CN113259045B - 一种大型无人机遥控实时传输处理方法 - Google Patents

一种大型无人机遥控实时传输处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种大型无人机遥控实时传输处理方法,包括如下步骤:步骤S1,设置进行通信的发送端和接收端具有相同的时钟周期;步骤S2,发送端按照设置的时钟周期进行数据发送;步骤S3,接收端接收来自发送端的数据,将接收到的数据放入缓存区,等到时钟周期到来后,对缓存区中的数据进行数据处理,计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟偏移方位Pn;步骤S4,根据计算得到的时钟偏移方位Pn,进行发送端和接收端的时钟周期快慢判断,并根据判断结果选择进行丢数处理逻辑或延迟处理逻辑。本发明解决了由于异步通信中的时钟周期抖动和周期偏差导致数据丢失或时延增加的问题。

Description

一种大型无人机遥控实时传输处理方法
技术领域
本发明涉及无人机遥控技术领域,具体而言,涉及一种大型无人机遥控实时传输处理方法。
背景技术
大型无人机系统作为一个实时控制系统,其控制数据的传输需要经过地面多个终端的打包传输才能准确的到达无人机,由于各个传输环节之间是异步通信且都有自己的通信时钟,或多或少会面临异步通信中的时钟周期抖动和周期偏差问题,在两端时钟移动到周期临界区时,接收端无法准确及时的接收发送端数据,导致数据出现不必要的丢失和控制时延增加,直到时钟移出临界区,在这期间进行无人机操控,会严重影响无人机的控制,带来极大的安全隐患。
发明内容
本发明旨在提供一种大型无人机遥控实时传输处理方法,以解决由于异步通信中的时钟周期抖动和周期偏差导致数据丢失或时延增加的问题。
本发明提供的一种大型无人机遥控实时传输处理方法,包括如下步骤:
步骤S1,设置进行通信的发送端和接收端具有相同的时钟周期;
步骤S2,发送端按照设置的时钟周期进行数据发送;
步骤S3,接收端接收来自发送端的数据,将接收到的数据放入缓存区,等到时钟周期到来后,对缓存区中的数据进行数据处理,计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟偏移方位Pn;
步骤S4,根据计算得到的时钟偏移方位Pn,进行发送端和接收端的时钟周期快慢判断,并根据判断结果选择进行丢数处理逻辑或延迟处理逻辑。
进一步的,步骤S3中接收端建立的每个缓存区只能存储一帧数据。
进一步的,步骤S3中所述计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟偏移方位Pn的方法包括如下子步骤:
步骤S31,计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟周期的时钟偏差ΔTn;
步骤S32,利用计算得到的时钟偏差ΔTn,计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟偏移方位Pn。
进一步的,步骤S31中所述计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟周期的时钟偏差ΔTn的方法为:
(1)接收端每一个时钟周期到来时,获取本地的时间Tn;
(2)接收端每一个时钟周期内,接收完发送端的一帧数据(遥控帧),获取本地接收时间Ln;
(3)计算ΔTn=Tn-Ln;
其中,ΔTn表示第n个时钟周期的时钟偏差。
进一步的,步骤S32中利用计算得到的时钟偏差ΔTn,计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟偏移方位Pn的方法为:
Pn=ΔTn-ΔT1;
其中,Pn表示第n个时钟周期的时钟偏移方位,ΔT1表示第1个时钟周期的时钟偏差,ΔTn表示第n个时钟周期的时钟偏差。
进一步的,步骤S4包括如下子步骤:
(1)如果第n个时钟周期的时钟偏移方位Pn相对于第1个时钟周期的时钟偏移方位P1是增大趋势,则接收端进入丢数处理逻辑;
(2)如果第n个时钟周期的时钟偏移方位Pn相对于第1个时钟周期的时钟偏移方位P1是减小趋势,则接收端进入延迟处理逻辑。
进一步的,所述丢数处理逻辑包括如下子步骤:
步骤S411,接收端如果在一个时钟周期内接收到一帧数据,则对接收的数据进行正常的数据处理;
步骤S412,接收端如果在一个时钟周期内接收到两帧数据,使用最新的一帧数据进行数据处理;
步骤S413,接收端如果在一个时钟周期内未接收到两帧数据,则在本周期结束后暂时不进行数据处理,立即进行数据监控模式,在收到新一帧数据时,立即进行数据处理,并在数据处理完毕后退出数据监控模式。
进一步的,所述数据监控模式是指:新开数据监控线程,监听接收端的缓存区是否开始接收数据,等数据接收完毕后,立即进行数据处理,处理完成后退出数据监控线程。
进一步的,所述延迟处理逻辑包括如下子步骤:
步骤S421,接收端如果在一个时钟周期内接收到一帧数据,则对接收的数据进行正常的数据处理;
步骤S422,接收端如果在一个时钟周期内未接收到一帧数据,则这个时钟周期不进行数据处理;
