CN109768821B - 基于物联网的多无人机多任务异域航行通信系统及通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的多无人机多任务异域航行通信系统，包括用于管理各无人机并下发任务的物联网云平台，所述的无人机分布在多个航域内，每个航域内的无人机均分别设置有基于广域网的物联网信号发收器。本发明的物联网云平台支持多机自主航行通信利用互联网技术、多余度处理技术与物联网技术进行协议定义、数据流分布式处理与数据流可靠性的过程；互联网把云平台上要下发的任务数据流经过云平台协议将任务发送到各个多余度飞控控制器上多余度信息通道融入物联网通信NB‑IoT技术并让多架无人机去执行不同的多个作业任务且无人机彼此通信着，解决依赖人工与多设备信息中转繁琐的调试、通信无保障和管理工作。

Description

基于物联网的多无人机多任务异域航行通信系统及通讯方法

技术领域

本发明涉及无人机控制技术领域，特别是涉及一种基于物联网的多无人机多任务异域航行通信系统及通讯方法。

背景技术

传统的无人机在执行作业时全靠人的视野或是踩点设备踩点拿着遥控机操作无人机的去向；通信方式也仅只有数传交流；若在执行面大的情况则需要信息中转站地面机站或短距离波支持；现阶段无人机信息传递分为地面机站或短距离波传播通信方式为主这也使得每个无人机操作员一人一机和掌握多种设备调试的现象同时作业的环境也会严重影响无人机与中转站之间的信息转递，也造成人力成本增加同时也阻障高效作业与科技提高生产力。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于物联网的多无人机多任务异域航行通信系统及通讯方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于物联网的多无人机多任务异域航行通信系统，包括用于管理各无人机并下发任务的物联网云平台，所述的无人机分布在多个航域内，每个航域内的无人机均分别设置有基于广域网的物联网信号发收器。

一种所述的基于物联网的多无人机多任务异域航行通信系统的通信方法，包括以下步骤，

1)各航域内的无人机分别组建各自的通信安全识别可信区；

2)物联网云平台将任务数据流下发至对应航域的无人机；

3)该无人机作为承载机，同时承载机开启多余度通道以将任务数据和执行信息广播至该航域内的其他无人机；

4)收到广播状态的各无人机建立安全通信，同时以广播的方式回复自己当前任务状态；

5)物联网云平台更新任务状态。

所述的步骤2)中，包括，

21)发送航行任务到任务中心；

22)任务中心管理航行任务并开启调度中心任务执行器；

23)任务执行器扫描某航域可活动无人机状态,连接状态正常的无人机自主判断是否要接收新任务；

24)任务执行器监听各无人机反馈，并下发任务数据下发至首先给出反馈的无人机；

25)对应无人机接收新任务并将该新任务执行加入到执行序列中并回执对应的任务的接受的状态。

所述的步骤1)中建立通信安全识别可信区的步骤包括，

11)各无人机之间的广播信息握手；

12)收到通信广播后建立认证通信密钥协议；

13)彼此认证通过后生成通信信息密钥；

14)各多无人机通信环境中根据不同航域区所支持的安全通信密钥不同建立属于该航域的通信安全识别可信区。

所述的步骤3)中承载机基于互联协议与物联云平台通讯，向航域路由目录中的所有无人机广播。

多余度传输数据流信息通道同时更新其它多余度对应的任务执行目录。

还包括在何数据流丢失将使用多余度分布式策略自主重新恢复的步骤。

所述的任务执行器利用网络心跳的策略进行各无人机的活动信息收集。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的物联网云平台支持多机自主航行通信利用互联网技术、多余度处理技术与物联网技术进行协议定义、数据流分布式处理与数据流可靠性的过程；互联网把云平台上要下发的任务数据流经过云平台协议将任务发送到各个多余度飞控控制器上多余度信息通道融入物联网通信NB-IoT技术并让多架无人机去执行不同的多个作业任务且无人机彼此通信着；物联网NB-IoT技术让广域网中任互联设备相连解决了通信无阻碍，其互联网技术让数据流通过物联网通信站上的数据流保持快捷无差异化的执行，多余度保障数据流不丢失。最终以物联网与互联网技术提供通信全域覆盖、云平台管理多机航行执行任务，解决依赖人工与多设备信息中转繁琐的调试、通信无保障和管理工作。

附图说明

图1所示为本发明的基于物联网的多无人机多任务异域航行通信系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的基于物联网的多无人机多任务异域航行通信系统，包括物联网云平台，其用于管理各无人机并下发任务，所述的无人机1分布在多个航域2内，每个航域内的无人机均分别设置有基于广域网的物联网信号发收器。

通过航域设定，利用物联网将各个航域内的无人机集合起来，只需要一个或者部分无人机能与物联网云平台通讯，而且利用物联网信号发收器在各航域内构件一个网联网，相当于多个物联网衔接通讯，克服了地域限制。即可进行超大距离的任务下发和信息交互。

本发明的基于物联网的多无人机多任务异域航行通信系统的通信方法，包括以下步骤，

1)各航域内的无人机分别组建各自的通信安全识别可信区；安全识别可信任区是指通过广播建立通信道并验证通过的航域路由目录中的无人机机群。为提高不同通信域的各域无人机通信验证时按区域编码通信以识别无人机在各个不同的广域网所构成的不同通信环境的安全隔离。

2)物联网云平台将任务数据流下发至对应航域的无人机，如封装数据流为TCP、JT808协议规范；如果没有当前域的无人机接受广播将不会建立通信的回执信息任务将不被处理。

