CN110418386A - 一种无人机的远程操纵控制的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机的远程操纵控制的方法，属于无人机技术领域，包括：通讯模块，包括第一通信单元和第二通信单元，步骤S1，无人机检测当前所处的飞行高度；当飞行高度小于第一预设高度时，执行步骤S2；当飞行高度大于等于第一预设高度且小于第二预设高度时，执行步骤S3；当飞行高度大于等于第二预设高度时，执行步骤S4；上述技术方案的有益效果是：既发挥频分双工通信网络地面覆盖的优势，解决无人机50米以下的起降和飞行控制的问题，又能发挥时分双工空中覆盖的优势，解决无人机在50米到350米的巡航与飞行控制的问题，实现了网络制式的优胜劣汰，使得无人机具备极佳的抗干扰能力，大幅扩大了无人机飞行空域。

Description

一种无人机的远程操纵控制的方法
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机的远程操纵控制的方法。
背景技术
随着无人机技术逐渐成熟，制造成本和进入门槛降低，民用无人机市场已经爆发，目前市面上的民用无人机无线通道一种是采用2.4G和5.8G等无需授权的无线电频率，由于这些频率的公开属性及频谱特性，造成使用这些频段的无人机的无线电信号抗干扰能力极差，且容易受到障碍物的阻挡，从而使得无人机实际可操控范围通常限制在1公里左右；另一种是采用移动通信运行商的单制式4G无线公网实现无人机的操控，由于4G无线公网存在着以覆盖地面和服务普通移动通信客户为主的特征，其在50米以上的空域信号质量将会急剧下降，同时存在着传输通道带宽易受普通移动通信客户争抢的风险，很难实现无人机全航程的有效控制和高清图像的稳定传输。
发明内容
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种无人机的远程操纵控制的方法，该方法采用4G双网协同技术实现对无人机的远程控制，采用频分双工通信网络和时分双工通信网络相结合的网络覆盖方案，取长补短，既能发挥频分双工通信网络地面覆盖的优势，解决无人机50米以下的起降和飞行控制的问题，又能发挥时分双工空中覆盖的优势，解决无人机在50米到350米的巡航与飞行控制的问题，同时通过内置两个4G通信模块，分别连接频分双工通信网络和时分双工通信网络，且两个通信模块同时传递数据，实现了网络制式的优胜劣汰，无人机通过选择最佳的网络制式通道，降低了传输通道受普通移动通信客户争抢的风险，使得无人机具备极佳的抗干扰能力，大幅扩大了无人机飞行空域。
上述技术方案具体包括：
一种无人机的远程操纵控制的方法，应用于无人机中，其中，所述无人机上安装有通讯模块，所述通讯模块包括两个通信单元，分别为第一通信单元和第二通信单元，当所述无人机运行时，所述无人机同时通过所述第一通信单元和所述第二通信单元连接所述飞行控制终端并进行通信数据的传递，还包括以下步骤：
步骤S1，所述无人机检测当前所处的飞行高度；
当所述飞行高度小于第一预设高度时，执行步骤S2；
当所述飞行高度大于等于所述第一预设高度且小于第二预设高度时，执行步骤S3；
当所述飞行高度大于等于所述第二预设高度时，执行步骤S4；
步骤S2，所述无人机根据所述通讯模块的信号质量参数按照第一预设条件来选择使用所述第一通信单元传输的所述通信数据或所述第二通信单元传输的所述通信数据，并返回步骤S1；
步骤S3，所述无人机根据当前正在使用的通信单元的所述信号质量参数，按照第二预设条件选择是否切换为使用另一所述通讯单元，并返回步骤S1；
步骤S4，所述无人机根据所述通讯模块的所述信号质量参数按照第三预设条件选择使用所述第一通信单元传输的所述通信数据或所述第二通信单元传输的所述通信数据，并返回步骤S1。
优选地，其中，所述信号质量参数包括参考信号接收功率和信噪比。
优选地，其中，所述步骤S2具体包括：
步骤S21，检测所述第一通信单元的参考信号接收功率和信噪比并进行判断：
若参考信号接收功率大于所述第一预设功率，且信噪比大于所述第一预设值，则所述无人机选择所述第一通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1；
若参考信号接收功率不大于所述第一预设功率，或者信噪比不大于所述第一预设值，则转向步骤S22；
步骤S22，检测所述第二通信单元的参考信号接收功率，判断所述第一通信单元的参考信号接收功率是否大于等于所述第二通信单元的参考信号接收功率；
若是，则所述无人机选择所述第一通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1；
若否，则所述无人机选择所述第二通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1。
