CN110138710B

CN110138710B - 数据发送方法/传输系统、存储介质及无人机和控制终端

Info

Publication number: CN110138710B
Application number: CN201810132659.0A
Authority: CN
Inventors: 何润生; 韩坚
Original assignee: Shanghai Jinzhen Semiconductor Technology Co ltd
Current assignee: Nanjing Jinzhen Microelectronics Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2021-09-10
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: CN110138710A

Abstract

本发明提供一种数据发送方法/传输系统、存储介质和无人机和控制终端，该方法包括：利用一可变长物理层帧结构加载窄带数据或/和宽带数据进行发送；可变长物理层帧结构包括帧同步部分，控制部分，窄带数据部分或/和宽带数据部分；帧同步部分用于携带帧同步序列及同步相关信息；控制部分用于定义窄带数据部分的信道数量及其一级相关参数，或/和宽带数据部分的信道数量及其一级相关参数；控制部分用于定义帧结构的检测信道位置，帧结构的双工方式，帧结构的帧长，或/和帧结构的上下行信道分配；窄带数据部分用于携带窄带数据；宽带数据部分用于携带宽带数据。本发明的帧结构的帧长可自由定义，灵活可变，适用于任何不同的应用场景。

Description

数据发送方法/传输系统、存储介质及无人机和控制终端

技术领域

本发明属于数据通信技术领域，涉及一种数据传输方法，特别是涉及一种数据发送方法/传输系统、存储介质和无人机和控制终端。

背景技术

传统的无线数据传输的帧结构和控制信道通常采用固定设计，从而专注于宽带或者窄带应用。窄带有窄带物联网NB-IOT、Zigbee等，宽带有WiFi、微波等。随着移动互联网和物联网的飞速发展，以往单独的窄带传输或是宽带传输已经无法满足日益丰富的多样化场景需求。例如：无人机的飞控和图像传输、物联网网关的接入和回传等，都需要系统在支持高可靠的窄带控制接入的同时，满足大带宽的数据和视频传输需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种数据发送方法/传输系统、存储介质和无人机和控制终端，用于解决现有业务传输中使用的物理层帧结构的格式固定，无法同时满足不同应用场景的不同需求。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种数据发送方法，所述数据发送方法包括：利用一可变长物理层帧结构加载窄带数据或/和宽带数据进行发送；所述可变长物理层帧结构包括：帧同步部分，控制部分，窄带数据部分或/和宽带数据部分；所述帧同步部分用于携带帧同步序列及同步相关信息；所述控制部分用于定义所述窄带数据部分的信道数量及其一级相关参数，或/和所述宽带数据部分的信道数量及其一级相关参数；所述控制部分还用于定义所述帧结构的检测信道位置，所述帧结构的双工方式，所述帧结构的帧长，或/和所述帧结构的上下行信道分配；所述窄带数据部分用于携带窄带数据；所述宽带数据部分用于携带宽带数据。

于本发明的一实施例中，所述数据发送方法还包括：所述控制部分还用于定义所述帧结构的可选控制信道的数量和位置；所述可选控制信道用于补充定义所述控制部分未定义的内容。

于本发明的一实施例中，所述数据发送方法还包括：所述控制部分根据业务需求调整所述帧结构的帧长；所述业务需求为点对点用户需求时，所述控制部分能支持至少一个窄带或/和宽带数据信道供点对点用户使用；所述业务需求为组网用户需求时，所述控制部分能支持至少一个窄带或/和宽带数据信道供各组网用户使用；所述帧结构的帧长小于100ms。

于本发明的一实施例中，所述数据发送方法还包括：所述帧同步序列支持宽窄带同步同时完成。

于本发明的一实施例中，所述数据发送方法还包括：所述控制部分为有窄带业务需求的用户配置窄带通信设置参数；所述窄带通信设置参数包括窄带信道的数量，调制方式，频率信息，扩频选项，扩频因子，跳频选项或/和跳频频次；或所述控制部分为有宽带业务需求的用户配置宽带通信设置参数；所述宽带通信设置参数包括宽带信道的数量，调制方式，频率信息，跳频选项或/和时隙长度。

于本发明的一实施例中，所述窄带信道和所述宽带信道工作于相同频段，或工作于不同频段。

于本发明的一实施例中，所述窄带数据部分包括至少1个窄带信道作为窄带业务信道；各所述窄带业务信道支持根据需要拆分为至少2个窄带子信道；各所述窄带业务信道中，处于首位的窄带子信道用于定义剩余窄带子信道的控制信息；所述控制信息包括所述剩余窄带子信道的数量，或/和扩频因子。

