CN111836257A - 支持eSIM卡和SIM卡自由切换的无人机数图传系统 - Google Patents

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龙海波
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Abstract

本发明公开了一种支持eSIM卡和SIM卡自由切换的无人机数图传系统。所述无人机数图传系统包括切换模块、通信模块、操控模块和用户识别模块；所述操控模块、所述通信模块、所述切换模块、所述用户识别模块依次通信连接，所述操控模块与所述切换模块通信连接，所述操控模块用于获取所述通信模块的通信参数，当所述通信参数小于预设值时，所述操控模块向所述切换模块发送切换控制信息，所述切换模块根据所述切换控制信息对用户识别模块进行切换，通过切换模块能够实现SIM卡和eSIM卡的自动切换，确保无线信号质量的稳定，增强了通信链路整体的稳定性。

Description

支持eSIM卡和SIM卡自由切换的无人机数图传系统
技术领域
本发明涉及无人机通信技术领域，具体而言，涉及一种支持eSIM卡和SIM卡自由切换的无人机数图传系统。
背景技术
目前市面上的无人机地空数据链其中一种应用方式:地面站设备组成一般都是由遥控器、电脑、视频显示器、电源系统、电台等设备组成，简单的来说就是一台电脑(手机、平板)、一个电台和一个遥控，电脑(手机、平板)上装有控制飞机的软件，通过航线规划工具规划飞机飞行的线路，并设定飞行高度，飞行速度，飞行地点，飞行任务等通过数据口连接的数传电台将任务数据编译传送至飞控中。
还有一种应用方式就是基于运营商的公网网络将无人机侧的数传信息、视频图像回传到后台管理系统，同时后台系统通过该链路对飞控进行飞行轨迹的控制。无人机侧的通讯模块通常仅支持一个卡槽。当在出现通讯故障时候则会影响无人机的正常通讯使用。
例如中国专利公开号为CN110086491A的发明专利公开了一种远程通信单元内SIM和eSIM 硬件智能切换装置，远程通信单元内具有4G通信模块，远程通信单元内SIM和eSIM硬件智能切换装置包括：电子开关、电阻、USIM卡座以及eSIM。电子开关与4G通信模块信号连接；电阻与电子开关的控制引脚电性连接，电阻用以向电子开关输出高电平；USIM卡座的管脚与电子开关信号连接，从而形成第一通路；eSIM的管脚与电子开关信号连接，从而形成第二通路；USIM 卡座用以插入SIM卡，且USIM卡座内部的金属片与电子开关的控制引脚电性连接；当SIM卡插入USIM卡座时，USIM卡座内部的金属片接触到地，从而使USIM卡座输出低电平至电子开关的控制引脚，进而使第一通路导通。借此，本发明的远程通信单元内SIM和eSIM硬件智能切换装置，成本低，可靠性高。
再例如中国专利公开号为CN207802400U的发明专利公开了一种ESIM卡自动切换装置，目的在于解决现有SIM卡单一设置影响设备正常工作的问题，该ESIM卡自动切换装置包括与外部蜂窝模块连接的主控器、预装有多个SIM卡单元的网络模块以及用于根据所述主控器发送的控制指令从所述预装的多个SIM卡单元中选择一个SIM卡单元执行蜂窝通信的模拟电路开关，主控器、模拟电路开关以及网络模块顺次连接。本发明通过主控器根据蜂窝模块的网络连接状态生成控制指令进而适时调整网络模块中的需要工作的SIM卡单元，有效避免了在无法接收到某一运营商的信号导致设备因此无法正常工作的问题。
现有技术中至少存在以下问题：
无人机使用一个卡槽时，在空中飞行不能随意更换SIM卡，这样只能接入一种运营商网络，当无人机所处的位置对应的SIM卡运营商网络信号覆盖较差时，会导致图像、数传等信息丢包甚至中断。
针对现有技术中无人机使用一个卡槽时，在空中飞行不能随意更换SIM卡，这样只能接入一种运营商网络，当无人机所处的位置对应的SIM卡运营商网络信号覆盖较差时，会导致图像、数传等信息丢包甚至中断的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种支持eSIM卡和SIM卡自由切换的无人机数图传系统。