优选地，其中，所述步骤S3具体包括：
步骤S31，检测正在使用的所述通信单元的信噪比，并判断信噪比是否大于等于第二预设值；
若是，则转向步骤S32；
若否，则切换为使用另外一个通信单元，随后返回步骤S1；
步骤S32，检测所述第一通信单元的参考信号接收功率与所述第二通信单元的参考信号接收功率，判断所述第一通信单元的参考信号接收功率是否大于所述第二通信单元的参考信号接收功率：
若是，则所述无人机选择所述第一通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1；
若否，则所述无人机选择所述第二通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1。
优选地，其中，所述步骤S4具体包括：
步骤S41，检测所述第二通信单元的参考信号接收功率，并判断参考信号接收功率是否大于所述第二预设功率；
若是，则所述无人机选择所述第二通信单元传递所述通信数据，并返回步骤S1；
若否，则转向步骤S42；
步骤S42，检测所述第一通信单元的信噪比是否大于第三预设值；
若是，则所述无人机选择使用所述第一通信单元传递所述通信数据，并返回步骤S1；
若否，则所述无人机选择第二通信单元传递所述通信数据，同时向所述飞行控制终端发出网络质量差的报警信号，并返回步骤S1。
优选地，其中，所述第一通信单元为频分双工通信单元。
优选地，其中，所述第二通信单元为时分双工通信单元。
优选地，其中，适配于所述无人机预先组建一双层网络，所述双层网络包括：
频分双工通信网，覆盖地面至50米高空范围内的通信信号；
时分双工通信网，覆盖50米高空至350米高空范围内的通信信号；
所述时分双工通信网的通信天线为水平波瓣和垂直波瓣均为65度的特型天线。
上述技术方案的有益效果是：提供一种无人机的远程操纵控制的方法，该方法采用4G双网协同技术实现对无人机的远程控制，采用频分双工通信网络和时分双工通信网络相结合的网络覆盖方案，取长补短，既能发挥频分双工通信网络地面覆盖的优势，解决无人机50米以下的起降和飞行控制的问题，又能发挥时分双工空中覆盖的优势，解决无人机在50米到350米的巡航与飞行控制的问题，同时通过内置两个4G通信模块，分别连接频分双工通信网络和时分双工通信网络，且两个通信模块同时传递数据，实现了网络制式的优胜劣汰，无人机通过选择最佳的网络制式通道，降低了传输通道受普通移动通信客户争抢的风险，使得无人机具备极佳的抗干扰能力，大幅扩大了无人机飞行空域。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例中，一种无人机的远程操纵控制的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
一种无人机的远程操纵控制的方法，应用于无人机中，如图1所示，其中所述无人机上安装有通讯模块，所述通讯模块包括两个通信单元，分别为第一通信单元和第二通信单元，当所述无人机运行时，所述无人机同时通过所述第一通信单元和所述第二通信单元连接所述飞行控制终端并进行通信数据的传递，还包括以下步骤：
步骤S1，所述无人机检测当前所处的飞行高度；
当所述飞行高度小于第一预设高度时，执行步骤S2；
当所述飞行高度大于等于所述第一预设高度且小于第二预设高度时，执行步骤S3；
当所述飞行高度大于等于所述第二预设高度时，执行步骤S4；
步骤S2，所述无人机根据所述通讯模块的信号质量参数按照第一预设条件来选择使用所述第一通信单元传输的所述通信数据或所述第二通信单元传输的所述通信数据，并返回步骤S1；
步骤S3，所述无人机根据当前正在使用的通信单元的所述信号质量参数，按照第二预设条件选择是否切换为使用另一所述通讯单元，并返回步骤S1；
步骤S4，所述无人机根据所述通讯模块的所述信号质量参数按照第三预设条件选择使用所述第一通信单元传输的所述通信数据或所述第二通信单元传输的所述通信数据，并返回步骤S1。
在本发明的一个具体实施例中，用于控制无人机飞行的4G飞控网采用4G频分双工通信网(LTE-FDD)和4G时分双工通信网(LTE-TDD)相结合的组网方式，并采用特殊的天线技术，互相取长补短，既能发挥出频分双工通信网络地面信号覆盖的优势，解决无人机50米以下的起降及飞行控制的问题，又能发挥出时分双工通信网空中信号覆盖的优势，解决无人机在50米到350米高度范围内的巡航和飞行控制的问题。