本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时辅助信号收/发器实现所述的数据发送方法。

本发明还提供一种数据传输系统，所述数据传输系统包括：一信号收/发器，用于接收或发送信号；一数据发送子系统，包括：第一数据处理模块；所述第一数据处理模块内置有所述的计算机可读存储介质；所述第一数据处理模块输出的信号通过所述信号收/发器发送；一数据接收子系统，包括：第二数据处理模块；所述第二数据处理模块解析所述信号收/发器接收到的信号获取所述接收到的信号的内容信息。

本发明还提供一种无人机，所述无人机上装配有所述的数据传输系统。

本发明还提供一种控制终端，所述控制终端内设有所述的数据传输系统。

如上所述，本发明所述的数据发送方法/传输系统、存储介质和无人机和控制终端，具有以下有益效果：

本发明所述的帧结构的帧长灵活可变，可以通过程序自由定义控制帧长、窄带信道和宽带信道的数量和位置，可以支持单独的窄带应用、单独的宽带应用以及支持宽窄带一体化应用，适用于任何应用场景。

附图说明

图1显示为本发明实施例所述的数据发送方法的可变长物理层帧结构的结构示意图。

图2A至图2C为本发明实施例所述的可选控制信道的示例性实现结构示意图。

图3显示为本发明实施例所述的存储介质的一种实现结构示意图。

图4显示为本发明实施例所述的数据传输系统的一种实现结构示意图。

图5显示为本发明实施例所述的无人机的一种实现结构示意图。

图6显示为本发明实施例所述的控制终端的一种实现结构示意图。

元件标号说明

300 存储介质

400 数据传输系统

410 信号收/发器

420 数据发送子系统

421 第一数据处理模块

430 数据接收子系统

431 第二数据处理模块

500 无人机

600 控制终端

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本实施例提供一种数据发送方法，所述数据发送方法包括：利用一可变长物理层帧结构加载窄带数据或/和宽带数据进行发送；所述可变长物理层帧结构包括：帧同步部分，控制部分，窄带数据部分或/和宽带数据部分。所述可变长物理层帧结构的长度是根据实际需要加载的业务确定的，不是固定不变的，是灵活可变的，因此适用于所有业务数据的传输。所述可变长物理层帧结构的长度的最大值是固定的，该最大值可以预先设定，一般不超过100ms。本发明所述的可变长物理层帧结构不仅适用于组网应用，也适用于点对点(包括单点对单点，或单点对多点)传输应用。

其中，所述帧同步部分用于携带帧同步序列及同步相关信息。本发明还可以支持多种不同帧同步序列，如wifi帧同步序列，蓝牙帧同步序列，自定义帧同步序列等。本发明还支持宽窄带同步同时完成，适用如无人机、物联网等不同应用场景。本发明支持宽窄带同步同时完成的一种实现方式是：窄带数据(信号)与宽带数据(信号)采用同样的时钟。

所述控制部分用于定义所述窄带数据部分的信道数量及其一级相关参数，或/和所述宽带数据部分的信道数量及其一级相关参数。需要定义的与所述窄带数据部分相关的信息(窄带信道数量除外)均为所述窄带数据部分的一级相关参数。需要定义的与所述宽带数据部分相关的信息(宽带信道数量除外)均为所述宽带数据部分的一级相关参数。

所述窄带数据部分用于携带窄带数据；所述宽带数据部分用于携带宽带数据。所述窄带数据部分和所述宽带数据部分均是可选的，即可以有也可以没有。如果一项业务仅涉及窄带业务，那么所述可变长物理层帧结构可以没有所述宽带数据部分；如果一项业务仅涉及宽带业务，那么所述可变长物理层帧结构可以没有所述窄带数据部分；如果一项业务既涉及宽带又涉及窄带业务，那么所述可变长物理层帧结构既有所述宽带数据部分也有所述窄带数据部分。进一步，所述控制部分还用于定义所述帧结构的可选控制信道的数量和位置；所述可选控制信道用于补充定义所述控制部分未定义的内容。所述可选控制信道与业务相关，仅在有必要的情况下进行定义。可选控制信道可以有1个或多个，也可以没有，可根据实际需要进行设置。每个帧结构可以有不止一个可选控制信道，如果有多个，还可以在第一个可选控制信道中定义后面几个可选控制信道的相关信息。例如：参见图2A所示，可选控制信道有2个，均位于窄带数据部分；参见图2B所示，可选控制信道有1个，位于宽带数据部分；参见图2C所示，可选控制信道有3个，其中2个位于窄带数据部分，剩余1个位于宽带数据部分。当所述控制部分的空间不足以定义所述窄带数据或/和所述宽带数据的全部相关参数时，可以在窄带数据部分或/和宽带数据部分增设可选控制信道进行补充定义剩余未定义的内容；当然，位于窄带数据部分的可选控制信道是用于补充定义窄带数据的相关信息的；位于宽带数据部分的可选控制信道是用于补充定义宽带数据的相关信息的。

