CN110138439A - 基于天临空地车专用网络的通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于天临空地车专用网络的通信方法及装置。方法适用于一种轨道交通通信系统，包括浮空器获取第一链路的连接状态，第一链路为浮空器与地面控制端设备之间的通信链路；若第一链路为连通状态，则接收无人机发送的第一数据，并通过第一链路将第一数据发送至所述地面控制端设备，其中第一数据为无人机采集的数据，若第一链路为断开状态，则向无人机发送链路切换指令，以使无人机通过第二链路将第一数据发送给地面控制端设备，第二链路包括无人机与第一地面站之间的通信链路，以及第一地面站与地面控制端设备之间的通信链路。本发明提供的通信方法，通过冗余的通信链路的设置，提高了轨道交通通信系统的可靠性。

Description

基于天临空地车专用网络的通信方法及装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于天临空地车专用网络的通信方法及装置。

背景技术

随着信息技术在轨道交通经营管理中的广泛应用,建立全方位、多层级、功能齐全的轨道交通监测与服务体系，实现轨道交通实时运营安全保障信息的可靠共享已经成为当务之急。

基于我国在临近空间飞艇和无人机领域的先导优势，建立了基于天临空地车专用网络的轨道交通信息保障系统，该保障系统基于天临空地车轨道交通专用网络，实现了天、临、空、地、车五者间的信息一体化传输与处理。该专用网络具备面向轨道交通运营业务以及应急业务的快速组网和动态重构能力，能够有效改善当前轨道交通网络依赖地面移动网络，拓扑单一，重构能力弱的局限性；且该通信系统可支撑临近空间飞艇、无人机上各传感器获取的临空数据与地面、车载网络信息的共享，实现了空车、车车、车地信息的无缝共享。

为保障轨道交通安全运行及信息的实时共享，轨道交通通信系统需要保障大范围、大宽带、实时及高可靠的长距离通信传输。由于临空环境的复杂性，当前临空数据的传输可靠性较差，严重制约了轨道交通通信系统的发展与推广。

发明内容

本申请提供一种基于天临空地车专用网络的通信方法及装置，用以解决现有技术中轨道交通通信系统可靠性差的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于天临空地车专用网络的通信方法，适用于一种轨道交通通信系统，所述通信系统包括浮空器，无人机、第一地面站以及地面控制端设备，所述无人机处于所述浮空器的通信覆盖范围内；

所述方法包括：

所述浮空器获取第一链路的连接状态，所述第一链路为所述浮空器与所述地面控制端设备之间的通信链路；

若所述第一链路为连通状态，则接收所述无人机发送的第一数据，并通过所述第一链路将所述第一数据发送至所述地面控制端设备，其中所述第一数据为无人机采集的数据；

若所述第一链路为断开状态，则向所述无人机发送链路切换指令，以使所述无人机通过第二链路将所述第一数据发送给所述地面控制端设备，所述第二链路包括所述无人机与所述第一地面站之间的通信链路，以及所述第一地面站与所述地面控制端设备之间的通信链路。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于天临空地车专用网络的通信装置，所述装置适用于一种轨道交通通信系统，所述通信系统包括浮空器，无人机、第一地面站以及地面控制端设备，所述无人机处于所述浮空器的通信覆盖范围内；

所述装置包括：

获取模块，用于获取第一链路的连接状态，所述第一链路为所述浮空器与所述地面控制端设备之间的通信链路；

第一发送模块，用于在所述第一链路为连通状态，接收所述无人机发送的第一数据，并通过所述第一链路将所述第一数据发送至所述地面控制端设备，其中所述第一数据为无人机采集的数据；

第二发送模块，用于在所述第一链路为断开状态，向所述无人机发送链路切换指令，以使所述无人机通过第二链路将所述第一数据发送给所述地面控制端设备，所述第二链路包括所述无人机与所述第一地面站之间的通信链路，以及所述第一地面站与所述地面控制端设备之间的通信链路。