所述无人机数图传系统包括切换模块、通信模块、操控模块和用户识别模块；
操控模块、通信模块、切换模块、用户识别模块依次通信连接，操控模块与切换模块通信连接，操控模块用于获取通信模块的通信参数，当通信参数小于预设值时，操控模块向切换模块发送切换控制信息，切换模块根据切换控制信息对用户识别模块进行切换。
进一步地，所述无人机数图传系统还包括数图传模块和飞控模块；
数图传模块分别与通信模块、飞控模块通信连接，飞控模块用于测量无人机飞行姿态的状态信息，并实时控制无人机的飞行，数图传模块用于上下行发送飞控数传消息。
进一步地，无人机数图传系统还包括GPS模块、传感器模块、相机模块、视频输入处理模块、控制模块和存储模块；
控制模块、存储模块、视频输入处理模块、相机模块依次通信连接，控制模块与数图传模块通信连接，传感器模块和GPS模块分别与控制模块通信连接；
GPS模块用于无人机定位，传感器模块用于检测气象数据，相机模块用于拍摄视频，视频输入处理模块用于将视频信号转换成单帧图像，存储器用于存储视频输入处理模块输出的单帧图像，控制模块用于从存储器中读取单帧图像、接收GPS模块和传感器模块发送的地理位置信息和气象监测数据，并在单帧图像上增加地理位置信息和气象监测数据，数图传模块用于将数字图像信号通过通信模块传输至后台服务器中。
进一步地，存储模块包括机载图像缓存模块、机载图像存储模块和指令模块；
指令模块分别与机载图像缓存模块、机载图像存储模块通信连接，机载图像缓存模块的输出端与控制模块通信连接，机载图像缓存模块的输入端与机载图像存储模块通信连接，机载图像存储模块与视频输入处理模块通信连接；
机载图像存储模块，用于存储无人机拍摄获得的图像；
机载图像缓存模块，用于临时存储从机载图像存储模块提取的无人机需要发送的图像；
指令模块，用于根据接收到的后台服务器中的判断值来确定需要发送的图像，当接收到的判断值为0时，指令模块在机载图像存储模块中提取新的图像，并将新的图像发送给控制模块，同时机载图像缓存模块清零，否则，指令模块在机载图像缓存模块中提取旧图像，并将旧图像发送给控制模块。
进一步地，用户识别模块包括eSIM卡和SIM卡，eSIM卡和SIM卡分别与切换模块通信连接。
相对于现有技术，本发明所述的无人机数图传系统具有以下显著的优越效果：
1，eSIM卡是集成到无人机的芯片上，不需要在无人机上开槽，可以提高无人机防水等级，且占用空间小。
2，由于eSIM卡是嵌入到无人机的芯片上，能够在恶劣环境下稳定应用，例如运行在高温、低温、高振动的环境中，提高了无人机对使用环境的适应能力，进而提高了无人机的寿命。
3，通过切换模块能够实现SIM卡和eSIM卡的自动切换，确保无线信号质量的稳定，增强了通信链路整体的稳定性。
4，SIM卡和eSIM卡能够用相同运营商或者不同运营商，作为备份通信卡便于用户更换。
5，通过相机模块拍摄所监测地区的视频，通过视频输入处理模块将视频转换成单帧图像，通过控制模块在单帧图像上增加地理位置信息和气象监测数据，然后通过数图传模块将图像传输至后台服务器中，后台服务器中通过处理能够在输出的视频上显示有地理位置信息和气象监测数据，具有很高的实用性。
6，通过设置存储模块，存储模块包括机载图像缓存模块、机载图像存储模块和指令模块，根据指令模块接收到的判断值，能够调整向控制模块发送图像的内容，进而提高了所述无人机数图传系统的灵活性。
附图说明
图1为本发明所述无人机数图传系统的结构示意图。
图中所示：
10-通信模块；20-切换模块；30-操控模块；40-数图传模块；60-飞控模块；70-用户识别模块、701-SIM卡、702-eSIM卡；80-传感器模块；90-控制模块；100-GPS模块；300-存储模块、110-机载图像缓存模块、120-机载图像存储模块、160-指令模块；130-视频输入处理模块；150-相机模块。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
