CN112770272B - 一种无人机和多平台的数据传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无人机和多平台的数据传输方案，包括无人机和系统平台，所述无人机包括飞控系统、动力系统、机架、挂载系统和机载核心板，所述机载核心板上安装有ROS系统和通信模块，所述通信模块通过ROS系统的ROS Bridge不停的广播所述无人机的IP地址，所述系统平台的后端服务器接收所述通信模块发出的IP地址，用于识别所述无人机；其方案通过在机载核心板上安装ROS系统和通信模块，利用网络将无人机和不同的系统平台连接起来，实现数据交换传输，将无人机的飞控信息和云台相机信息接入到互联网，实现无人机与不同的系统平台之间的数据传输。

Description

一种无人机和多平台的数据传输装置
技术领域
本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种无人机和多平台的数据传输装置。
背景技术
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器，无人机在城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业得到了广泛的使用。目前，市场上的无人机的数据传输普遍依赖于遥控器和无人机图传之间的无线通信，数据的传输依赖于无人机上携带的SD卡的数据拷贝。所以，当前的无人机存在飞控信息和云台相机信息无法接入到互联网，无法使无人机和多个平台进行互动的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机和多平台的数据传输装置，以解决当前的无人机存在飞控信息和云台相机信息无法接入到互联网，无法使无人机和多个平台进行互动的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种无人机和多平台的数据传输装置，包括无人机和系统平台，所述无人机包括飞控系统、动力系统、机架、挂载系统和机载核心板，所述机载核心板上安装有ROS系统和通信模块，所述通信模块通过ROS系统的ROS Bridge不停的广播所述无人机的IP地址，所述系统平台的后端服务器接收所述通信模块发出的IP地址，用于识别所述无人机。
在以上方案中可以优选的是，所述通信模块为4G模块或5G模块。
还可以优选的是，所述系统平台包括Windows系统平台、Linux系统平台、Android系统平台和IOS系统平台。
还可以优选的是，所述Windows系统平台运行在地面站上，所述地面站为三方的地面管理系统。
还可以优选的是，所述的Linux系统平台运行在Web服务器上，所述Web服务器为开发定制的后台运营管理系统。
还可以优选的是，所述的Android系统平台和IOS系统平台运行在移动端，所述移动端为开发的安卓或者IOS程序，用于和所述无人机进行数据交换和处理。
还可以优选的是，所述系统平台支持C、C++、JAVA和python语言。
还可以优选的是，所述机载核心板用于控制无人机，所述机载核心板搭载Linux系统和ROS系统，所述ROS系统的ROS Bridge用于所述无人机和所述系统平台进行通信。
还可以优选的是，所述ROS Bridge为通信功能包，用于非ROS系统和ROS系统之间的通信。
还可以优选的是，所述ROS Bridge包括Rosbridge Protocol协议和RosbridgeImplementation执行功能包。
本发明的无人机和多平台的数据传输装置的有益效果如下：
本发明的无人机和多平台的数据传输装置，解决了现有技术中无人机存在飞控信息和云台相机信息无法接入到互联网，无法使无人机和多个平台进行互动的问题；其方案通过在机载核心板上安装ROS系统和通信模块，利用网络将无人机和不同的系统平台连接起来，实现数据交换传输，将无人机的飞控信息和云台相机信息接入到互联网，实现无人机与不同的系统平台之间的数据传输。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的无人机和多平台的数据传输装置的无人机的IP地址的广播流程图。
图2为本发明的无人机和多平台的数据传输装置的无人机与系统平台的工作流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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做出创造性劳动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。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种无人机和多平台的数据传输装置，包括无人机和系统平台，所述无人机包括飞控系统、动力系统、机架、挂载系统和机载核心板，所述机载核心板上安装有ROS系统和通信模块，所述通信模块通过ROS系统的ROS Bridge不停的广播无人机的IP地址，所述系统平台的后端服务器接收所述通信模块发出的IP地址，用于识别所述无人机，实现所述无人机和所述系统平台之间的数据交换传输。
本实施例的所述无人机的IP地址的广播流程，如图1所示，第一步，所述通信模块启动开始，更新所述无人机的IP地址；第二步连接ROS Bridge，所述ROS Bridge进行订阅消息和调用服务，所述ROS Bridge不停的广播所述无人机的IP地址；第三步，判断ROS Bridge连接断开状态；断开，则停止广播所述无人机的IP地址；未断开，则继续更新无人机的IP地址。
其中，ROS Bridge是一个用于非ROS系统和ROS系统进行交互通信的功能包，ROSBridge主要包含Rosbridge Protocol协议和Rosbridge Implementation执行功能包。
Rosbridge Protocol提供了非ROS系统和ROS系统通信的具体格式，包括话题的订阅，消息的发布，服务的调用，参数的设置和获取，图片信息的传递等等，格式为JSON格式的字符串。