第三方面，本发明实施例提供了一种浮空器，包括存储器、处理器；

存储器：用于存储所述处理器可执行指令；

其中，所述处理器被配置为：执行所述可执行指令以实现第一方面任一项所述的方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述第一方面任一项所述的方法。

第五方面，本发明实施例提供了一种轨道交通通信系统，包括：无人机、第一地面站、地面控制端设备以及如上述第三方面所述的浮空器。

本发明实施例提供的基于天临空地车专用网络的通信方法，适用于一种轨道交通通信系统，通信系统包括浮空器，无人机、第一地面站以及地面控制端设备，所述无人机处于所述浮空器的通信覆盖范围内。本实施例提供的通信方法，优选第一链路进行数据通信，第一链路为浮空器与地面控制端设备之间的通信链路，第一链路连通时，浮空器接收无人机发送第一数据并将第一数据发送至地面控制端设备，第一数据为无人机采集的数据，通过浮空器及无人机进行第一数据的传输，有效改善当前轨道交通网络完全依靠地面网络，不适用于通信基础设置薄弱地区的技术问题；当第一链路不可用(断开状态)时，则切换至第二链路进行数据通信，将第一数据发送至地面控制端设备，其中，第二链路包括无人机与第一地面站之间的通信链路，以及第一地面站与地面控制端设备之间的通信链路，通过冗余的通信链路的设置，极大的提高了轨道交通通信系统的可靠性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明一实施例提供的轨道交通通信系统的架构示意图；

图2为本发明一实施例提供的基于天临空地车专用网络的通信方法的流程示意图；

图3为本发明另一实施例提供的基于天临空地车专用网络的通信方法的流程示意图；

图4为本发明另一实施例提供的轨道交通通信系统的架构示意图；

图5为本发明一实施例提供的基于天临空地车专用网络的通信装置的功能框图；

图6为本发明一实施例提供的浮空器的硬件结构示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本申请实施例提供的基于天临空地车专用网络的通信方法，适用于图1所示的轨道交通通信系统。如图1所述，轨道交通通信系统包括浮空器、无人机、第一地面站以及地面控制终端。

本实施例中涉及的浮空器可以为临近空间飞艇。临近空间飞艇利用飞行器自身的浮力客户克服重力，飞行的动力一般由太阳能电力系统提供。例如，临近空间飞艇可通过在气囊内灌充非常轻的大量氦气，是整个飞艇的密度比2万米以下的空气还小，因此，能够长期待在一个地区上空而不需要额外的消耗动力，能够实现全面监控该地区的交通等。浮空器通信覆盖范围为D千米，即以浮空器映射在地面上的点为圆心，半径为R＝D/2千米的院内的所有其他通信端节点都可以与浮空器进行通信，浮空器的理想驻留状态时固定不动的。

无人机的飞行高度一般低于浮空器，可以与其通信覆盖范围内的其他通信终端进行通信，同时还可以与浮空器进行通信，以实现更细粒度的检测和通信。无人机处于飞行状态，故无人机的覆盖范围处于动态移动中，无人机的通信覆盖范围为d，无人机的覆盖范围包括以无人机映射在地面上的点为圆心，半径为r＝d/2千米的园内的其他地面终端设备，例如轨道车辆。

第一地面站为无人机地面控制站，无人机与第一地面站中均设有无线通信模块，共同构成无人机数传系统。

地面控制终端是轨道交通通信系统中的管理控制中心以及传感器信息的处理中心。

本实施例中的轨道交通通信系统通过浮空器和无人机实现对轨道交通的全面监测以及轨道交通信息的有效传输，能够有效改善当前轨道交通网络完全依靠地面网络，不适用于通信基础设置薄弱地区的技术问题，且无人机具有高度移动性，有效改善当前轨道交通通信系统拓扑单一、重构能力弱的局限性。然而，浮空器与地面控制终端之间数据的传输易受临近空间环境的影响，由于临近空间环境的复杂性，导致轨道交通通信系统的通信可靠性较差，严重制约了该轨道交通通信系统的发展与推广。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