同时，4G飞控网中时分双工通信网络的基站天线和参数需要特殊选择，根据控制无线电环境的特点，该方法中使用水平和垂直波瓣均为65度特型天线，并根据基站间距、天线挂高设置天线上仰角度和水平方位角，解决空中4G网络信号的质量，为无人飞控网提供可靠的无线电工作环境，同时，为了给无人机提供高空、高质、高效的时分双工无线网络覆盖,本方法中依据3GPP(国际电信标准)规范从时分双工网络参数优选优着手结合实际测试和验证，得出了最佳参数选择方案，降低了时分双工网络自身间的相互干扰，从而提升了4G网络的整体性能和效果。
在本发明的较佳实施例中，所述信号质量参数包括参考信号接收功率和信噪比。
在本发明的一个具体实施例中，参考信号接收功率主要用来反映当前位置的有用信号的强度，信噪比则主要用来反映接收信号的质量。
在本发明的较佳实施例中，所述步骤S2具体包括：
步骤S21，检测所述第一通信单元的参考信号接收功率和信噪比并进行判断：
若参考信号接收功率大于所述第一预设功率，且信噪比大于所述第一预设值，则所述无人机选择所述第一通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1；
若参考信号接收功率不大于所述第一预设功率，或者信噪比不大于所述第一预设值，则转向步骤S22；
步骤S22，检测所述第二通信单元的参考信号接收功率，判断所述第一通信单元的参考信号接收功率是否大于等于所述第二通信单元的参考信号接收功率；
若是，则所述无人机选择所述第一通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1；
若否，则所述无人机选择所述第二通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1。
在本发明的较佳实施例中，所述步骤S3具体包括：
步骤S31，检测正在使用的所述通信单元的信噪比，并判断信噪比是否大于等于第二预设值；
若是，则转向步骤S32；
若否，则切换为使用另外一个通信单元，随后返回步骤S1；
步骤S32，检测所述第一通信单元的参考信号接收功率与所述第二通信单元的参考信号接收功率，判断所述第一通信单元的参考信号接收功率是否大于所述第二通信单元的参考信号接收功率：
若是，则所述无人机选择所述第一通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1；
若否，则所述无人机选择所述第二通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1。
在本发明的较佳实施例中，所述步骤S4具体包括：
步骤S41，检测所述第二通信单元的参考信号接收功率，并判断参考信号接收功率是否大于所述第二预设功率；
若是，则所述无人机选择所述第二通信单元传递所述通信数据，并返回步骤S1；
若否，则转向步骤S42；
步骤S42，检测所述第一通信单元的信噪比是否大于第三预设值；
若是，则所述无人机选择使用所述第一通信单元传递所述通信数据，并返回步骤S1；
若否，则所述无人机选择第二通信单元传递所述通信数据，同时向所述飞行控制终端发出网络质量差的报警信号，并返回步骤S1。
在本发明的较佳实施例中，所述第一通信单元为频分双工通信单元。
在本发明的较佳实施例中，所述第二通信单元为时分双工通信单元。
在本发明的较佳实施例中，适配于所述无人机预先组建一双层网络，所述双层网络包括：
频分双工通信网，覆盖地面至50米高空范围内的通信信号；
时分双工通信网，覆盖50米高空至350米高空范围内的通信信号；
所述时分双工通信网的通信天线为水平波瓣和垂直波瓣均为65度的特型天线。
在本发明的一个具体实施例中，无人机飞行的空域通常范围在0～350m，传统的定向天线由于垂直波瓣较窄，不能满足对无人机立体空域的覆盖要求，故选用垂直波瓣为65度、水平波瓣为65度左右，且天线增益相对较高的定向天线。蜂窝网中每个基站利用三面该定向天线的主瓣覆盖大部分空域，同时利用旁瓣兼顾起飞区0～50m及基站垂直上空的信号覆盖。天线倾角设置在上仰5-25°间，具体角度根据实际天线高度和周边站点距离进行确定。基站站点百米内如无50米高度以上的大型建筑物阻挡，天线方向角为标准0°、120°、240°均布；如果遇到明显阻挡，则根据阻挡情况灵活调整天线方向角，且处理好本基站与周边基站的方向角的协同规划问题。
上述技术方案的有益效果是：提供一种无人机的远程操纵控制的方法，该方法采用4G双网协同技术实现对无人机的远程控制，采用频分双工通信网络和时分双工通信网络相结合的网络覆盖方案，取长补短，既能发挥频分双工通信网络地面覆盖的优势，解决无人机50米以下的起降和飞行控制的问题，又能发挥时分双工空中覆盖的优势，解决无人机在50米到350米的巡航与飞行控制的问题，同时通过内置两个4G通信模块，分别连接频分双工通信网络和时分双工通信网络，且两个通信模块同时传递数据，实现了网络制式的优胜劣汰，无人机通过选择最佳的网络制式通道，降低了传输通道受普通移动通信客户争抢的风险，使得无人机具备极佳的抗干扰能力，大幅扩大了无人机飞行空域。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种无人机的远程操纵控制的方法，应用于无人机中，其特征在于，所述无人机上安装有通讯模块，所述通讯模块包括两个通信单元，分别为第一通信单元和第二通信单元，当所述无人机运行时，所述无人机同时通过所述第一通信单元和所述第二通信单元连接所述飞行控制终端并进行通信数据的传递，还包括以下步骤：
