CN113630744A - 一种无人机系统及其通信方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种无人机系统及其通信方法，该无人机系统包括无人机和地面控制站；无人机包括相互连接的机载飞控模块和协议转换模块，机载飞控模块采用无人机数据链私有协议控制无人机；地面控制站包括地面终端数据链收发模块，地面控制站内部采用通用地面站内部协议进行通信，地面终端数据链收发模块用于与无人机进行通信；协议转换模块用于将支持无人机数据链私有协议的数据转换至支持通用地面站内部协议的数据，以使得无人机和地面控制站通过通用地面站内部协议进行数据交互。本申请中无人机系统中可使得地面控制站不受不同机型协议的无人机限制，可以通用于不同机型协议的无人机，降低成本。

Description

一种无人机系统及其通信方法

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机系统及其通信方法。

背景技术

大型无人机地面控制站主要完成对无人机的指挥和控制。现有的大型无人机货运属于无人机应用领域新的业态，作为商业化的配送趋势，目前针对大型无人机的地面控制站控制系统在一站多机、多站多机的实现上还存在较多的问题需要解决，主要表现在不同厂商的不同的无人机机型所采用的数据链协议不同的问题，导致需要针对每种机型均需采购相应的机型地面控制站，极大的产生成本支出。由于目前不同无人机生产商对不同机型所设计的地面控制站不同，在采购无人机时，需采购配套的地面控制站系统，地面控制站成本相对较高。

也即，现有无人机系统中地面控制站受到不同机型协议的无人机限制，需要根据不同机型协议的无人机进行相应的配置，成本较高。

发明内容

本申请实施例提供一种无人机系统及其通信方法，如何使得地面控制站不受不同机型协议的无人机限制，可以通用于不同机型协议的无人机，降低成本。

一方面，本申请提供一种无人机系统，所述无人机系统包括无人机和地面控制站；

所述无人机包括相互连接的机载飞控模块和协议转换模块，所述机载飞控模块采用无人机数据链私有协议控制所述无人机；

所述地面控制站包括地面终端数据链收发模块，所述地面控制站内部采用通用地面站内部协议进行通信，所述地面终端数据链收发模块用于与所述无人机进行通信；

所述协议转换模块用于将支持所述无人机数据链私有协议的数据转换至支持所述通用地面站内部协议的数据，以使得所述无人机和所述地面控制站通过所述通用地面站内部协议进行数据交互。

其中，所述无人机系统包括至少两个无人机，所述至少两个无人机的内部通过各自的无人机数据链私有协议进行通信，所述至少两个无人机的所述协议转换模块分别用于将所述至少两个无人机内部的支持所述无人机数据链私有协议的数据转换至支持所述通用地面站内部协议的数据。

其中，所述地面控制站包括至少两个计算机、切换器和外部设备，所述切换器分别与所述至少两个计算机连接，所述切换器和所述外部设备连接，所述地面终端数据链收发模块分别与所述至少两个计算机连接，所述切换器用于将所述外部设备的信号连接至所述至少两个计算机中的一个。

其中，所述切换器为KVM切换器，所述外部设备包括显示器、鼠标、键盘、HOTAS摇杆油门及脚蹬外设中的至少一种。

其中，所述KVM切换器上设置有按钮，所述KVM切换器在所述按钮在触发时进行切换。

其中，所述地面控制站包括数据处理服务器、内网交换机以及外网交换机，所述数据处理服务器分别与所述内网交换机和所述外网交换机连接，所述外网交换机与所述地面终端数据链收发模块连接，所述内网交换机分别与所述至少两个计算机连接。

其中，所述数据处理服务器的数量为至少两个，至少两个所述数据处理服务器并联。

其中，所述计算机包括飞行监控模块，所述外部设备包括触控显示器，所述飞行监控模块用于对无人机的遥控指令下发和监控所述无人机的数据状态和仪表盘状态，所述触控显示器用于对无人机的遥控指令下发和显示所述无人机的数据状态和仪表盘状态，所述KVM切换器用于将所述触控显示器连接至所述至少两个计算机的一个所述飞行监控模块。

