CN112752219A - 一种适用于无人艇的超短波通信方法及装置 - Google Patents

一种适用于无人艇的超短波通信方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于无人艇的超短波通信方法及装置。该方法包括当检测到工作船与无人艇之间建立数据无线传输后，周期性分别获取所述工作船的第一GPS数据和所述无人艇的第二GPS数据；基于所述第一GPS数据与第二GPS数据计算所述工作船与无人艇之间的通信距离，基于预设的对应关系确定所述通信距离对应的功率等级；生成功率调整指令，分别向所述工作船以及无人艇发送所述功率调整指令，所述功率调整指令用以控制所述工作船和无人艇将功率调整至所述功率等级对应的功率范围内。本发明实现了根据通信距离对应的功率等级将功率调整至功率等级所对应的功率范围内，能够自主判断各个情况下应该采用的功率等级，满足实际通信距离需求。

Description

一种适用于无人艇的超短波通信方法及装置
技术领域
本申请涉及无人超短波通信技术领域，具体而言，涉及一种适用于无人艇的超短波通信方法及装置。
背景技术
水面超短波通信普遍应用于湖泊、近海民用领域用户信息传输，有效解决了在基站信号弱的地方的通信服务，同时降低了用户使用基站的流量成本。例如湖泊无人艇试验模型操作过程中，通信速率决定试验模型的实时性和准确性，保证其在水面安全可靠航行。同时通信距离将远远超过蓝牙、wifi等近距离无线通信方式，并且实际操作性也将优于水下光纤通信。
水面超短波的设计目标是对水面无线通信提出更远通信距离和更高通信速率要求，同时具备信道探测功能用以显示无线链路是否建立。有效的保障了用户信息可靠和快速的传输，同时兼顾绕射能力，保证通信可靠。
现有的基于软件无线电超短波电台接收灵敏度范围较小，在近距离通信时由于信号强度超过接收灵敏度范围而导致接收机饱和无法正常接收信号。且基于软件无线电超短波电台进行近距离通信时，需要主动调整发射端功率等级以使接收端信号强度在接收灵敏度范围内，故采用现有的基于软件无线电超短波电台在无人艇水面通信过程中，难以做到0至N公里的稳定通信。
发明内容
为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种适用于无人艇的超短波通信方法及装置。
第一方面，本发明实施例提供了一种适用于无人艇的超短波通信方法，所述方法包括：
当检测到工作船与无人艇之间建立数据无线传输后，周期性分别获取所述工作船的第一GPS数据和所述无人艇的第二GPS数据；
基于所述第一GPS数据与第二GPS数据计算所述工作船与无人艇之间的通信距离，基于预设的对应关系确定所述通信距离对应的功率等级；
生成功率调整指令，分别向所述工作船以及无人艇发送所述功率调整指令，所述功率调整指令用以控制所述工作船和无人艇将功率调整至所述功率等级对应的功率范围内。
优选的，所述分别获取所述工作船的第一GPS数据和所述无人艇的第二GPS数据之前，还包括：
生成初始功率控制指令，分别向所述工作船以及无人艇发送所述初始功率控制指令，所述初始功率控制指令用以控制所述工作船和无人艇将初始功率切换至预设的初始功率。
优选的，所述方法还包括：
获取所述工作船的当前信噪比，基于所述当前信噪比进行无线信道链路质量评估，得到质量评估值；
当所述质量评估值低于预设评估值时，生成并发送链路质量调整指令至所述工作船，所述链路质量调整指令用以控制所述工作船在当前功率等级对应的功率范围内调整功率直至所述质量评估值不低于所述预设评估值。
优选的，所述方法还包括：
基于所述第一GPS数据和第二GPS数据分别确定所述工作船和无人艇的行进速率和预估行进路线；
基于所述行进速率和预估行进路线计算所述工作船和无人艇在预设时长后的预估通信距离；
当所述预估通信距离对应的预估功率等级与当前功率等级不同时，控制所述工作船与无人艇将功率调整为所述当前功率等级对应的功率范围内最接近所述预估功率等级对应功率范围的值。
第二方面，本发明实施例提供了一种适用于无人艇的超短波通信装置，所述装置包括：超短波电台、A8控制板、功率放大器、GPS模块、滤波器、电源；
所述功率放大器用于对所述超短波电台的射频功率进行放大；
所述GPS模块用于接收GPS信号；
所述A8控制板用于根据所述GPS模块的数据调整所述超短波电台的发射功率至接收端信号在灵敏度范围内。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法。