图2为本发明一实施例提供的基于天临空地车专用网络的通信方法的流程示意图。本实施例提供方法适用于图1所述的轨道交通通信系统，所述通信系统包括浮空器，无人机、第一地面站以及地面控制端设备，所述无人机处于所述浮空器的通信覆盖范围内，具体地，该轨道交通通信系统为天临空地车轨道交通通信系统。

如图2所示，该通信方法包括：

S201、所述浮空器获取第一链路的连接状态，所述第一链路为所述浮空器与所述地面控制端设备之间的通信链路。

浮空器覆盖范围内的轨道车辆与无人机等通信终端可经过浮空器与地面控制端设备实现信息实时共享。实际应用中，浮空器位于轨道交通通信系统的网络中心位置，通过浮空器与无人机之间的链路，浮空器与地面终端之间的链路，浮空器与地面控制端设备之间的链路，构建天临空地车轨道交通通信系统，该轨道交通通信系统中，无人机可以通过第一地面站与地面控制端设备进行通信，地面终端通过地面移动网络与地面控制端设备进行通信。可选地，地面终端为轨道车辆。

可选地，浮空器包括临空移动通信基站、临空宽带微波通信第一终端以及空间网关。临空移动通信基站负责浮空器覆盖范围内各终端设备接入该轨道交通通信系统，并提供多路无线移动通信链路，其中终端设备包括无人机、轨道车辆以及其他地面终端，实际应用中，无线移动通信链路可以同时接入至少10个终端设备，无线移动通信链路带宽为2Mbps。临空宽带微波通信第一终端负责浮空器与地面控制端设备之间的高速数据传输，具体地，可提供100Mbps的微波链路；浮空器的空间网关用于进行网络层协议处理、网络路由生成和维护、网络流量控制、无线资源管理，同时进行轨道交通通信系统的快速组网。

第一链路为浮空器与地面控制端设备之间的通信链路，为了提高第一链路传输的可靠性，第一链路包含多条通信链路。可选地，第一链路包括微波链路、移动通信链路和数传链路。

浮空器获取第一链路的连接状态，具体是指浮空器进行输出传输前，通过浮空器的空间网关探测第一链路是否通断来获取第一链路的连接状态。

S202、若所述第一链路为连通状态，则接收所述无人机发送的第一数据，并通过所述第一链路将所述第一数据发送至所述地面控制端设备，其中所述第一数据为所述无人机采集的数据。

第一链路为连通状态，具体是指第一链路中的任一链路为连通状态。实际应用中，无人机默认浮空器与地面控制端设备之间的第一链路为连通状态，将第一数据传送给浮空器，浮空器的空间网关探测第一链路是否可用，并选择合适的传输链路为第一链路，通过该链路将第一数据发送至地面控制端设备。

可选地，浮空器发送给地面控制端设备的数据还包括除轨道车辆以外的其他终端设备发送给无人机的数据。其他终端设备包括地面移动终端设备，地面移动终端设备可以是地面固定式、车载式以及个人移动式3中形态，分别放在地面固定地点(如某野外传感器附近等)、汽车上或个人背负。

可选地，浮空器还可以直接接受地面终端设备发送的数据，并将该数据通过第一链路发送至地面控制端设备。地面终端设备包括轨道车辆、地面移动终端设备。

S203、若所述第一链路为断开状态，则向所述无人机发送链路切换指令，以使所述无人机通过第二链路将所述第一数据发送给所述地面控制端设备，所述第二链路包括所述无人机与所述第一地面站之间的通信链路，以及所述第一地面站与所述地面控制端设备之间的通信链路。

无人机作为轨道交通通信系统的接入和任务节点，用于进行信息采集和探测。可选地，无人机包括无人机临空移动通信终端、无人机空间网关。

具体地，无人机通过无人机临空移动通信终端接入临空移动通信基站，并实现2Mbps数据传输，满足无人机的机载要求；无人机空间网关用于进行轨道交通通信系统的快速组网，以及无人机数传系统与轨道交通通信系统的专用网络之间的切换。