其中，所述计算机包括航迹管理与任务规划模块，所述外部设备包括第一显示器，所述航迹管理与任务规划模块与所述飞行监控模块连接，所述航迹管理与任务规划模块用于从所述飞行监控模块获取航线信息，并基于数字地图控制所述无人机的预定航迹和实时航迹，所述第一显示器用于显示所述无人机的预定航迹和实时航迹，所述KVM切换器用于将所述第一显示器连接至所述至少两个计算机的一个所述航迹管理与任务规划模块。

其中，所述计算机包括抬头显示模块，所述外部设备包括第二显示器，所述抬头显示模块与所述飞行监控模块连接，所述抬头显示模块用于从所述飞行监控模块获取所述无人机的姿态，所述第二显示器上用于显示所述无人机的姿态信息，所述KVM切换器用于将所述第二显示器连接至所述至少两个计算机的一个所述抬头显示模块。

本申请中无人机系统中无人机上设有协议转换模块，可以通过协议转换模块将无人机数据链私有协议转换至通用地面站内部协议，以使得无人机和地面控制站通过通用地面站内部协议进行交互，从而使得地面控制站不受不同机型协议的无人机限制，可以通用于不同机型协议的无人机，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要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是本申请实施例提供的无人机系统一个实施例结构示意图；

图2是图1无人机系统一个具体实施例结构示意图；

图3是本申请实施例提供的无人机系统的通信方法一实施例流程示意图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

本申请实施例提供一种无人机系统及其通信方法。以下分别进行详细说明。

首先，本申请实施例中提供一种无人机系统，该无人机系统包括无人机和地面控制站；

无人机包括相互连接的机载飞控模块和协议转换模块，机载飞控模块采用无人机数据链私有协议控制无人机；

地面控制站包括地面终端数据链收发模块，地面控制站内部采用通用地面站内部协议进行通信，地面终端数据链收发模块用于与无人机进行通信；

协议转换模块用于将支持无人机数据链私有协议的数据转换至支持通用地面站内部协议的数据，以使得无人机和地面控制站通过通用地面站内部协议进行数据交互。

参阅图1和图2，图1是本申请实施例提供的无人机系统一个实施例结构示意图；图2是图1无人机系统一个具体实施例结构示意图。

结合图1和图2，本申请实施例中，无人机系统10包括无人机20和地面控制站30。无人机20，即无人驾驶的飞机。是指在飞机上没有驾驶员，只是由程序控制自动飞行或者由人在地面或母机上进行遥控的飞机。它装有自动驾驶仪、程序控制系统、遥控与遥测系统、自动导航系统、自动着陆系统等，通过这些系统可以实现远距离飞行并得以控制。通过这些系统可以实现远距离飞行并得以控制。无人机20与有人驾驶的飞机相比而言，重量轻、体积小、造价低、隐蔽性好，特别宜于执行危险性大的任务，因此被广泛应用。无人机系统10的控制是一种人在回路的控制，地面控制站30相当于有人飞行器的驾驶舱。地面操控人员通过地面控制站30对无人机20飞行状态进行监控，并进行相应的调整和干预。地面控制站30是无人机系统10必不可少的组成部分，是无人机20飞行安全和完成飞行任务的重要保障，对无人机20地面控制站30的研究具有重大的实际意义。

本申请实施例中，无人机20包括相互连接的机载飞控模块21和协议转换模块22，机载飞控模块21采用无人机数据链私有协议控制无人机20。无人机数据链私有协议可以是MavLink协议或者其他专门制订的协议，根据无人机20的类型确定。MavLink(微型航空器连接协议Micro Air Vehicle Link)是一种用于小型无人载具的通信协议，于2009年首次发布。该协议广泛应用于地面控制站与无人机之间的通信，同时也应用在无人机内部子系统的内部通信中，协议以消息库的形式定义了参数传输的规则。MavLink协议支持无人固定翼飞行器、无人旋翼飞行器、无人车辆等多种载具。