所述控制部分还用于定义的信息包含但不限于所述帧结构的检测信道位置，所述帧结构的双工方式(如TDD方式或FDD方式)，所述帧结构的帧长，或/和所述帧结构的上下行信道分配。所述控制部分根据业务需求调整所述帧结构的帧长；所述业务需求为点对点用户需求时，所述控制部分能支持至少一个窄带或/和宽带数据信道供点对点用户(2个用户)使用；所述业务需求为组网用户需求时，所述控制部分能支持至少一个窄带或/和宽带数据信道供各组网用户使用。所述帧结构的帧长小于100ms。所述检测信道用于检测信道质量。

所述控制部分为有窄带业务需求的用户配置窄带通信设置参数；所述窄带通信设置参数包括窄带信道的数量，调制方式，频率信息，扩频选项，扩频因子，跳频选项或/和跳频频次。

所述控制部分为有宽带业务需求的用户配置宽带通信设置参数；所述宽带通信设置参数包括但不限于宽带信道的数量，调制方式，频率信息，跳频选项或/和时隙长度。

进一步，所述窄带信道和所述宽带信道可以工作于相同频段，也可以工作于不同频段。

更进一步，所述窄带数据部分包括至少1个窄带信道作为窄带业务信道；各所述窄带业务信道支持根据需要拆分为至少2个窄带子信道；各所述窄带业务信道中，处于首位的窄带子信道用于定义剩余窄带子信道的控制信息；所述控制信息包括但不限于所述剩余窄带子信道的数量，或/和扩频因子。

请参阅图3，本发明实施例还提供一种存储介质(即计算机可读存储介质)300，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时辅助信号收发器实现本发明上述的数据发送方法。所述数据发送方法包括：利用一可变长物理层帧结构加载窄带数据或/和宽带数据进行发送；所述可变长物理层帧结构包括：帧同步部分，控制部分，窄带数据部分或/和宽带数据部分。所述可变长物理层帧结构的长度是根据实际需要加载的业务确定的，不是固定不变的，是灵活可变的，因此适用于所有业务数据的传输。所述可变长物理层帧结构的长度的最大值是固定的，该最大值可以预先设定，一般不超过100ms。本发明所述的可变长物理层帧结构不仅适用于组网应用，也适用于点对点(包括单点对单点，或单点对多点)传输应用。

其中，所述帧同步部分用于携带帧同步序列及同步相关信息。本发明还可以支持多种不同帧同步序列，如wifi帧同步序列，蓝牙帧同步序列，自定义帧同步序列等。本发明还支持宽窄带同步同时完成，适用如无人机、物联网等不同应用场景。所述控制部分用于定义所述窄带数据部分的信道数量及其一级相关参数，或/和所述宽带数据部分的信道数量及其一级相关参数。需要定义的与所述窄带数据部分相关的信息(窄带信道数量除外)均为所述窄带数据部分的一级相关参数。需要定义的与所述宽带数据部分相关的信息(宽带信道数量除外)均为所述宽带数据部分的一级相关参数。所述窄带数据部分用于携带窄带数据；所述宽带数据部分用于携带宽带数据。所述窄带数据部分和所述宽带数据部分均是可选的，即可以有也可以没有。如果一项业务仅涉及窄带业务，那么所述可变长物理层帧结构可以没有所述宽带数据部分；如果一项业务仅涉及宽带业务，那么所述可变长物理层帧结构可以没有所述窄带数据部分；如果一项业务既涉及宽带又涉及窄带业务，那么所述可变长物理层帧结构既有所述宽带数据部分也有所述窄带数据部分。

