正量数据发送给机载差分卫星接收机，随后机载差分卫星接收机将修正后的导航数据发送给主控计算机。
(c)若数据帧为遥控数据帧，则直接发送给主控计算机解码做进一步使用，例如无人机地面站发出的航点位置变更指令。
在任控计算机中确定对(a)、(b)、(c)三种情况处理数据的优先级为：c＞b＞a。
主控计算机将解码后的遥控数据帧通过测控数传电台发送到主测控数传电台。

Claims (2)

1.一种利用无人飞行器任务链路传送差分数据的方法，其特征在于：在无人机地面站上设置有地面差分卫星接收机、编码器、地面任控数传电台和主测控数传电台，无人机上设置有机载任控数传电台、任控计算机、机载差分卫星接收机、测控数传电台和主控计算机；
无人机地面站位置已知，所述的地面差分卫星接收机解算无人机地面站位置，并将解算的位置与已知位置进行对比，得到的差分修正量Δ；按照测控链路通信协议在编码器中对所述的差分修正量Δ进行重新编码，加入识别标志并压缩、加密，编制成加密差分修正量Δ+，将任控数据帧、差分修正量数据帧、遥控遥测数据帧分别加入标志，三种帧格式相同，但是标志不同；利用时分复用的传输方式通过地面任控数传电台发送给无人机上的机载任控数传电台；所述的地面任控数传电台与机载任控数传电台之间为任控、差分链路。
2.根据权利要求1所述的一种利用无人飞行器任务链路传送差分数据的方法，其特征在于：所述的机载任控数传电台，接收地面任控数传电台的数据帧并发送给任控计算机后，任控计算机对数据帧进行空帧识别，空帧直接抛弃，在数据帧为非空帧可用的情况下，通过任控计算机对数据帧进行解码，分为以下三种情况：
(a)若数据帧被识别为任控数据帧，则解码后直接使用，经过任控计算机解码得到进一步指令，并将指令发送至下级执行设备；
(b)若数据帧被识别为差分修正数据，将差分数据帧进行解码解密得到原始差分修正量数据帧，并将处理后的差分修正量数据发送给机载差分卫星接收机，随后机载差分卫星接收机将修正后的导航数据发送给主控计算机；
(c)若数据帧为遥控数据帧，则直接发送给主控计算机解码做进一步使用。
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