地面控制站30包括地面终端数据链收发模块31，地面控制站30内部采用通用地面站内部协议进行通信，地面终端数据链收发模块31用于与无人机20进行通信。通用地面站内部协议可以是STANAG4586数据协议等协议。为打破无人机互操作性的限制，北约率先制定了STANAG4586标准，以提高无人机系统在盟军联合作战环境下的互操作能力。该标准定义了适应作战需求的互操作等级以及无人机地面控制系统的体系结构、接口、通信协议、数据源和消息格式，同时还明确了要求采用的其他北约标准，如成像系统可互操作数据链标准(STANAG7085)以及与机上有效载荷有关的数字传感器数据标准(STANAG7023，4545，4607，4609)等。STANAG4586是北约基于大量研究之上开发的非专利无人机控制站互操作标准化接口，包含如下几种标准化接口：无人机核心部件(CUCS)和飞行器之间的接口、CUCS和外部C4I系统之间的接口、CUCS和无人机系统操作员之间的接口。

本申请实施例中，协议转换模块22用于将支持无人机数据链私有协议的数据转换至支持通用地面站内部协议的数据，以使得无人机20和地面控制站30通过通用地面站内部协议进行数据交互。例如，通用地面站内部协议采用STANAG4586数据协议，而无人机数据链私有协议采用MavLink协议，则无人机20与地面控制站30无法进行通信。此时，协议转换模块22将支持MavLink协议的数据转换至支持STANAG4586数据协议的数据，无人机20即可和地面控制站30通信。

本申请实施例中，无人机系统10包括至少两个无人机20，至少两个无人机20的内部通过各自的无人机数据链私有协议进行通信，至少两个无人机20的协议转换模块22分别用于将至少两个无人机20内部的支持无人机数据链私有协议的数据转换至支持通用地面站内部协议的数据。也即对于一个地面控制站30和多个无人机20进行通讯的情况，在无人机20上设置协议转换模块22，无人机20可各自将支持无人机数据链私有协议的数据转换至支持通用地面站内部协议的数据，由于协议转换的过程在各个无人机20上分别进行，可以将计算负荷分散在各个无人机20上，避免计算负荷集中在地面控制站30上，造成地面控制站30超负荷运行。

本申请实施例中，地面控制站30包括至少两个计算机35、切换器36和外部设备37，切换器36分别与至少两个计算机35连接，切换器36和外部设备37连接，地面终端数据链收发模块31分别与至少两个计算机35连接。切换器36用于将外部设备37的信号连接至至少两个计算机35中的一个。其中，计算机35用于根据外部设备37的输入指令向无人机20下达控制指令，同时对无人机20的状态进行监控。当其中一个计算机35出现故障时，可通过切换器36将外部设备37连接至另一个计算机35中，从而实现地面控制站30的热备切换，保证地面控制站30的信号不中断。

简单来说切换器36是用来控制输入、输出的信号或者数据的。切换器36有很多种类，大致如下：KVM切换器、VGA切换器、视频切换器、HDMI切换器、DVI切换器。

本申请实施例中，切换器36为KVM切换器，外部设备37包括显示器、鼠标373、键盘372、HOTAS摇杆油门及脚蹬外设371中的至少一种。KVM切换器简单的讲，就是让系统管理员可以通过一组键盘、鼠标、显示器控制多台服务器或电脑主机的外围设备。KVM切换器技术的核心思想是:通过恰当的键盘、鼠标和显示器的配置，实现系统和网络的高可管理性，提高管理人员的工作效率、节约机房面积，降低网络服务器系统的总体拥有成本。HOTAS(Hands On the Throttle and stick,握杆操纵)摇杆油门及脚蹬外设采用DirectX和微软的多媒体微系统(MMsystem)技术，将HOTAS及脚蹬的油门、纵向杆量、横向杆量、脚蹬位移、自定义任务苦力帽等摇杆指令信号采集到计算机35中，并经过计算机35下发至无人机20。

在一个具体的实施方式中，KVM切换器上设置有按钮，KVM切换器在按钮触发时进行切换。也即，当其中一个计算机35出现故障时，可通过手动按压切换器36的按钮，将外部设备37连接至另一个计算机35中，从而实现地面控制站30的热备切换，保证地面控制站30的信号不中断。在另一个具体的实施方式中，可以在KVM切换器上设置传感器，通过遥控器对KVM切换器进行切换。