所述控制部分还用于定义所述帧结构的可选控制信道的数量和位置；所述可选控制信道用于补充定义所述控制部分未定义的内容。可选控制信道可以有1个或多个，也可以没有，可根据实际需要进行设置。每个帧结构可以有不止一个可选控制信道，如果有多个，需要在第一个可选控制信道中定义后面几个可选控制信道的位置。例如：参见图2A所示，可选控制信道有2个，均位于窄带数据部分；参见图2B所示，可选控制信道有1个，位于宽带数据部分；参见图2C所示，可选控制信道有3个，其中2个位于窄带数据部分，剩余1个位于宽带数据部分。当所述控制部分的空间不足以定义所述窄带数据或/和所述宽带数据的全部相关参数时，可以在窄带数据部分或/和宽带数据部分增设可选控制信道进行补充定义剩余未定义的内容；当然，位于窄带数据部分的可选控制信道是用于补充定义窄带数据的相关信息的；位于宽带数据部分的可选控制信道是用于补充定义宽带数据的相关信息的。

所述控制部分还用于定义所述帧结构的检测信道位置，所述帧结构的双工方式(如TDD方式或FDD方式)，所述帧结构的帧长，或/和所述帧结构的上下行信道分配。所述控制部分根据业务需求调整所述帧结构的帧长；所述业务需求为点对点用户需求时，所述控制部分能支持至少一个窄带或/和宽带数据信道供点对点用户(2个用户)使用；所述业务需求为组网用户需求时，所述控制部分能支持至少一个窄带或/和宽带数据信道供各组网用户使用。所述帧结构的帧长小于100ms。所述检测信道用于检测信道质量。

所述控制部分为有宽带业务需求的用户配置宽带通信设置参数；所述宽带通信设置参数包括宽带信道的数量，调制方式，频率信息，跳频选项或/和时隙长度。

所述窄带信道和所述宽带信道可以工作于相同频段，也可以工作于不同频段。

所述窄带数据部分包括至少1个窄带信道作为窄带业务信道；各所述窄带业务信道支持根据需要拆分为至少2个窄带子信道；各所述窄带业务信道中，处于首位的窄带子信道用于定义剩余窄带子信道的控制信息；所述控制信息包括所述剩余窄带子信道的数量，或/和扩频因子。

请参阅图4，本发明实施例还提供一种数据传输系统，所述数据传输系统400包括：信号收/发器410，数据发送子系统420，数据接收子系统430。所述信号收/发器410用于接收或发送信号。所述数据发送子系统420包括：第一数据处理模块421；所述第一数据处理模块421内置有所述计算机可读存储介质300；所述第一数据处理模块421输出的信号通过所述信号收/发器410发送发送。所述数据接收子系统430包括：第二数据处理模块431；所述第二数据处理模块431解析所述信号收/发器410接收到的信号获取所述接收到的信号的内容信息。

请参阅图5，本发明实施例还提供一种无人机，所述无人机500上装配有所述数据传输系统400。

请参阅图6，本发明实施例还提供一种控制终端，所述控制终端600内设有所述数据传输系统400。

图5所示的无人机和图6所示的控制终端匹配即形成了地面和空中的双向通信系统。由于无人机业务的应用比较特殊，其包含单向宽带图传业务，双向窄带飞控业务，以及双向窄带数传业务。其中，单向宽带图传业务是无人机通过宽带通信方式向地面传输所拍摄到的画面；双向窄带飞控业务是三类业务中优先级最高的，因为其要保证无人机正常飞行不失控，故而最重要；双向窄带数传业务是无人机通过窄带通信方式向地面汇报飞机状态信息，地面的控制端通过窄带通信方式向无人机发送飞行控制信息，飞机状态获取请求或/和其他业务通信信息。

在现有技术中，双向窄带飞控业务和双向窄带数传业务与单向宽带图传业务是分开的，即分别需要窄带系统和宽带系统实现对应业务传输。而本发明利用1个设备就可以实现宽带业务和窄带业务同时发送。本发明将3种业务数据整合到一个机器，宽窄带频率可以不同，如：2.4G和5.8G。其每个用户(即控制终端)需要两个双向窄带业务信道，一个用来做飞控，一个用来做数据传输。而宽带业务一般只需一个单向业务信道。其他业务用户大多是单一的双向窄带业务或是双向宽带业务，因此其他业务的每个用户一般只需要一个窄带或宽带业务信道。