本发明的有益效果为：通过根据工作船与无人艇GPS信号来确定二者之间的通信距离，根据通信距离对应的功率等级将功率调整至功率等级所对应的功率范围内，能够自主判断各个情况下应该采用的功率等级，满足实际通信距离需求，解决了现有基于软件无线电超短波电台近距离接收信号饱和。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种适用于无人艇的超短波通信方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种适用于无人艇的超短波通信装置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的A8控制板的结构原理举例示意框图；
图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本发明也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本发明也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本发明内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。
参见图1，图1是本申请实施例提供的一种适用于无人艇的超短波通信方法的流程示意图。在本申请实施例中，所诉方法包括：
S101、当检测到工作船与无人艇之间建立数据无线传输后，周期性分别获取所述工作船的第一GPS数据和所述无人艇的第二GPS数据。
本申请实施例的执行主体可以是工作船上的控制板。
在本申请实施例中，在检测到工作船与无人艇之间成功建立了数据无线传输后，控制板便会周期性的获取工作船上GPS模块的第一GPS数据和无人艇上GPS模块的第二GPS数据，用以确定工作船和无人艇的具体位置，以便后续确定二者间的距离。
在一种可实施方式中，所述分别获取所述工作船的第一GPS数据和所述无人艇的第二GPS数据之前，还包括：
生成初始功率控制指令，分别向所述工作船以及无人艇发送所述初始功率控制指令，所述初始功率控制指令用以控制所述工作船和无人艇将初始功率切换至预设的初始功率。
在本申请实施例中，确定了工作船和无人艇的数据无线传输建立后，首先将生成共初始功率控制指令来将工作船和无人艇的功率调整为预设的低功率，来保证初始状态下无线通信正常。
S102、基于所述第一GPS数据与第二GPS数据计算所述工作船与无人艇之间的通信距离，基于预设的对应关系确定所述通信距离对应的功率等级。
所述功率等级在本申请实施例中可以理解为为了保证接收端信号在灵敏度范围内、不会出现饱和问题的而设置的功率的不同等级，功率等级越高则功率越大。
所述对应关系在本申请实施例中可以理解为工作人员预先设置好的能够保证接收端信号在灵敏度范围内的通信距离和功率等级之间的对应关系，每一个功率等级均对应有一个通信距离的范围，且各功率等级之间的通信距离范围并不重复。
在本申请实施例中，当功率固定的情况下，接收端信号存在一个固定的灵敏度范围，当接收端信号不处于灵敏度范围内时，会导致获取到的接收端信号饱和，信号传输质量和效率都很差。故本申请在根据GPS数据确定工作船和无人艇之间的通信距离后，将根据预先设置好的对应关系来确定该通信距离下应该调整的功率等级，进而能够准确的调整功率的大小，保证接收端信号始终处于灵敏度范围内。
S103、生成功率调整指令，分别向所述工作船以及无人艇发送所述功率调整指令，所述功率调整指令用以控制所述工作船和无人艇将功率调整至所述功率等级对应的功率范围内。
在本申请实施例中，每一个功率等级并不是对应的一个固定功率值，而是根据当前通信距离下的灵敏度范围所确定的一个功率范围。在确定了功率等级后，将生成功率调整指令来控制调整工作船和无人艇的功率，使得调整后的功率处于功率等级对应的功率范围内。
在一种可实施方式中，所述方法还包括：
获取所述工作船的当前信噪比，基于所述当前信噪比进行无线信道链路质量评估，得到质量评估值；
当所述质量评估值低于预设评估值时，生成并发送链路质量调整指令至所述工作船，所述链路质量调整指令用以控制所述工作船在当前功率等级对应的功率范围内调整功率直至所述质量评估值不低于所述预设评估值。
在本申请实施例中，用户可以通过网口向装置下达查询指令，来查询装置的各项状态，包括超短波电台此时的信噪比、功率、通信频率等。控制板也可以自主查询获取上述各项状态。在获取当前信噪比后，将根据当前信噪比的具体比值对链路质量进行评估，并得到一个评估分数即质量评估值。当质量评估值低于预设的评估值时，则认为此时的链路传输质量较差。因此将在当前功率等级对应的功率范围内，对功率进行调整，进而调整当前信噪比，以此来保证信号仍然处于灵敏度范围内的同时提高信道的链路质量，使得信号传输效果更好。
在一种可实施方式中，所述方法还包括：
基于所述第一GPS数据和第二GPS数据分别确定所述工作船和无人艇的行进速率和预估行进路线；
基于所述行进速率和预估行进路线计算所述工作船和无人艇在预设时长后的预估通信距离；
当所述预估通信距离对应的预估功率等级与当前功率等级不同时，控制所述工作船与无人艇将功率调整为所述当前功率等级对应的功率范围内最接近所述预估功率等级对应功率范围的值。
