CN112532262B - 基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法及装置 - Google Patents

基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种基于SDR的无人机通信、GPS、ads‑b的集成方法及装置，运用于无人机领域，通过用于获取通信信号、GPS信号和ads‑b信号并集成的信号传输模块；将获取的所述通信信号、GPS信号和ads‑b信号从射频信号转化为数字信号的信号转化模块；将数字信号中的所述通信信号、GPS信号和ads‑b信号相互区分分类的信号规整模块；获取规整后的所述通信信号、GPS信号和ads‑b信号进行解调采样并作信息处理的信号处理模块；用于执行所述通信信号、GPS信号和ads‑b信号的信号执行模块；具备解决目前的无人机所不能解决的在无线数字图传系统、GPS定位系统与ads‑b系统之间的工作相互独立，系统实现比较分散、数据链路多、增加了系统复杂度、运算反馈时间长、实际硬件占用面积大的技术问题。

Description

基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法及装置
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，特别涉及为一种基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法及装置。
背景技术
目前的消费级无人机中使用到的无线通信系统包括无线数字图传系统和GPS定位系统，无线数字图传系统是无人机与遥控器之间进行通信，要求距离远、延时小、带宽大，GPS定位系统是通过接收卫星信号进行解析定位；ads-b系统目前用在民航空中管理中，民航飞机通过发送ads-b无线电波告诉塔台飞机的位置及高度等信息，在消费级无人机中还没有使用，但是可以在无人机中接收ads-b信号解析出附近所有民航飞机的位置及高度，从而实现智能禁飞区或智能避障；但目前的消费级无人机在无线数字图传系统、GPS定位系统与ads-b系统之间的工作相互独立，系统实现比较分散、数据链路多、增加了系统复杂度、运算反馈时间长、实际硬件占用面积大。
发明内容
本申请旨在解决在无线数字图传系统、GPS定位系统与ads-b系统之间的工作相互独立，系统实现比较分散、数据链路多、增加了系统复杂度、运算反馈时间长、实际硬件占用面积大的技术问题，提供一种基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法及装置。
本申请为解决技术问题采用如下技术手段：
一种基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法，所述集成方法包括；
用于获取通信信号、GPS信号和ads-b信号并集成的信号传输模块；
将获取的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号从射频信号转化为数字信号的信号转化模块；
将数字信号中的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号相互区分分类的信号规整模块；
获取规整后的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号进行解调采样并作信息处理的信号处理模块；
用于执行所述通信信号、GPS信号和ads-b信号的信号执行模块。
进一步地，在用于获取通信信号、GPS信号和ads-b信号并集成的信号传输模块的步骤之后，包括：
所述通信信号、GPS信号和ads-b信号通过时分复用方式进行先后处理。
进一步地，在将数字信号中的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号相互区分分类的信号规整模块的步骤之后，包括：
若所述GPS信号与所述ads-b信号同时在信号规整模块进行规整并输出时，对所述GPS信号与所述ads-b信号加入不同时间戳。
进一步地，在所述GPS信号与所述ads-b信号加入不同时间戳的步骤之后，包括：
根据信号处理模块的数据位宽长度对所述GPS信号与所述ads-b信号进行调整，以将调整后的所述GPS信号与所述ads-b信号的数据位宽与所述信号处理模块所能容纳的数据位宽相同。
进一步地，在将数字信号中的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号相互区分分类的信号规整模块之后，包括：
所述通信信号在所述信号规整模块中进行基带算法处理。
进一步地，在获取规整后的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号进行解调采样并作信息处理的信号处理模块的步骤之前，包括：
将上一次所述通信信号执行结束后所获取的图像信号传输至所述信号规整模块。
进一步地，在将上一次所述通信信号执行结束后所获取的图像信号传输至所述信号规整模块的步骤之后，包括：
所述图像信号传输至信号规整模块再进入信号传输模块，将图像信号转化为射频信号发送至远程遥控终端。
一种基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成装置，包括：
射频天线，用于获取通信信号、GPS信号和ads-b信号并集成的信号传输模块；
调制解调器，将获取的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号从射频信号转化为数字信号的信号转化模块；
FPGA，将数字信号中的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号相互区分分类的信号规整模块；
图像系统SOC，获取规整后的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号进行解调采样并作信息处理的信号处理模块；