例如：现有无人机的数传需要双向的，可靠的，抗干扰的窄带数据通信。无人机的图传需要稳定的高带宽的单向通信。由于频谱资源有限，一般采用双工方式选择TDD。控制终端上电时，信号收/发器一直在工作，实时检测帧同步序列信息。一旦控制终端检测到帧同步序列信息，就启动注册流程，进行注册；完成注册后开始接收数传和图传信息。为提供可靠的窄带通信，本发明可以选用1个窄带信道做飞控，1个窄带信道做数据传输。飞控信道和数据传输信道采用扩频技术或/和跳频技术来保障抗干扰和可靠性。如有必要，还可以定义是否需要重传。如果需要组网，可以在控制部分中为每个用户单独配置所需的飞控信道和数据传输窄带信道，以及用于图传的宽带信道。针对宽带信道，本发明可以根据实际带宽需求和干扰情况，定义信道里的调制方式、时隙长度、频率信息等。

本发明可以支持单独的窄带应用、单独的宽带应用以及支持宽窄带一体化应用；本发明所述的帧结构的帧长不固定，可以通过程序自由定义控制帧长，窄带信道和宽带信道的数量和位置，适用于任何应用场景。本发明还可以支持多种不同的帧同步序列，宽窄带同步可以同时完成，适用于不同的应用场景，还可以配置丰富的控制信息，满足不同应用场景对物理层帧结构的需求；还可以支持TDD对称或是非对称业务，可以支持FDD对称业务，可以支持点对点P2P、点对多点P2MP、以及MESH(组网)传输。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种数据发送方法，其特征在于，所述数据发送方法包括：

利用一可变长物理层帧结构加载窄带数据或/和宽带数据进行发送；所述可变长物理层帧结构包括：帧同步部分，控制部分，窄带数据部分或/和宽带数据部分；

所述帧同步部分用于携带帧同步序列及同步相关信息；所述控制部分用于定义所述窄带数据部分的信道数量及其一级相关参数，或/和所述宽带数据部分的信道数量及其一级相关参数；所述控制部分还用于定义所述帧结构的检测信道位置，所述帧结构的双工方式，所述帧结构的帧长，或/和所述帧结构的上下行信道分配；

所述窄带数据部分用于携带窄带数据；

所述宽带数据部分用于携带宽带数据。

2.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述数据发送方法还包括：

所述控制部分还用于定义所述帧结构的可选控制信道的数量和位置；所述可选控制信道用于补充定义所述控制部分未定义的内容。

3.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述数据发送方法还包括：

所述控制部分根据业务需求调整所述帧结构的帧长；所述业务需求为点对点用户需求时，所述控制部分能支持至少一个窄带或/和宽带数据信道供点对点用户使用；所述业务需求为组网用户需求时，所述控制部分能支持至少一个窄带或/和宽带数据信道供各组网用户使用；所述帧结构的帧长小于100ms。

4.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述数据发送方法还包括：所述帧同步序列支持宽窄带同步同时完成。

5.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述数据发送方法还包括：

所述控制部分为有窄带业务需求的用户配置窄带通信设置参数；所述窄带通信设置参数包括窄带信道的数量，调制方式，频率信息，扩频选项，扩频因子，跳频选项或/和跳频频次；或

6.根据权利要求5所述的数据发送方法，其特征在于：所述窄带信道和所述宽带信道工作于相同频段，或工作于不同频段。

7.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于：所述窄带数据部分包括至少1个窄带信道作为窄带业务信道；各所述窄带业务信道支持根据需要拆分为至少2个窄带子信道；各所述窄带业务信道中，处于首位的窄带子信道用于定义剩余窄带子信道的控制信息；所述控制信息包括所述剩余窄带子信道的数量，或/和扩频因子。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时辅助信号收/发器实现权利要求1至7任一项所述的数据发送方法。

9.一种数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统包括：

一信号收/发器，用于接收或发送信号；

一数据发送子系统，包括：第一数据处理模块；所述第一数据处理模块内置有权利要求8所述的计算机可读存储介质；所述第一数据处理模块输出的信号通过所述信号收/发器发送；

一数据接收子系统，包括：第二数据处理模块；所述第二数据处理模块解析所述信号收/发器接收到的信号获取所述接收到的信号的内容信息。

10.一种无人机，其特征在于：所述无人机上装配有权利要求9所述的数据传输系统。

11.一种控制终端，其特征在于：所述控制终端内设有权利要求9所述的数据传输系统。