在本申请实施例中，通过获得的GPS数据确定了工作船和无人艇的具体位置和周期性的位置变化后，便可以此确定行进速率和预估行进路线。根据行进速率和预估行进路线可以确定出二者在预设的较短时长(如1分钟)后的距离变化，进而能够计算出预设时长后二者的预估通信距离。当发现预估通信距离相对当前的通信距离增大或减少的改变导致预估通信距离对应的功率等级改变时，将提前调整功率至当前功率等级对应的功率范围内最接近预估功率等级范围的数值，以此来保证信号传输的稳定性和可靠性，不会由于功率等级的改变导致功率突然大幅度的改变而影响信道内信号的稳定传输与传输质量。例如，当前功率等级为1级，计算得到预估功率等级为2级时，由于2级功率等级对应的功率比1级功率等级对应的功率大，此时将当前功率调整为1级功率等级对应的功率范围中的最大值。
参见图2，图2是本申请实施例提供的一种适用于无人艇的超短波通信装置的结构示意图，所述装置包括：超短波电台、A8控制板、功率放大器、GPS模块、滤波器、电源；
所述功率放大器用于对所述超短波电台的射频功率进行放大；
所述GPS模块用于接收GPS信号；
所述A8控制板用于根据所述GPS模块的数据调整所述超短波电台的发射功率至接收端信号在灵敏度范围内。
在本申请实施例中，超短波电台工作频率配置为220MHz，此频率工作时可用较宽的带宽(12.5KHz)，同时兼顾绕射能力。在超短波电台模块后一级加入工作频率为220MHz的功率放大器，可将原先超短波电台射频功率5W放大到25W，通信距离理论上将增大一倍以上。同时在功率放大器后一级加入1.8米鞭天线，工作频率220MHz，增益8dBi，这将极大增强无线电信号发射和接收的效率。为了解决近距离接收信号饱和问题，收发两端将配置GPS模块以接收GPS信号，A8控制板将根据GPS模块数据调整超短波电台发射功率，以使得接收端信号在灵敏度范围内。采用交流220V供电，而后经过滤波器、AC/DC模块转成12V直流电为其他模块供电。A8平台控制板与用户系统采用网口连接，与超短波电台模块采用网口和串口连接，其中网口为数据通道，串口为指令通道。超短波电台模块通过射频线缆经过功放到天线。GPS模块通过GPS天线收到数据，经过串口与A8平台控制板相连。
具体的，如图3所示，A8控制板中TI的电源管理芯片优选型号为TPS65910来控制A8处理器AM3352所需的上电时序，包含1.2V、1.8V、3.3V。时钟电路24M为AM3352提供工作时钟，DDR3优选MICRON公司的MT41J128M16，存储容量2G；NANDFLASH是优选MICRON公司的MT29F2G08，存储容量2G。AM3352外接两片千兆网口芯片，一片与用户系统连接，另一片与超短波电台模块连接。
参见图4，其示出了本发明实施例所涉及的一种电子设备的结构示意图，该电子设备可以用于实施图3所示实施例中的方法。如图4所示，电子设备400可以包括：至少一个中央处理器401，至少一个网络接口404，用户接口403，存储器405，至少一个通信总线402。
其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。
其中，用户接口403可以包括显示屏(Display)、摄像头(Camera)，可选用户接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。
其中，网络接口404可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。
其中，中央处理器401可以包括一个或者多个处理核心。中央处理器401利用各种接口和线路连接整个终端400内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器405内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器405内的数据，执行终端400的各种功能和处理数据。可选的，中央处理器401可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。中央处理器401可集成中央中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图像中央处理器(GraphicsProcessing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到中央处理器401中，单独通过一块芯片进行实现。