步骤S1，所述无人机检测当前所处的飞行高度；
当所述飞行高度小于第一预设高度时，执行步骤S2；
当所述飞行高度大于等于所述第一预设高度且小于第二预设高度时，执行步骤S3；
当所述飞行高度大于等于所述第二预设高度时，执行步骤S4；
步骤S2，所述无人机根据所述通讯模块的信号质量参数按照第一预设条件来选择使用所述第一通信单元传输的所述通信数据或所述第二通信单元传输的所述通信数据，并返回步骤S1；
步骤S3，所述无人机根据当前正在使用的通信单元的所述信号质量参数，按照第二预设条件选择是否切换为使用另一所述通讯单元，并返回步骤S1；
步骤S4，所述无人机根据所述通讯模块的所述信号质量参数按照第三预设条件选择使用所述第一通信单元传输的所述通信数据或所述第二通信单元传输的所述通信数据，并返回步骤S1。
2.根据权利要求1所述的远程操作控制的方法，其特征在于，所述信号质量参数包括参考信号接收功率和信噪比。
3.根据权利要求2所述的远程操纵控制的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
步骤S21，检测所述第一通信单元的参考信号接收功率和信噪比并进行判断：
若参考信号接收功率大于所述第一预设功率，且信噪比大于所述第一预设值，则所述无人机选择所述第一通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1；
若参考信号接收功率不大于所述第一预设功率，或者信噪比不大于所述第一预设值，则转向步骤S22；
步骤S22，检测所述第二通信单元的参考信号接收功率，判断所述第一通信单元的参考信号接收功率是否大于等于所述第二通信单元的参考信号接收功率；
若是，则所述无人机选择所述第一通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1；
若否，则所述无人机选择所述第二通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1。
4.根据权利要求2所述的远程操纵控制的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
步骤S31，检测正在使用的所述通信单元的信噪比，并判断信噪比是否大于等于第二预设值；
若是，则转向步骤S32；
若否，则切换为使用另外一个通信单元，随后返回步骤S1；
步骤S32，检测所述第一通信单元的参考信号接收功率与所述第二通信单元的参考信号接收功率，判断所述第一通信单元的参考信号接收功率是否大于所述第二通信单元的参考信号接收功率：
若是，则所述无人机选择所述第一通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1；
若否，则所述无人机选择所述第二通信单元传递所述通信数据，随后返回步骤S1。
5.根据权利要求2所述的远程操纵控制的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
步骤S41，检测所述第二通信单元的参考信号接收功率，并判断参考信号接收功率是否大于所述第二预设功率；
若是，则所述无人机选择所述第二通信单元传递所述通信数据，并返回步骤S1；
若否，则转向步骤S42；
步骤S42，检测所述第一通信单元的信噪比是否大于第三预设值；
若是，则所述无人机选择使用所述第一通信单元传递所述通信数据，并返回步骤S1；
若否，则所述无人机选择第二通信单元传递所述通信数据，同时向所述飞行控制终端发出网络质量差的报警信号，并返回步骤S1。
6.根据权利要求1所述的远程操纵控制方法，其特征在于，所述第一通信单元为频分双工通信单元。
7.根据权利要求1所述的远程操纵控制方法，其特征在于，所述第二通信单元为时分双工通信单元。
8.根据权利要求1所述的远程操纵控制方法，其特征在于，适配于所述无人机预先组建一双层网络，所述双层网络包括：
频分双工通信网，覆盖地面至50米高空范围内的通信信号；
时分双工通信网，覆盖50米高空至350米高空范围内的通信信号；
所述时分双工通信网的通信天线为水平波瓣和垂直波瓣均为65度的特型天线。
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