飞行控制系统，用于执行所述通信信号、GPS信号和ads-b信号的信号执行模块。
本申请提供了基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法及装置，具有以下有益效果：通过用于获取通信信号、GPS信号和ads-b信号并集成的信号传输模块；将获取的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号从射频信号转化为数字信号的信号转化模块；将数字信号中的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号相互区分分类的信号规整模块；获取规整后的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号进行解调采样并作信息处理的信号处理模块；用于执行所述通信信号、GPS信号和ads-b信号的信号执行模块；具备解决目前的无人机所不能解决的在无线数字图传系统、GPS定位系统与ads-b系统之间的工作相互独立，系统实现比较分散、数据链路多、增加了系统复杂度、运算反馈时间长、实际硬件占用面积大的技术问题。
附图说明
图1为本申请基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法及装置一个实施例的流程图；
图2为本申请基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法及装置一个实施例的系统图。
本申请为目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
下面将结合本申请的实施例中的附图，对本申请的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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”、“包含”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。在本申请的权利要求书、说明书以及说明书附图中的术语，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体/操作/对象与另一个实体/操作/对象区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体/操作/对象之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
参考附图1-2，为本申请一实施例中的基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法及装置的结构示意图；
一种基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法，所述集成方法包括；
用于获取通信信号、GPS信号和ads-b信号并集成的信号传输模块；
将获取的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号从射频信号转化为数字信号的信号转化模块；
将数字信号中的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号相互区分分类的信号规整模块；
获取规整后的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号进行解调采样并作信息处理的信号处理模块；
用于执行所述通信信号、GPS信号和ads-b信号的信号执行模块。
具体的，为了将各自工作的通信系统、GPS系统和ads-b系统结合SDR统一简化，用信号传输模块获取通信信号、GPS信号和ads-b信号，再通过信号转化模块将通信信号、GPS信号和ads-b信号转换为数字信号以通过信号规整模块，在信号规整模块中对信号转化模块传来的信号进行分析，是属于通信信号、GPS信号还是ads-b信号，对该信号分类采集传输至信号处理模块中对信号内容进行解析，再传输至信号执行模块对该信号进行执行，以达到统一口径对三种信号进行执行，不需要三种口径分别执行，同时信号处理模块帮助信号执行模块进行信号解析，系统实现紧凑，减少硬件占用面积，减少系统复杂度。
在一实施例中，在用于获取通信信号、GPS信号和ads-b信号并集成的信号传输模块的步骤之后，包括：
所述通信信号、GPS信号和ads-b信号通过时分复用方式进行先后处理。
具体的，在获取通信信号、GPS信号和ads-b信号时，其的任何一种信号谁先接收则优先处理。
在一实施例中，在将数字信号中的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号相互区分分类的信号规整模块的步骤之后，包括：
若所述GPS信号与所述ads-b信号同时在信号规整模块进行规整并输出时，对所述GPS信号与所述ads-b信号加入不同时间戳。
具体的，当信号从信号规整模块中被分类送出，若此时同时具有两种不同的信号，为了避免同一口径进入两种信号导致信息分析错误，信号规整模块对该两种不同的信号加入时间戳，以先后进入信号处理模块，提高系统的整体安全性。
在一实施例中，在所述GPS信号与所述ads-b信号加入不同时间戳的步骤之后，包括：
根据信号处理模块的数据位宽长度对所述GPS信号与所述ads-b信号进行调整，以将调整后的所述GPS信号与所述ads-b信号的数据位宽与所述信号处理模块所能容纳的数据位宽相同。
具体的，因为一般从信号转化模块中出来的数据位宽可能是12bit的，但是信号处理模块中数据位宽为16bit比较方便，所以就要调整位宽，以适配后续模块之间的相互工作。
在一实施例中，在将数字信号中的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号相互区分分类的信号规整模块之后，包括：