3)通信安全识别可信区内其中一个无人机接收该任务数据并锁定任务，该无人机作为承载机，同时承载机开启多余度通道以将任务数据和执行信息广播至该航域内的其他无人机；如，承载机基于互联协议与物联云平台通讯，通讯获取后进行任务解析，并向航域路由目录中的所有无人机基于物联网进行广播。该策略解决自建地面通讯站了的问题，通信站由无人机本身承担即一个无人机就是一个物联机站。物联网云平台管理多航域并下发任务至由无人机机群自组物联通信服务的某一无人机上。

4)收到广播状态的各无人机建立安全通信，同时以广播的方式回复自己当前任务状态；

5)物联网云平台更新任务状态。

本发明的通讯方法，将两级物联网协议通过作为承载机的无人机衔接，扩大了通讯范围，而且利用无人机作为物联网基站，减少地面设施布置，提高了操控的灵动性。

其中，所述的步骤1)中建立通信安全识别可信区的步骤包括，

11)各无人机之间的广播信息握手；因为各无人机上会配置一个属于自己的基于广域网的物联网信号发收器，即可在该航域内构成一个物联广域网。

12)收到通信广播后建立认证通信密钥协议；

13)彼此认证通过后生成通信信息密钥；

14)各多无人机通信环境中根据不同航域区所支持的安全通信密钥不同建立属于该航域的通信安全识别可信区。

具体地，所述的步骤2)中，包括，

21)物联网云平台发送航行任务到任务中心；

22)任务中心管理航行任务并开启调度中心任务执行器；其中，任务中心是指要执行数据集中放在一个任务池中，类似工作列表要，调度中心的执行器会根据信息的先进先出的原则给下一个处理环节。调度中心是一同步的线程池集合，执行器是指线程池中每一个处理任务的子线程。

23)任务执行器扫描某航域可活动无人机状态,连接状态正常的无人机自主判断是否要接收新任务；如所述的任务执行器利用网络心跳的策略进行各无人机的活动信息收集；

24)任务执行器监听各无人机反馈，并下发任务数据下发至首先给出反馈的无人机；该反馈是指无人机自主判断后能够接收新任务的反馈；

25)对应无人机接收新任务并将该新任务执行加入到执行序列中并回执对应的任务的接受的状态。

同时，为确保任务扫描器排除无法通信无人机减少通信无冗余。每个无人机均预设由授权码，授权码由航域内路由目录的所在无人机，即承载机验证并回执给物联网云服务端，承载机验证多个无人机授权码并回复各无人机的任务执行器与通信节点状态；即可有效减少通讯等待。

多余度传输数据流信息通道同时更新其它多余度对应的任务执行目录。当某一无人机出现问题时，其未执行的任务会进行再分配，或者施加到新的无人机上。同时，当其中一个无人机发生故障时，还包括在何数据流丢失将使用多余度分布式策略自主重新恢复的步骤。即每个无人机都是其他无人机的多余度冗余备份，保证在遥远距离的数据和控制联络性。

即，任何更新数据状态、通信状态、服务状态、各余度通信监控等都会通过广播的形式进行多无人机冗余备份。如果任何数据流丢失将使用多余度分布式策略自主重新恢复。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于物联网的多无人机多任务异域航行通信系统的通信方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)各航域内的无人机分别组建各自的通信安全识别可信区；

2)物联网云平台将任务数据流下发至对应航域的无人机；

3)该无人机作为承载机，同时承载机开启多余度通道以将任务数据和执行信息广播至该航域内的其他无人机；

4)收到广播状态的各无人机建立安全通信，同时以广播的方式回复自己当前任务状态；

5)物联网云平台更新任务状态。

2.如权利要求1所述的通信 方法，其特征在于，所述的步骤2)中，包括，

21)发送航行任务到任务中心；

22)任务中心管理航行任务并开启调度中心任务执行器；

23)任务执行器扫描某航域可活动无人机状态,连接状态正常的无人机自主判断是否要接收新任务；

24)任务执行器监听各无人机反馈，并下发任务数据下发至首先给出反馈的无人机；

25)对应无人机接收新任务并将该新任务执行加入到执行序列中并回执对应的任务的接受的状态。

3.如权利要求1所述的通信 方法，其特征在于，所述的步骤1)中建立通信安全识别可信区的步骤包括，

11)各无人机之间的广播信息握手；

12)收到通信广播后建立认证通信密钥协议；

13)彼此认证通过后生成通信信息密钥；

14)各多无人机通信环境中根据不同航域区所支持的安全通信密钥不同建立属于该航域的通信安全识别可信区。

4.如权利要求1所述的通信 方法，其特征在于，所述的步骤3)中承载机基于互联协议与物联云平台通讯，向航域路由目录中的所有无人机广播。

5.如权利要求1所述的通信 方法，其特征在于，多余度传输数据流信息通道同时更新其它多余度对应的任务执行目录。

6.如权利要求1所述的通信 方法，其特征在于，还包括在何数据流丢失将使用多余度分布式策略自主重新恢复的步骤。

7.如权利要求2所述的通信 方法，其特征在于，所述的任务执行器利用网络心跳的策略进行各无人机的活动信息收集。

8.如权利要求1所述的通信 方法，其特征在于，所述的基于物联网的多无人机多任务异域航行通信系统包括用于管理各无人机并下发任务的物联网云平台，所述的无人机分布在多个航域内，每个航域内的无人机均分别设置有基于广域网的物联网信号发收器。

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