第一链路为断开状态具体是指，第一链路中各链路均为断开状态，此时浮空器向无人机发送链路切换指令。无人机接收该链路切换指令，通过无人机空间网关从轨道交通通信系统的专用网络切换至无人机数传系统，通过第二链路将第一数据发送给地面控制端设备。第二链路包括无人机与第一地面站之间的通信链路，具体地，第一地面站为无人机地面控制站，第一地面站和无人机上均设有用于进行数据传输的无线通信模块，两者构成无人数传系统，第二地面站接收无人机发送的数据后，通过地面网络将该数据发送至地面控制端设备。

实际应用中，轨道交通通信系统需要实现无人机、浮空器、轨道车辆、地面移动终端设备、地面控制端设备之间的信息交互，主要功能包括：无人机探测数据回传、轨道车辆数据通信、地面移动终端设备的数据回传以及地面控制端设备的数据分发。

在一种实施方式中，无人机将采集到的数据发送至浮空器，浮空器通过第一链路将该数据发送至地面控制端设备。

在另一种实施方式中，轨道车辆将车辆数据、地面移动终端设备将采集到的数据发送至浮空器，浮空器通过第一链路将该数据发送至地面控制端设备。

在又一种实施方式中，第一链路为断开状态，轨道车辆将车辆数据、地面移动终端设备将采集到的数据发送至无人机，无人机通过第二链路将该数据发送至第一地面站，第一地面站将该数据通过地面网络发送至地面控制端设备。

在下一种实施方式中，第一链路为断开状态，轨道车辆和地面移动终端设备直接通过地面网络将采集到的数据发送至地面控制端设备。

本发明实施例提供的基于天临空地车专用网络的通信方法，适用于一种轨道交通通信系统，通信系统包括浮空器，无人机、第一地面站以及地面控制端设备，所述无人机处于所述浮空器的通信覆盖范围内。本实施例提供的通信方法，优选第一链路进行数据通信，第一链路为浮空器与地面控制端设备之间的通信链路，第一链路连通时，浮空器接收无人机发送第一数据并将第一数据发送至地面控制端设备，第一数据为无人机采集的数据，有效改善当前轨道交通网络完全依靠地面网络，不适用于通信基础设置薄弱地区的技术问题；当第一链路不可用(断开状态)时，则切换至第二链路进行数据通信，将第一数据发送至地面控制端设备，其中，第二链路包括无人机与第一地面站之间的通信链路，以及第一地面站与地面控制端设备之间的通信链路，通过冗余的通信链路的设置，极大的提高了轨道交通通信系统的可靠性。

图3为本发明另一实施例提供的基于天临空地车专用网络的通信方法的流程示意图。本实施例在图2所述实施例的基础上，对步骤S201进行了优化，具体说明了如何获取第一链路的连接状态。在图3所示的实施例中，第一链路包括微波链路、移动链路和数传链路，如图3所述，所述浮空器获取第一链路的连接状态包括：

S301、分别获取所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路的连接状态。

可选地，第一链路包含微波链路、移动通信链路和数传链路，其中数传链路为浮空器数传链路。第一链路的各通信链路通过轨道交通通信系统的不同通信终端实现通信。

为了清楚的说明第一链路，如图4中所示，图4为本发明另一实施例提供的轨道交通通信系统的架构示意图，图4中，轨道交通通信系统还包括第二地面站、第三地面站、用于控制浮空器的第四地面站。其中，第三地面站为靠近地面控制端设备的地面备用通信终端，第四地面站为浮空器的地面控制站，第二地面站包括临空宽带微波通信第二终端以及空间网关-地面端，临空宽带微波通信第二终端与临空宽带微波通信第一终端相连实现了浮空器与第二地面站之间的微波数据传输。空间网关-地面端用于进行网络层协议处理、网络路由生成和维护等功能，同时接入地面网络。