步骤S423,接收端如果在一个时钟周期内接收到两帧数据,则再建立一帧缓存区,用来接收一个时钟周期内收到的第二帧数据,将第二帧数据放在下一个时钟周期内进行数据处理,之后每一个时钟周期优先处理上一个时钟周期收到的数据;
步骤S424,接收端在一个时钟周期内未接收到一帧数据,且接收端的缓存区内的数据未处理,则处理缓存区内的数据,同时关闭新建的缓存区。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、完全考虑两异步同周期通信中时钟周期不一致的情况,接收端仅允许建立一个缓存区,不需要建立多个缓存区,在发送端的时钟周期快的情况下,接收端不需要多余缓存区,最大效率的及时进行数据处理,可以将系统端到端传输处理时延降到最低。
2、完全考虑两异步同周期通信中时钟周期临界区反复抖动的情况,采用动态判断时钟周期快慢的方法,根据不同快慢对比情况,动态采用不同的处理逻辑,完整的解决了时钟周期临界区反复抖动造成数据丢失的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本发明实施例中大型无人机遥控实时传输处理方法的流程图。
图2为本发明实施例中时钟偏差Tn(时钟偏移误差)的示意图。
图3为本发明实施例中丢数处理逻辑的示意图。
图4为本发明实施例中延迟处理逻辑的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
实施例
如图1所示,本实施例提出一种大型无人机遥控实时传输处理方法,包括如下步骤:
步骤S1,设置进行通信的发送端和接收端具有相同的时钟周期;
步骤S2,发送端按照设置的时钟周期进行数据发送;
步骤S3,接收端接收来自发送端的数据,将接收到的数据放入缓存区,等到时钟周期到来后,对缓存区中的数据进行数据处理,计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟偏移方位Pn;本实施例中,接收端建立的每个缓存区只能存储一帧数据;
所述计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟偏移方位Pn的方法包括如下子步骤:
步骤S31,计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟周期的时钟偏差ΔTn;本实施例中,计算得到的时钟偏差ΔTn保存在本地;如图2所示,计算方法为:
(1)接收端每一个时钟周期到来时,获取本地的时间Tn;
(2)接收端每一个时钟周期内,接收完发送端的一帧数据(遥控帧),获取本地接收时间Ln;
(3)计算ΔTn=Tn-Ln;
其中,ΔTn表示第n个时钟周期的时钟偏差。
步骤S32,利用计算得到的时钟偏差ΔTn,计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟偏移方位Pn;计算方法为:
Pn=ΔTn-ΔT1;
其中,Pn表示第n个时钟周期的时钟偏移方位,ΔT1表示第1个时钟周期的时钟偏差,ΔTn表示第n个时钟周期的时钟偏差。
步骤S4,根据计算得到的时钟偏移方位Pn,进行发送端和接收端的时钟周期快慢判断,并根据判断结果选择进行丢数处理逻辑或延迟处理逻辑。具体地:
(1)如果第n个时钟周期的时钟偏移方位Pn相对于第1个时钟周期的时钟偏移方位P1是增大趋势,说明发送端的时钟周期f小于接收端的时钟周期r,如图3所示,则在通信的数据传输过程中,接收端必然丢弃发送端的数据;为了避免因为时钟周期前后抖动扩大,导致本时钟周期数据抖动到下一个时钟周期,接收端在本时钟周期内没有收到数据,而在下一个时钟周期收到两帧数据丢包的情况,接收端进入丢数处理逻辑,步骤如下:
步骤S411,接收端如果在一个时钟周期内接收到一帧数据,则对接收的数据进行正常的数据处理;
步骤S412,接收端如果在一个时钟周期内接收到两帧数据,使用最新的一帧数据进行数据处理;
步骤S413,接收端如果在一个时钟周期内未接收到两帧数据,则在本周期结束后暂时不进行数据处理,立即进行数据监控模式,在收到新一帧数据时,立即进行数据处理,并在数据处理完毕后退出数据监控模式。
其中,所述数据监控模式是指:新开数据监控线程,监听接收端的缓存区是否开始接收数据,等数据接收完毕后,立即进行数据处理,处理完成后退出数据监控线程。
(2)如果第n个时钟周期的时钟偏移方位Pn相对于第1个时钟周期的时钟偏移方位P1是减小趋势,说明发送端的时钟周期f大于接收端的时钟周期r,如图4所示,则在通信的数据传输过程中,接收端必然能够处理发送端发送的每一帧数据,不会丢弃任何数据;为了避免因为时钟周期前后抖动缩小而导致下个时钟周期数据抖动到本时钟周期,接收端在本时钟周期内收到两帧数据而丢包,而下一个时钟周期未收到数据的情况,接收端进入延迟处理逻辑,步骤如下:
步骤S421,接收端如果在一个时钟周期内接收到一帧数据,则对接收的数据进行正常的数据处理;
步骤S422,接收端如果在一个时钟周期内未接收到一帧数据,则这个时钟周期不进行数据处理;