无人机20数据链路在功能上包括一条用于地面控制站30对无人机20及机上设备控制的上行链路和一条用于接收无人机20信息的下行链路。上行链路一般带宽为10Kb/s-200Kb/s，无论何时地面控制站30请求发送命令，上行链路必须保证随时传送。下行链路提供两个通道。一条是用于向地面控制站30传递当前的飞行速度、发动机转速以及机上设备状态等信息的状态信道(也称遥测信道)，该信道需要较小的带宽，类似于指挥链路第二条信道用于向地面控制站30传递传感器信息，它需要足够的带宽传送大量的传感器信息，带宽范围为300Kb/s-10Mb/s。

交换机(Switch)意为“开关”，是一种用于电(光)信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。交换是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术的统称。广域的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，它应用在数据链路层。交换机有多个端口，每个端口都具有桥接功能，可以连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站。实际上，交换机有时被称为多端口网桥。网络交换机，是一个扩大网络的器材，能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机35。随着通信业的发展以及国民经济信息化的推进，网络交换机市场呈稳步上升态势。它具有性价比高、高度灵活、相对简单和易于实现等特点。以太网技术已成为当今最重要的一种局域网组网技术，网络交换机也就成为了最普及的交换。

本申请实施例中，地面控制站30包括数据处理服务器33、内网交换机34以及外网交换机32。数据处理服务器33分别与内网交换机34和外网交换机32连接，外网交换机32与地面终端数据链收发模块31连接，内网交换机34分别与至少两个计算机35连接。数据处理服务器33主要实现了数据中转和日志记录的功能，是实现上行数据和下行数据交换的重要模块。

在一个具体的实施例中，数据处理服务器33的数量为至少两个，至少两个数据处理服务器33并联。至少两个数据服务器可以相互备份，在其中一个数据处理服务器33出现故障时，仍然可以通过其他数据处理服务器33进行数据处理，保证上行数据和下行数据交换的顺利进行。

具体的，数据处理服务器33配置两个网卡，数据处理服务器33的其中一个网卡通过外网交换机32与无人机20的网络连接，数据处理服务器33的另一个网卡通过内网交换机34与地面控制站30的网络连接。

本申请实施例中，计算机35包括飞行监控模块351，外部设备37包括触控显示器374，飞行监控模块351用于对无人机20的遥控指令下发和监控无人机20的数据状态和仪表盘状态。触控显示器374用于对无人机20的遥控指令下发和显示无人机20的数据状态和仪表盘状态，KVM切换器用于将触控显示器374连接至至少两个计算机35的一个飞行监控模块351。触控显示器374可以为OLED(Organic Light-Emitting Diode，又称有机电激发光显示、有机发光半导体)、LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)等类型的显示器，在此不作限定。触控显示器374一方面提供触控功能，可以使得人可以通过触控显示器374的触控功能向计算机35下达遥控指令，同时也可以显示计算机35反馈的无人机20的数据状态和仪表盘状态。

进一步的，计算机35包括航迹管理与任务规划模块352，外部设备37包括第一显示器375，航迹管理与任务规划模块352与飞行监控模块351连接，航迹管理与任务规划模块352用于从飞行监控模块351获取航线信息，并基于数字地图控制无人机20的预定航迹和实时航迹，第一显示器375上用于显示无人机20的预定航迹和实时航迹，KVM切换器用于将第一显示器375连接至至少两个计算机35的一个航迹管理与任务规划模块352。

对于每一次飞行任务，航迹管理与任务规划模块352都要预先进行本次任务的航线规划。航点信息包含对应本次任务需要经过的地图上某个控制位置(经度、纬度、高度)以及到达该航点时飞机应该具有的速度、航向等设定值，多个有序航点一起组成了一条航线。规划好航线之后将该航线存储到计算机35中。执行任务时可以选择一条航线装帧并发送给无人机20，并基于数字地图实时显示航线的跟踪情况。

本申请实施例中，计算机35包括抬头显示模块353，外部设备37包括第二显示器376。抬头显示模块353与飞行监控模块351连接，抬头显示模块353用于从飞行监控模块351获取无人机20的姿态，第二显示器376上用于显示无人机20的姿态信息，KVM切换器用于将第二显示器376连接至至少两个计算机35的一个抬头显示模块353。抬头显示简称HUD，英文全称，Head Up Display，又被叫做平行显示系统，是指以驾驶员为中心、盲操作、多功能仪表盘。抬头显示模块353和第二显示器376主要是通过实时的视景显示无人机20姿态图像，便于地面飞行人员对无人机20当前飞行姿态有一个直观的展现。