下面进一步说明第一链路中各链路的组成。

可选地，微波链路为浮空器(具体地为临空宽带微波通信第一终端)与第二地面站之间的通信链路，微波链路为连通状态时，第一链路包括微波链路以及第二地面站和地面控制端设备之间的通信链路。第二地面站与地面控制端设备之间通过已有的地面网络进行通信。

可选地，移动通信链路为浮空器(具体地为临空移动通信基站)与第三地面站之间的通信链路，移动通信链路为连通状态时，第一链路包括移动通信链路以及第三地面站与地面控制端设备之间的通信链路。第三地面站为备用的地面通信终端，通过已有的地面网络与地面控制端设备进行通信。可选地，轨道交通通信系统中的其他通信终端设备也通过移动通信链路与浮空器连接，以接入轨道交通通信系统。

可选地，浮空器数传链路为浮空器与第四地面站之间的通信链路，当浮空器数传链路为连通状态时，第一链路包括浮空器数传链路以及第四地面站与地面控制端设备之间的通信链路，第四地面站与地面控制端设备之间通地面网络进行通信；其中，浮空器上和第四地面站均设有用于进行数据传输的无线通信模块。

分别获取所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路的连接状态，具体是指在浮空器传输数据前，浮空器的空间网关依次探测微波链路、移动链路和数传链路的连接状态。

S302、若所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路当中的至少一个为连通状态，则获得所述第一链路为连通状态。

可选地，浮空器依次获取微波链路、移动链路和数传链路的连接状态，并在第一次获取到链路为连通状态时，停止获取剩余链路的连接状态。

S303、若所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路全部为断开状态，则获得所述第一链路为断开状态。

可选地，微波链路的传输速度大于移动通信链路的传输速度，移动通信链路的传输速度大于浮空器数传链路的传输速度。为了保障数据传输的通信速率，实际应用中，当浮空器向地面控制端设备发送数据时，优选探测微波链路是否连通，若微波链路连通则停止获取剩余链路的连接状态，通过微波链路进行数据传输；当微波链路为断开状态时，则探测移动通信链路的连接状态，若移动通信链路为连通状态，则停止获取剩余链路的连接状态，通过移动通信链路进行数据传输；当微波链路和移动通信链路均为断开状态时，则探测浮空器的数传链路是否为连通状态，若是，则通过浮空器的数传链路进行数据传输；若否则获得第一链路为断开状态，向无人机发送链路切换指令，以通过无人机数传链路实现数据传输。浮空器向地面控制端设备发送的数据包括无人机回传数据、轨道车辆发送的列车数据以及地面移动终端设备的回传数据。

实际应用中，若微波链路为连通状态，第一链路包括所述浮空器与所述第二地面站之间的通信链路，以及所述第二地面站和所述地面控制端设备之间的通信链路。通过第一链路将所述第一数据发送至地面控制端设备，具体是指，浮空器将无人机发送的第一数据发送至第二地面站，第二地面站将第一数据通过地面网络发送至地面控制端设备。

若微波链路为断开状态，移动通信链路为连通状态，第一链路包括浮空器(具体地为临空移动通信基站)与第三地面站之间的通信链路，以及第三地面站与地面控制端设备之间的通信链路。通过第一链路将所述第一数据发送至地面控制端设备，具体是指，浮空器将无人机发送的第一数据发送至第三地面站，第三地面站将第一数据通过地面网络发送至地面控制端设备。

若微波链路和所述移动通信链路为断开状态，数传链路为连通状态，第一链路包括所述浮空器与所述第四地面站之间的通信链路，以及第四地面站与地面控制端设备之间的通信链路。通过第一链路将所述第一数据发送至地面控制端设备，具体是指，浮空器将无人机发送的第一数据发送至第四地面站，第四地面站将第一数据通过地面网络发送至地面控制端设备。

本发明实施例提供的基于天临空地车专用网络的通信方法，浮空器与地面控制端设备之间的第一链路包括微波链路、移动链路和数传链路三条并列的链路，任一链路为连通状态即可实现浮空器与地面控制端设备之间的通信，保障了浮空器与地面控制端设备之间通信的可靠性，进而提高了轨道交通通信系统的可靠性；进一步地，通过依次探测浮空器与地面控制端设备之间微波链路、移动链路和数传链路的通断状态，按照微波链路、移动通信链路、数传链路的顺序选择传输链路，在保障可靠性的同时，保障数据传输的速率，满足轨道交通通信系统大宽带的通信需求。