如图1所示，所述无人机数图传系统包括切换模块20、通信模块10、操控模块30和用户识别模块70；操控模块30、通信模块10、切换模块20、用户识别模块70依次通信连接，操控模块30与切换模块20通信连接，操控模块30用于获取通信模块10的通信参数，当通信参数小于预设值时，操控模块30向切换模块20发送切换控制信息，切换模块20根据切换控制信息对用户识别模块70进行切换，另外，切换模块20的型号为 HWD1270M，通信模块10的型号为Q2686，操控模块30的型号为AT89C51。
进一步地，如图1所示，所述无人机数图传系统还包括数图传模块40和飞控模块60；
数图传模块40分别与通信模块10、飞控模块60通信连接，飞控模块60用于测量无人机飞行姿态的状态信息，并实时控制无人机的飞行，数图传模块40用于上下行发送飞控数传消息，另外，数图传模块40的型号为Vt5200A，飞控模块60的型号为 Pixhawk2.4.6。
进一步地，如图1所示，所述无人机数图传系统还包括GPS模块100、传感器模块80、相机模块150、视频输入处理模块130、控制模块90和存储模块300；
控制模块90、存储模块300、视频输入处理模块130、相机模块150依次通信连接，控制模块90与数图传模块40通信连接，传感器模块80和GPS模块100分别与控制模块 90通信连接；
GPS模块100用于无人机定位，传感器模块80用于检测气象数据，相机模块150用于拍摄视频，视频输入处理模块130用于将视频信号转换成单帧图像，存储器用于存储视频输入处理模块130输出的单帧图像，控制模块90用于从存储器中读取单帧图像、接收GPS模块100和传感器模块80发送的地理位置信息和气象监测数据，并在单帧图像上增加地理位置信息和气象监测数据，数图传模块40用于将数字图像信号通过通信模块10传输至后台服务器中，另外，传感器模块80包括温湿度传感器、光敏传感器、PM2.5 传感器、PM10传感器、CO2传感器、SO2传感器、氮氧化物传感器、CO检测模块传感器，视频输入处理模块130为ZYNQ平台，控制模块90的型号为stc89c52rc。
进一步地，如图1所示，存储模块300包括机载图像缓存模块110、机载图像存储模块120和指令模块160；
指令模块160分别与机载图像缓存模块110、机载图像存储模块120通信连接，机载图像缓存模块110的输出端与控制模块90通信连接，机载图像缓存模块110的输入端与机载图像存储模块120通信连接，机载图像存储模块120与视频输入处理模块130通信连接；
机载图像存储模块120，用于存储无人机拍摄获得的图像；
机载图像缓存模块110，用于临时存储从机载图像存储模块120提取的无人机需要发送的图像；
指令模块160，用于根据接收到的后台服务器中的判断值来确定需要发送的图像，当接收到的判断值为0时，指令模块160在机载图像存储模块120中提取新的图像，并将新的图像发送给控制模块90，同时机载图像缓存模块110清零，否则，指令模块160在机载图像缓存模块110中提取旧图像，并将旧图像发送给控制模块90，另外，机载图像存储模块120为硬盘，机载图像缓存模块110为RAM存储器，指令模块160的型号为 esp8266。
进一步地，如图1所示，用户识别模块70包括eSIM卡702和SIM卡701，eSIM卡 702和SIM卡701分别与切换模块20通信连接。
本发明所述的无人机数图传系统的工作原理为：
操控模块30由通信模块10获取无人机当前工作中采用的用户识别模块70的通信参数，如当前用户识别模块70为eSIM卡702，操控模块30从通信模块10获取无人机当前工作中采用的eSIM卡702的通信参数，若该通信参数不满足预设通信参数的要求，则操控模块30向切换模块20发送对应的切换控制信息，切换模块20根据切换控制信息控制该通信模块10与SIM卡701连通，同时控制该通信模块10与eSIM卡702断开，从而实现用户识别模块70的SIM卡701和eSIM卡702之间的切换。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种支持eSIM卡和SIM卡自由切换的无人机数图传系统，其特征在于，包括：切换模块(20)、通信模块(10)、操控模块(30)和用户识别模块(70)；