Rosbridge Implementation执行功能包是ROS Bridge的具体实现，包括rosapi、rosbridge_library和rosbridge_server包；所述rosapi通过服务调用使某些ROS action可访问包括获取和设置参数，获取主题列表等；rosbridge_library是核心ROS Bridge包；rosbridge_library负责获取JSON字符串并将命令发送到ROS，反之亦然；rosbridge_server负责通信的传输层，包括websocket、tcp和udp几种格式。
实施例2
一种无人机和多平台的数据传输装置，与实施例1相似，所不同的是，所述通信模块为4G模块或5G模块。
还可以优选的是，所述系统平台包括Windows系统平台、Linux系统平台、Android系统平台和IOS系统平台。
还可以优选的是，所述Windows系统平台运行在地面站上，所述地面站为三方的地面管理系统。
还可以优选的是，所述的Linux系统平台运行在Web服务器上，所述Web服务器为开发定制的后台运营管理系统。
还可以优选的是，所述的Android系统平台和IOS系统平台运行在移动端，所述移动端为开发的安卓或者IOS程序，用于和所述无人机进行数据交换和处理。
还可以优选的是，所述系统平台支持C、C++、JAVA和python语言。
还可以优选的是，所述飞控系统包括飞控模块、GPS、电源管理模块和惯性测量单元IMU。
还可以优选的是，所述动力系统包括电机、电调和浆，用于为所述无人机提供动力。
还可以优选的是，所述机架包括机身、起落架和挂载点。
还可以优选的是，所述挂载系统包括电池和云台相机，所述电池为无人机提供电力，所述云台相机进行摄像拍摄。
还可以优选的是，所述云台相机带有水平方向驱动电机和垂直方向驱动电机，实现在水平方向和垂直方向的运动。
还可以优选的是，所述机载核心板用于控制无人机，所述机载核心板搭载Linux系统和ROS系统，所述ROS系统的ROS Bridge用于所述无人机和所述系统平台进行通信。
还可以优选的是，所述ROS Bridge为通信功能包，用于非ROS系统和ROS系统之间的通信。
还可以优选的是，所述ROS Bridge包括Rosbridge Protocol协议和RosbridgeImplementation执行功能包。
还可以优选的是，所述系统平台包括后端服务器，用于接收所述无人机的IP地址。
还可以优选的是，不具备固定IP地址的设备通过系统平台的后端服务器获取无人机的IP地址，连接所述无人机。
本实施例的所述无人机和多平台的数据传输装置，如图2所示，无人机在户外高空飞行，通信方式为4G或5G通信网络，由于无线网络没有固定的公网IP地址，所述无人机在和系统平台进行通信时，需要通过ROS Bridge主动将无人机的IP地址更新后广播给系统平台，所述系统平台为地面站、Web服务器和移动端；所述系统平台收到无人机的IP地址更新的通知后，再通过ROS Bridge连接到该无人机的ROS系统，连接成功后可以共享无人机上ROS系统中MASTER节点发供的功能，实现数据交换传输，将无人机的飞控信息和云台相机信息接入到互联网。
当无人机飞行的地方网络环境较差时，如果ROS Bridge断开，或者所说无人机检查到自己的IP发生变化时，则需要所述无人机重新广播IP，以便系统平台可以定位到无人机，并重新进行连接。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种无人机和多平台的数据传输装置，包括无人机和系统平台，所述无人机包括飞控系统、动力系统、机架、挂载系统和机载核心板，其特征在于，所述机载核心板上安装有ROS系统和通信模块，所述通信模块通过ROS系统的ROS Bridge不停的广播所述无人机的IP地址，所述系统平台的后端服务器接收所述通信模块发出的IP地址，用于识别所述无人机；所述无人机的IP地址的广播流程，第一步，所述通信模块启动开始，更新所述无人机的IP地址；第二步连接ROS Bridge，所述ROS Bridge进行订阅消息和调用服务，所述ROS Bridge不停的广播所述无人机的IP地址；第三步，判断ROS Bridge连接断开状态；断开，则停止广播所述无人机的IP地址；未断开，则继续更新无人机的IP地址。
2.如权利要求1所述的无人机和多平台的数据传输装置，其特征在于，所述通信模块为4G模块或5G模块。
3.如权利要求1所述的无人机和多平台的数据传输装置，其特征在于，所述系统平台包括Windows系统平台、Linux系统平台、Android系统平台和IOS系统平台。
4.如权利要求3所述的无人机和多平台的数据传输装置，其特征在于，所述Windows系统平台运行在地面站上，所述地面站为三方的地面管理系统。
5.如权利要求3所述的无人机和多平台的数据传输装置，其特征在于，所述的Linux系统平台运行在Web服务器上，所述Web服务器为开发定制的后台运营管理系统。
6.如权利要求3所述的无人机和多平台的数据传输装置，其特征在于，所述的Android系统平台和IOS系统平台运行在移动端，所述移动端为开发的安卓或者IOS程序，用于和所述无人机进行数据交换和处理。
7.如权利要求1所述的无人机和多平台的数据传输装置，其特征在于，所述系统平台支持C、C++、JAVA和python语言。
8.如权利要求1所述的无人机和多平台的数据传输装置，其特征在于，所述机载核心板用于控制无人机，所述机载核心板搭载Linux系统和ROS系统，所述ROS系统的ROS Bridge用于所述无人机和所述系统平台进行通信。
9.如权利要求8所述的无人机和多平台的数据传输装置，其特征在于，所述ROS Bridge为通信功能包，用于非ROS系统和ROS系统之间的通信。
10.如权利要求8所述的无人机和多平台的数据传输装置，其特征在于，所述ROSBridge包括Rosbridge Protocol协议和Rosbridge Implementation执行功能包。
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