本申请实施例中，地面控制站20的内部通信可以采用TCP协议、UDP协议进行通信。UDP协议是英文UserDatagramProtocol的缩写，即用户数据报协议，主要用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。根据OSI(开放系统互连)参考模型，UDP都属于传输层协议。UDP协议主要是为了提供高速的传输，但它却是无保障服务，通常称为无连接协议。TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。TCP旨在适应支持多网络应用的分层协议层次结构。连接到不同但互连的计算机通信网络的主计算机中的成对进程之间依靠TCP提供可靠的通信服务。TCP假设它可以从较低级别的协议获得简单的，可能不可靠的数据报服务。原则上，TCP应该能够在从硬线连接到分组交换或电路交换网络的各种通信系统之上操作。

具体的，TCP协议主要是飞行监控模块351、航迹管理与任务规划模块352和抬头显示模块353之间通信，UDP协议主要用于数据处理服务器33与飞行监控模块351之间的通信，以及数据处理服务器33组播数据。

本申请实施例中，地面控制站30还包括运行控制中心(AOC，Airline OperationalControl)。航空公司生产运作过去多是以调度为中心的运行生产管理模式，采用电传联系、手工记录和电话通知等手工操作模式，不仅速度慢，准确性也难以保证。AOC的建立则可以改善这些不足之处，AOC实现航空公司的资源整合，各分子公司、各类业务信息都集中到AOC系统，包括飞行签派、机务维修、地面保障、机组调配、载重平衡、食品配餐、物流运送等等，以此实现对内部的信息整合，对运行航班的统一调度指挥和集中管理，使生产运作流程更加合理、有效，提高整体运行效率。

飞行监控模块351负责与数据处理服务器33实现数据通信，包括上行数据和下行数据飞行监控模块351需要从运行控制中心进行认证授权登陆，才有权数据处理服务器33实现交互。飞行监控模块351完成授权登陆后，获取本次可执行任务信息及无人机20性能数据。航迹管理与任务规划模块352与飞行监控模块351需要交互本次任务的航线信息，并通过数字地图显示无人机20状态。抬头显示模块353从飞行监控模块351获取图像信息，并显示无人机20姿态信息。

区别于现有技术，本申请实施例中提供一种无人机系统，该无人机系统无人机和地面控制站；无人机包括相互连接的机载飞控模块和协议转换模块，机载飞控模块采用无人机数据链私有协议控制无人机；地面控制站包括地面终端数据链收发模块，地面控制站内部采用通用地面站内部协议进行通信，地面终端数据链收发模块用于与无人机进行通信；协议转换模块用于将支持无人机数据链私有协议的数据转换至支持通用地面站内部协议的数据，以使得无人机和地面控制站通过通用地面站内部协议进行数据交互。本申请中无人机系统中无人机上设有协议转换模块，可以通过协议转换模块将所述无人机数据链私有协议转换至所述通用地面站内部协议，以使得所述无人机和所述地面控制站通过所述通用地面站内部协议进行交互，从而使得地面控制站不受不同机型协议的无人机限制，可以通用于不同机型协议的无人机，降低成本。

进一步的，参阅图3，图3是本申请实施例提供的无人机系统的通信方法一实施例流程示意图。

本申请还提供一种无人机系统的通信方法，该无人机系统的通信方法应用于上述任意一实施方式中的无人机系统10。

结合图1-图3，该无人机系统10的通信方法包括：

S401:无人机获取无人机的第一下行数据，其中，第一下行数据为支持无人机数据链私有协议的数据。

本申请实施例中，无人机20的第一下行数据包括无人机20的姿态信息、无人机20的位置信息。姿态信息是无人机20的俯仰角、横滚角以及航向角等，位置信息为无人机20的坐标。无人机20的第一下行数据还可以包括无人机20的仪表盘信息，例如，发动机状态信息，燃油信息等。无人机20上安装有定位装置、陀螺仪、加速度计等仪器，可以用来获取无人机20的第一下行数据，并上报至机载飞控模块21。