实际应用中，地面控制端设备需要将目标信息数据(第二数据)发布到无人机、轨道车辆或地面移动终端设备，可选地，通过轨道交通通信系统的专用网络进行信息发布。地面控制端设备为轨道交通通信系统的管理控制节点和信息汇聚节点，也是整个通信系统中传感器信息的处理中心和车联网主控中心。地面控制端设备包括车联网主网关，其中车联网主网关用于与轨道交通通信系统中的各通信终端连接，也可同车联网中其它地面网关相连，构成面向轨道车辆信息的车联网。

可选地，地面控制端设备可以通过第一链路将第二数据发送至浮空器，浮空器基于第一链路接收地面控制端设备发送的第二数据，并将第二数据发送给所述无人机。可选地，浮空器还将第二数据发送至轨道车辆以及地面移动终端设备。可选地，浮空器通过无线移动通信链路将第二数据发送至上述各设备。

在一种实施方式中，地面控制端设备通过车联网主网关将第二数据发送至第二地面站，第二地面站通过微波链路向浮空器发送第二数据，浮空器上的空间网关将第二数据传到临空移动通信基站，并由临空移动通信基站将第二数据发布到所述无人机、所述轨道车辆或所述移动终端设备。

在另一种实施方式中，地面控制端设备通过车联网主网关将第二数据发送至用于控制浮空器的第四地面站，经过第四地面站的数传系统将第二数据发送至浮空器，浮空器上的空间网关将第二数据传到临空移动通信基站，并由临空移动通信基站将第二数据发布到所述无人机、所述轨道车辆或所述移动终端设备。

实际应用中，优先选择微波链路进行第二数据的传输以保障数据传输速率，当微波链路为断开状态时，则基于浮空器与第四地面站之间的数传系统进行第二数据的传输。两个链路的切换由地面控制端设备自动控制，地面控制端设备发布第二数据前，通过车联网主网关探测微波链路是否可用，若微波链路可用，则优选微波链路进行数据传输。

可选地，浮空器接收到地面控制端设备发送的第二数据后，浮空器的空间网关将该第二数据传输到到临空移动通信基站，并由临空移动通信基站将第二数据发布到无人机、轨道车辆或地面移动终端设备。

基于上述实施例所提供的基于天临空地车专用网络的通信方法，本发明实施例进一步给出实现上述方法实施例的装置实施例。

图5为本发明一实施例提供的基于天临空地车专用网络的通信装置的结构示意图。该通信装置适用于一种轨道交通通信系统，所述轨道交通公信系统包括浮空器、无人机、第一地面站以及地面控制端设备，所述无人机处于所述浮空器的通信覆盖范围内。如图5所示，通信装置包括获取模块510、第一发送模块520以及第二发送模块530。

获取模块510，用于获取第一链路的连接状态，所述第一链路为所述浮空器与所述地面控制端设备之间的通信链路；

第一发送模块520，用于在所述第一链路为连通状态，接收所述无人机发送的第一数据，并通过所述第一链路将所述第一数据发送至所述地面控制端设备，其中所述第一数据为无人机采集的数据；

第二发送模块530，用于在所述第一链路为断开状态，向所述无人机发送链路切换指令，以使所述无人机通过第二链路将所述第一数据发送给所述地面控制端设备，所述第二链路包括所述无人机与所述第一地面站之间的通信链路，以及所述第一地面站与所述地面控制端设备之间的通信链路。