所述操控模块(30)、所述通信模块(10)、所述切换模块(20)、所述用户识别模块(70)依次通信连接，所述操控模块(30)与所述切换模块(20)通信连接，所述操控模块(30)用于获取所述通信模块(10)的通信参数，当所述通信参数小于预设值时，所述操控模块(30)向所述切换模块(20)发送切换控制信息，所述切换模块(20)根据所述切换控制信息对用户识别模块(70)进行切换。
2.根据权利要求1所述的支持eSIM卡和SIM卡自由切换的无人机数图传系统，其特征在于，所述无人机数图传系统还包括数图传模块(40)和飞控模块(60)；
所述数图传模块(40)分别与所述通信模块(10)、所述飞控模块(60)通信连接，所述飞控模块(60)用于测量无人机飞行姿态的状态信息，并实时控制无人机的飞行，所述数图传模块(40)用于上下行发送飞控数传消息。
3.根据权利要求2所述的支持eSIM卡和SIM卡自由切换的无人机数图传系统，其特征在于，所述无人机数图传系统还包括GPS模块(100)、传感器模块(80)、相机模块(150)、视频输入处理模块(130)、控制模块(90)和存储模块(300)；
所述控制模块(90)、所述存储模块(300)、所述视频输入处理模块(130)、所述相机模块(150)依次通信连接，所述控制模块(90)与所述数图传模块(40)通信连接，所述传感器模块(80)和所述GPS模块(100)分别与所述控制模块(90)通信连接；
所述GPS模块(100)用于无人机定位，所述传感器模块(80)用于检测气象数据，所述相机模块(150)用于拍摄视频，所述视频输入处理模块(130)用于将视频信号转换成单帧图像，所述存储器用于存储视频输入处理模块(130)输出的单帧图像，所述控制模块(90)用于从存储器中读取单帧图像、接收GPS模块(100)和传感器模块(80)发送的地理位置信息和气象监测数据，并在单帧图像上增加地理位置信息和气象监测数据，所述数图传模块(40)用于将数字图像信号通过所述通信模块(10)传输至后台服务器中。
4.根据权利要求3所述的支持eSIM卡和SIM卡自由切换的无人机数图传系统，其特征在于，所述存储模块(300)包括机载图像缓存模块(110)、机载图像存储模块(120)和指令模块(160)；
所述指令模块(160)分别与所述机载图像缓存模块(110)、所述机载图像存储模块(120)通信连接，所述机载图像缓存模块(110)的输出端与所述控制模块(90)通信连接，所述机载图像缓存模块(110)的输入端与所述机载图像存储模块(120)通信连接，所述机载图像存储模块(120)与所述视频输入处理模块(130)通信连接；
所述机载图像存储模块(120)，用于存储无人机拍摄获得的图像；
所述机载图像缓存模块(110)，用于临时存储从机载图像存储模块(120)提取的无人机需要发送的图像；
所述指令模块(160)，用于根据接收到的后台服务器中的判断值来确定需要发送的图像，当接收到的判断值为0时，所述指令模块(160)在所述机载图像存储模块(120)中提取新的图像，并将新的图像发送给控制模块(90)，同时机载图像缓存模块(110)清零，否则，所述指令模块(160)在所述机载图像缓存模块(110)中提取旧图像，并将旧图像发送给控制模块(90)。
5.根据权利要求1所述的支持eSIM卡和SIM卡自由切换的无人机数图传系统，其特征在于，所述用户识别模块(70)包括eSIM卡(702)和SIM卡(701)，所述eSIM卡(702)和所述SIM卡(701)分别与所述切换模块(20)通信连接。
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