所述通信信号在所述信号规整模块中进行基带算法处理。
具体的，因为在通信信号、GPS信号和ads-b信号中，GPS信号与ads-b信号是接收外界信号，并不对齐回传，在无人机中接收GPS信号与ads-b信号速度较慢，且传输效率较低，通信信号在无人机与远程遥控终端需要实时的对接进行信号相互传输，则需要提前在信号规则模块将其进行处理，而后可直接经过信号处理模块至信号执行模块，此时，若后续有较多的GPS信号和ads-b信号则直接导入信号处理模块，间接提高通信信号、GPS信号和ads-b信号之间的处理速率。
在一实施例中，在获取规整后的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号进行解调采样并作信息处理的信号处理模块的步骤之前，包括：
将上一次所述通信信号执行结束后所获取的图像信号传输至所述信号规整模块。
具体的，信号处理模块需要从信号执行模块中对外界所接收的图像、音频、定位等信息传达至远程终端，信号处理模块优先将上一次执行的命令所接收的信息发出，再处理这次的接收命令，以系统智能的方式工作，避免出现处理混乱的情况。
一种基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成装置，包括：
射频天线，用于获取通信信号、GPS信号和ads-b信号并集成的信号传输模块；
调制解调器，将获取的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号从射频信号转化为数字信号的信号转化模块；
FPGA，将数字信号中的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号相互区分分类的信号规整模块；
图像系统SOC，获取规整后的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号进行解调采样并作信息处理的信号处理模块；
飞行控制系统，用于执行所述通信信号、GPS信号和ads-b信号的信号执行模块。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法，其特征在于，所述集成方法包括；
通过信号传输模块，获取通信信号、GPS信号和ads-b信号并集成；
通过信号转化模块，将获取的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号从射频信号转化为数字信号；
通过信号规整模块，将数字信号中的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号相互区分分类，所述通信信号在所述信号规整模块中进行基带算法处理，若所述GPS信号与所述ads-b信号同时在信号规整模块进行规整并输出时，对所述GPS信号与所述ads-b信号加入不同时间戳；
通过信号处理模块，获取规整后的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号进行解调采样并作信息处理；
通过信号执行模块，执行所述通信信号、GPS信号和ads-b信号。
2.根据权利要求1所述的基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法，其特征在于，在获取通信信号、GPS信号和ads-b信号并集成的步骤之后，包括：
所述通信信号、GPS信号和ads-b信号通过时分复用方式进行先后处理。
3.根据权利要求1所述的基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法，其特征在于，在所述GPS信号与所述ads-b信号加入不同时间戳的步骤之后，包括：
根据信号处理模块的数据位宽长度对所述GPS信号与所述ads-b信号进行调整，以使调整后的所述GPS信号与所述ads-b信号的数据位宽与所述信号处理模块所能容纳的数据位宽相同。
4.根据权利要求1所述的基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法，其特征在于，在获取规整后的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号进行解调采样并作信息处理的步骤之前，包括：
将上一次所述通信信号执行结束后所获取的图像信号传输至所述信号规整模块。
5.根据权利要求4所述的基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成方法，其特征在于，在将上一次所述通信信号执行结束后所获取的图像信号传输至所述信号规整模块的步骤之后，包括：
所述图像信号传输至信号规整模块再进入信号传输模块，将图像信号转化为射频信号发送至远程遥控终端。
6.一种基于SDR的无人机通信、GPS、ads-b的集成装置，其特征在于，包括：
射频天线，用于获取通信信号、GPS信号和ads-b信号并集成的信号传输模块；
调制解调器，将获取的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号从射频信号转化为数字信号的信号转化模块；
FPGA，将数字信号中的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号相互区分分类的信号规整模块，所述通信信号在所述信号规整模块中进行基带算法处理，若所述GPS信号与所述ads-b信号同时在信号规整模块进行规整并输出时，对所述GPS信号与所述ads-b信号加入不同时间戳；
图像系统SOC，获取规整后的所述通信信号、GPS信号和ads-b信号进行解调采样并作信息处理的信号处理模块；
飞行控制系统，用于执行所述通信信号、GPS信号和ads-b信号的信号执行模块。
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