本发明实施例提供的基于天临空地车专用网络的通信装置，适用于一种轨道交通通信系统，通信系统包括浮空器，无人机、第一地面站以及地面控制端设备，所述无人机处于所述浮空器的通信覆盖范围内。本实施例提供的通信装置，优选第一链路进行数据通信，第一链路为浮空器与地面控制端设备之间的通信链路，第一链路连通时，浮空器接收无人机发送第一数据并将第一数据发送至地面控制端设备，第一数据为无人机采集的数据，通过浮空器、无人机、轨道车辆以及地面控制端设备构建天临空地车轨道交通通信系统，有效改善当前轨道交通网络完全依靠地面网络，不适用于通信基础设置薄弱地区的技术问题；当第一链路不可用(断开状态)时，则切换至第二链路进行数据通信，将第一数据发送至地面控制端设备，其中，第二链路包括无人机与第一地面站之间的通信链路，以及第一地面站与地面控制端设备之间的通信链路，通过冗余的通信链路的设置，极大的提高了天临空地车轨道交通通信系统的可靠性。

可选地，获取模块510，还具体用于分别获取所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路的连接状态；若所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路当中的至少一个为连通状态，则获得所述第一链路为连通状态；若所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路全部为断开状态，则获得所述第一链路为断开状态。

可选地，获取模块510，还具体用于依次获取所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路的连接状态，并在第一次获取到链路为连通状态时，停止获取剩余链路的连接状态。

所述轨道交通通信系统还包括第三地面站、第四地面站及用于控制所述浮空器的第二地面站。可选地，第一发送模块520，用于在所述第一链路为连通状态，接收所述无人机发送的第一数据，并通过所述第一链路将所述第一数据发送至所述地面控制端设备；具体地，在微波链路为连通状态时，所述第一链路包括所述浮空器与所述第二地面站之间的通信链路，以及所述第二地面站和所述地面控制端设备之间的通信链路；若微波链路为断开状态，所述移动通信链路为连通状态，所述第一链路包括所述浮空器与所述终端设备之间的通信链路，以及所述终端设备与所述地面控制端设备之间的通信链路；若微波链路和所述移动通信链路为断开状态，所述数传链路为连通状态，所述第一链路包括所述浮空器与所述第三地面站之间的通信链路，以及所述第三地面站与所述地面控制端设备之间的通信链路。

基于天临空地车专用网络的通信装置还包括发送模块(图5中未示出)，用于基于所述第一链路接收所述地面控制端设备发送的第二数据，并将所述第二数据转发给所述无人机和所述轨道车辆。

本发明实施例提供的基于天临空地车专用网络的通信装置，浮空器与地面控制端设备之间的第一链路包括微波链路、移动链路和数传链路三条并列的链路，任一通路为连通状态即可实现浮空器与地面控制端设备之间的通信，保障了浮空器与地面控制端设备之间通信的可靠性，进而提高了轨道交通通信系统的可靠性；进一步地，通过依次探测浮空器与地面控制端设备之间微波链路、移动链路和数传链路的通断状态，按照微波链路、移动链路、数传链路的顺序选择传输链路，在保障可靠性的同时，保障数据传输的速率，满足轨道交通通信系统大宽带的通信需求。

图5所示实施例的通信装置500可用于执行上述方法实施例中的技术方案，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。

应理解以上图5所示通信装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块以软件通过处理元件调用的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

图6为本发明一实施例提供的浮空器的硬件结构示意图。如图6所示，浮空器包括：至少一个存储器610、处理器620以及计算机程序；其中，计算机程序存储在存储器610中，并被配置为由处理器620执行以实现如上述任一实施例中的通信方法。

本领域技术人员可以理解，图6仅仅是浮空器的示例，并不构成对浮空器的限定，浮空器可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。可选地，浮空器还包括临空移动通信基站，临空移动通信基站用于与浮空器覆盖范围内各通信终端(包括无人机、轨道车辆、地面移动终端设备等)进行通信，并提供多路无线传输。

此外，本发明实施例提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行以实现上述任一实现方式所述的方法。

上述可读存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。可读存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