其中，存储器405可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的，该存储器405包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器405可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器405可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器405可选的还可以是至少一个位于远离前述中央处理器401的存储装置。如图4所示，作为一种计算机存储介质的存储器405中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及程序指令。
在图4所示的电子设备400中，用户接口403主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器401可以用于调用存储器405中存储的适用于无人艇的超短波通信应用程序，并具体执行以下操作：
当检测到工作船与无人艇之间建立数据无线传输后，周期性分别获取所述工作船的第一GPS数据和所述无人艇的第二GPS数据；
基于所述第一GPS数据与第二GPS数据计算所述工作船与无人艇之间的通信距离，基于预设的对应关系确定所述通信距离对应的功率等级；
生成功率调整指令，分别向所述工作船以及无人艇发送所述功率调整指令，所述功率调整指令用以控制所述工作船和无人艇将功率调整至所述功率等级对应的功率范围内。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(Random AccessMemory，RAM)、磁盘或光盘等。
以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。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记载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，本公开的范围和精神由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种适用于无人艇的超短波通信方法，其特征在于，所述方法包括：
当检测到工作船与无人艇之间建立数据无线传输后，周期性分别获取所述工作船的第一GPS数据和所述无人艇的第二GPS数据；
基于所述第一GPS数据与第二GPS数据计算所述工作船与无人艇之间的通信距离，基于预设的对应关系确定所述通信距离对应的功率等级；
生成功率调整指令，分别向所述工作船以及无人艇发送所述功率调整指令，所述功率调整指令用以控制所述工作船和无人艇将功率调整至所述功率等级对应的功率范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别获取所述工作船的第一GPS数据和所述无人艇的第二GPS数据之前，还包括：
生成初始功率控制指令，分别向所述工作船以及无人艇发送所述初始功率控制指令，所述初始功率控制指令用以控制所述工作船和无人艇将初始功率切换至预设的初始功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述工作船的当前信噪比，基于所述当前信噪比进行无线信道链路质量评估，得到质量评估值；
当所述质量评估值低于预设评估值时，生成并发送链路质量调整指令至所述工作船，所述链路质量调整指令用以控制所述工作船在当前功率等级对应的功率范围内调整功率直至所述质量评估值不低于所述预设评估值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述第一GPS数据和第二GPS数据分别确定所述工作船和无人艇的行进速率和预估行进路线；
基于所述行进速率和预估行进路线计算所述工作船和无人艇在预设时长后的预估通信距离；
当所述预估通信距离对应的预估功率等级与当前功率等级不同时，控制所述工作船与无人艇将功率调整为所述当前功率等级对应的功率范围内最接近所述预估功率等级对应功率范围的值。
5.一种适用于无人艇的超短波通信装置，其特征在于，应用于权利要求1-4所述的一种适用于无人艇的超短波通信方法，所述装置包括：超短波电台、A8控制板、功率放大器、GPS模块、滤波器、电源；
所述功率放大器用于对所述超短波电台的射频功率进行放大；
所述GPS模块用于接收GPS信号；
所述A8控制板用于根据所述GPS模块的数据调整所述超短波电台的发射功率至接收端信号在灵敏度范围内。
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
7.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
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