具体的，无人机20通过机载飞控模块21采集无人机20的第一下行数据，机载飞控模块21将采集的第一下行数据发送至协议转换模块22。

S402:无人机获取地面控制站的通用地面站内部协议，其中，地面控制站内部采用通用地面站内部协议进行通信。

本申请实施例中，对地面控制站30发送的上行数据进行解析，获取地面控制站30的通用地面站内部协议。上行数据是地面控制站30发送给无人机20的控制指令，比如控制加油门，模式切换、起飞、降落收放襟翼等操作指令。

S403:无人机将第一下行数据转换至第二下行数据，其中，第二下行数据为支持通用地面站内部协议的数据。

协议转换指将一个设备的标准或协议转换成适用于另一设备的协议的过程，目的是为了使得不同协议之间实现互操作。协议通常是以软件的形式出现。比如路由器将一个网络中的数据格式、数据速率等转换成适用于另一个网络的协议。网络中有很多种协议，分别应用在不同的领域，比如发电、石油与天然气、自动化、公用事业、远程监控等。主要的协议转换消息涉及数据消息、事件、命令和时间同步的转换。

本申请实施例中，协议转换模块22将第一下行数据转换至第二下行数据，其中，第二下行数据为支持通用地面站内部协议的数据。地面控制站30可以识别第二下行数据，实现了地面控制站30和无人机20的通信。

S404：无人机将第二下行数据发送至地面控制站。

本申请实施例中，协议转换模块22在将无人机20第一下行数据转换至第二下行数据后，将第二下行数据通过网络发送至地面控制站的地面终端数据链收发模块31。地面控制站30可以直接读取识别第二下行数据，减小了地面控制站的负载。

S405：地面控制站基于第二下行数据监控无人机。

在一个具体的实施例中，地面控制站30基于第二下行数据监控无人机20，包括：

(1)地面控制站的飞行监控模块从第二下行数据中解析出无人机20的姿态信息和无人机20的位置信息。

具体的，地面控制站30的地面终端数据链收发模块31获取第二下行数据，通过外网交换机32将第二下行数据发送至至少一个数据处理服务器33。数据处理服务器33通过内网交换机34将第二下行数据转发至飞行监控模块351。飞行监控模块351从第二下行数据中解析出无人机20的姿态信息和无人机20的位置信息。

(2)获取无人机的航点信息。

航点信息包含对应本次任务需要经过的地图上某个控制位置(经度、纬度、高度)以及到达该航点时飞机应该具有的速度、航向等设定值。可以通过地面控制站30的鼠标373、键盘372、触摸显示器374等外部设备输入，地面控制站30的飞行监控模块351获取无人机20的航点信息，并转发给航迹管理与任务规划模块352。

(3)基于位置信息和数字地图确定无人机的实时航迹。

数字地图，是以地图数据库为基础，以数字形式存储在计算机外储存器上，可以在电子屏幕上显示的地图。数字地图可以事先存储于航迹管理与任务规划模块352，或者航迹管理与任务规划模块352在使用时调用。

本申请实施例中，将无人机20的坐标实时标注于数字地图，生成实时航迹。

(4)基于航点信息和数字地图确定无人机的预定航迹。

本申请实施例中，在数字地图标注出航点坐标，生成预定航迹。

(5)将实时航迹和预定航迹显示在第一显示器。

将实时航迹和预定航迹发送至第一显示器375，从而将实时航迹和预定航迹显示在第一显示器375。

(6)将无人机的姿态信息显示在第二显示器。

本申请实例中，抬头显示模块353从飞行监控模块351获取无人机20的姿态信息，基于无人机20的姿态信息生成无人机20的姿态图像，将无人机20的姿态图像显示在第二显示器376，通过无人机20视角展示当前无人机20的姿态图像。将无人机20的姿态信息通过图像的方式显示，便于直观观察无人机20的姿态。

进一步的，飞行监控模块351可以从第二下行数据中解析仪表盘信息，将仪表盘信息通过图像的方式显示在触控显示器374上。

以上对本申请实施例所提供的一种无人机系统及其通信方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种无人机系统，其特征在于，所述无人机系统包括无人机和地面控制站；