此外，本发明实施例提供了一种轨道交通通信系统，该轨道交通通信系统包括无人机、第一地面站、地面控制端设备以及上述图6实施例所述的浮空器。可选地，轨道交通通信系统还包括轨道车辆、地面移动终端设备。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种基于天临空地车专用网络的通信方法，其特征在于，所述方法适用于一种轨道交通通信系统，所述通信系统包括浮空器，无人机、第一地面站以及地面控制端设备，所述无人机处于所述浮空器的通信覆盖范围内；

所述方法包括：

所述浮空器获取第一链路的连接状态，所述第一链路为所述浮空器与所述地面控制端设备之间的通信链路；

若所述第一链路为连通状态，则接收所述无人机发送的第一数据，并通过所述第一链路将所述第一数据发送至所述地面控制端设备，其中所述第一数据为所述无人机采集的数据；

若所述第一链路为断开状态，则向所述无人机发送链路切换指令，以使所述无人机通过第二链路将所述第一数据发送给所述地面控制端设备，所述第二链路包括所述无人机与所述第一地面站之间的通信链路，以及所述第一地面站与所述地面控制端设备之间的通信链路。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一链路包括微波链路、移动链路和数传链路；

所述浮空器获取第一链路的连接状态，包括：

分别获取所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路的连接状态；

若所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路当中的至少一个为连通状态，则获得所述第一链路为连通状态；

若所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路全部为断开状态，则获得所述第一链路为断开状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别获取所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路的连接状态，包括：

依次获取所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路的连接状态，并在第一次获取到链路为连通状态时，停止获取剩余链路的连接状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述轨道交通通信系统还包括第二地面站、第三地面站及用于控制所述浮空器的第四地面站；

所述浮空器通过所述第一链路将所述第一数据发送至所述地面控制端设备，包括：

若微波链路为连通状态，所述第一链路包括所述浮空器与所述第二地面站之间的通信链路，以及所述第二地面站和所述地面控制端设备之间的通信链路；

若微波链路为断开状态，所述移动通信链路为连通状态，所述第一链路包括所述浮空器与所述第三地面站之间的通信链路，以及所述第三地面站与所述地面控制端设备之间的通信链路；

若微波链路和所述移动通信链路为断开状态，所述数传链路为连通状态，所述第一链路包括所述浮空器与所述第四地面站之间的通信链路，以及所述第四地面站与所述地面控制端设备之间的通信链路。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述浮空器基于所述第一链路接收所述地面控制端设备发送的第二数据，并将所述第二数据转发给所述无人机。

6.一种基于天临空地车专用网络的通信装置，其特征在于，所述装置适用于一种轨道交通通信系统，所述通信系统包括浮空器，无人机、第一地面站以及地面控制端设备，所述无人机处于所述浮空器的通信覆盖范围内；

所述装置包括：

获取模块，用于获取第一链路的连接状态，所述第一链路为所述浮空器与所述地面控制端设备之间的通信链路；

第一发送模块，用于在所述第一链路为连通状态，接收所述无人机发送的第一数据，并通过所述第一链路将所述第一数据发送至所述地面控制端设备，其中所述第一数据为无人机采集的数据；

第二发送模块，用于在所述第一链路为断开状态，向所述无人机发送链路切换指令，以使所述无人机通过第二链路将所述第一数据发送给所述地面控制端设备，所述第二链路包括所述无人机与所述第一地面站之间的通信链路，以及所述第一地面站与所述地面控制端设备之间的通信链路。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一链路包括微波链路、移动链路和数传链路，所述获取模块还具体用于：

分别获取所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路的连接状态；

若所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路当中的至少一个为连通状态，则获得所述第一链路为连通状态；

若所述微波链路、所述移动链路和所述数传链路全部为断开状态，则获得所述第一链路为断开状态。

8.一种浮空器，其特征在于，包括存储器、处理器；

存储器：用于存储所述处理器可执行指令；

其中，所述处理器被配置为：执行所述可执行指令以实现如权利要求1至5任一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至5任一项所述的方法。

10.一种轨道交通通信系统，其特征在于，包括：

无人机、第一地面站、地面控制端设备以及如权利要求8所述的浮空器。