步骤S423,接收端如果在一个时钟周期内接收到两帧数据,则再建立一帧缓存区,用来接收一个时钟周期内收到的第二帧数据,将第二帧数据放在下一个时钟周期内进行数据处理,之后每一个时钟周期优先处理上一个时钟周期收到的数据;
步骤S424,接收端在一个时钟周期内未接收到一帧数据,且接收端的缓存区内的数据未处理,则处理缓存区内的数据,同时关闭新建的缓存区。
通过上述可知,本发明具有如下有益效果:
1、完全考虑两异步同周期通信中时钟周期不一致的情况,接收端仅允许建立一个缓存区,不需要建立多个缓存区,在发送端的时钟周期快的情况下,接收端不需要多余缓存区,最大效率的及时进行数据处理,可以将系统端到端传输处理时延降到最低。
2、完全考虑两异步同周期通信中时钟周期临界区反复抖动的情况,采用动态判断时钟周期快慢的方法,根据不同快慢对比情况,动态采用不同的处理逻辑,完整的解决了时钟周期临界区反复抖动造成数据丢失的情况。
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,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种大型无人机遥控实时传输处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1,设置进行通信的发送端和接收端具有相同的时钟周期;
步骤S2,发送端按照设置的时钟周期进行数据发送;
步骤S3,接收端接收来自发送端的数据,将接收到的数据放入缓存区,等到时钟周期到来后,对缓存区中的数据进行数据处理,计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟偏移方位Pn;
步骤S4,根据计算得到的时钟偏移方位Pn,进行发送端和接收端的时钟周期快慢判断,并根据判断结果选择进行丢数处理逻辑或延迟处理逻辑;
步骤S3中所述计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟偏移方位Pn的方法包括如下子步骤:
步骤S31,计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟周期的时钟偏差ΔTn;
步骤S32,利用计算得到的时钟偏差ΔTn,计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟偏移方位Pn;
步骤S31中所述计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟周期的时钟偏差ΔTn的方法为:
(1)接收端每一个时钟周期到来时,获取本地的时间Tn;
(2)接收端每一个时钟周期内,接收完发送端的一帧数据(遥控帧),获取本地接收时间Ln;
(3)计算ΔTn=Tn-Ln;
其中,ΔTn表示第n个时钟周期的时钟偏差;
步骤S32中利用计算得到的时钟偏差ΔTn,计算接收端每一个时钟周期内发送端和接收端的时钟偏移方位Pn的方法为:
Pn=ΔTn-ΔT1;
其中,Pn表示第n个时钟周期的时钟偏移方位,ΔT1表示第1个时钟周期的时钟偏差,ΔTn表示第n个时钟周期的时钟偏差;
步骤S4包括如下子步骤:
(1)如果第n个时钟周期的时钟偏移方位Pn相对于第1个时钟周期的时钟偏移方位P1是增大趋势,则接收端进入丢数处理逻辑;
(2)如果第n个时钟周期的时钟偏移方位Pn相对于第1个时钟周期的时钟偏移方位P1是减小趋势,则接收端进入延迟处理逻辑;
所述丢数处理逻辑包括如下子步骤:
步骤S411,接收端如果在一个时钟周期内接收到一帧数据,则对接收的数据进行正常的数据处理;
步骤S412,接收端如果在一个时钟周期内接收到两帧数据,使用最新的一帧数据进行数据处理;
步骤S413,接收端如果在一个时钟周期内未接收到两帧数据,则在本周期结束后暂时不进行数据处理,立即进行数据监控模式,在收到新一帧数据时,立即进行数据处理,并在数据处理完毕后退出数据监控模式。
2.根据权利要求1所述的大型无人机遥控实时传输处理方法,其特征在于,步骤S3中接收端建立的每个缓存区只能存储一帧数据。
3.根据权利要求1所述的大型无人机遥控实时传输处理方法,其特征在于,所述数据监控模式是指:新开数据监控线程,监听接收端的缓存区是否开始接收数据,等数据接收完毕后,立即进行数据处理,处理完成后退出数据监控线程。
4.根据权利要求1所述的大型无人机遥控实时传输处理方法,其特征在于,所述延迟处理逻辑包括如下子步骤:
步骤S421,接收端如果在一个时钟周期内接收到一帧数据,则对接收的数据进行正常的数据处理;
步骤S422,接收端如果在一个时钟周期内未接收到一帧数据,则这个时钟周期不进行数据处理;
步骤S423,接收端如果在一个时钟周期内接收到两帧数据,则再建立一帧缓存区,用来接收一个时钟周期内收到的第二帧数据,将第二帧数据放在下一个时钟周期内进行数据处理,之后每一个时钟周期优先处理上一个时钟周期收到的数据;
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GR01 Patent grant
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