所述无人机包括相互连接的机载飞控模块和协议转换模块，所述机载飞控模块采用无人机数据链私有协议控制所述无人机；

所述地面控制站包括地面终端数据链收发模块，所述地面控制站内部采用通用地面站内部协议进行通信，所述地面终端数据链收发模块用于与所述无人机进行通信；

所述协议转换模块用于将支持所述无人机数据链私有协议的数据转换至支持所述通用地面站内部协议的数据，以使得所述无人机和所述地面控制站通过所述通用地面站内部协议进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的无人机系统，其特征在于，所述无人机系统包括至少两个无人机，所述至少两个无人机的内部通过各自的无人机数据链私有协议进行通信，所述至少两个无人机的所述协议转换模块分别用于将所述至少两个无人机内部的支持所述无人机数据链私有协议的数据转换至支持所述通用地面站内部协议的数据。

3.根据权利要求2所述的无人机系统，其特征在于，所述地面控制站包括至少两个计算机、切换器和外部设备，所述切换器分别与所述至少两个计算机连接，所述切换器和所述外部设备连接，所述地面终端数据链收发模块分别与所述至少两个计算机连接，所述切换器用于将所述外部设备的信号连接至所述至少两个计算机中的一个。

4.根据权利要求3所述的无人机系统，其特征在于，所述地面控制站包括数据处理服务器、内网交换机以及外网交换机，所述数据处理服务器分别与所述内网交换机和所述外网交换机连接，所述外网交换机与所述地面终端数据链收发模块连接，所述内网交换机分别与所述至少两个计算机连接。

5.根据权利要求4所述的无人机系统，其特征在于，所述数据处理服务器的数量为至少两个，至少两个所述数据处理服务器并联。

6.根据权利要求4所述的无人机系统，其特征在于，所述计算机包括飞行监控模块，所述外部设备包括触控显示器，所述飞行监控模块用于对无人机的遥控指令下发和监控所述无人机的数据状态和仪表盘状态，所述触控显示器用于对无人机的遥控指令下发和显示所述无人机的数据状态和仪表盘状态，所述KVM切换器用于将所述触控显示器连接至所述至少两个计算机的一个所述飞行监控模块。

7.根据权利要求6所述的无人机系统，其特征在于，所述计算机包括航迹管理与任务规划模块，所述外部设备包括第一显示器，所述航迹管理与任务规划模块与所述飞行监控模块连接，所述航迹管理与任务规划模块用于从所述飞行监控模块获取航线信息，并基于数字地图控制所述无人机的预定航迹和实时航迹，所述第一显示器用于显示所述无人机的预定航迹和实时航迹，所述KVM切换器用于将所述第一显示器连接至所述至少两个计算机的一个所述航迹管理与任务规划模块。

8.根据权利要求6所述的无人机系统，其特征在于，所述计算机包括抬头显示模块，所述外部设备包括第二显示器，所述抬头显示模块与所述飞行监控模块连接，所述抬头显示模块用于从所述飞行监控模块获取所述无人机的姿态，所述第二显示器上用于显示所述无人机的姿态信息，所述KVM切换器用于将所述第二显示器连接至所述至少两个计算机的一个所述抬头显示模块。

9.一种无人机系统的通信方法，其特征在于，所述通信方法应用于无人机系统，所述无人机系统包括无人机和地面控制站；所述数据传输方法包括：

所述无人机获取所述无人机的第一下行数据，其中，所述第一下行数据为支持无人机数据链私有协议的数据；

所述无人机获取所述地面控制站的通用地面站内部协议，其中，所述地面控制站内部采用通用地面站内部协议进行通信；

所述无人机将所述第一下行数据转换至第二下行数据，其中，所述第二下行数据为支持所述通用地面站内部协议的数据；

所述无人机将所述第二下行数据发送至所述地面控制站；

所述地面控制站基于所述第二下行数据监控所述无人机。

10.根据权利要求9所述的无人机系统的的通信方法，其特征在于，所述地面控制站基于所述第二下行数据监控所述无人机，包括：

从所述第二下行数据中解析出所述无人机的姿态信息和所述无人机的位置信息；

获取所述无人机的航点信息；

基于所述位置信息和数字地图确定所述无人机的实时航迹；

基于所述航点信息和数字地图确定所述无人机的预定航迹；

将所述实时航迹和所述预定航迹显示在所述第一显示器；

将所述无人机的姿态信息显示在所述第二显示器。

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