CN113630745A - 无人机通信方法、系统、装置、设备及存储介质 - Google Patents

无人机通信方法、系统、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN113630745A CN202010381358.9A CN202010381358A CN113630745A CN 113630745 A CN113630745 A CN 113630745A CN 202010381358 A CN202010381358 A CN 202010381358A CN 113630745 A CN113630745 A CN 113630745A
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Abstract

本申请实施例公开了一种无人机通信方法、系统、装置、设备及存储介质。该无人机通信方法包括：通过第一通信协议获取所述地面站的第一控制数据，其中，所述第一通信协议是指所述地面站支持的通信协议；缓存所述第一控制数据，得到所述无人机的当前控制数据；获取第二控制数据，并根据预设的发送周期，将所述第二控制数据循环发送至所述无人机，其中，所述第二控制数据是所述当前控制数据对应的支持第二通信协议的控制数据，所述第二通信协议是指所述无人机支持的通信协议。本申请实施例中实现了地面站与无人机之间的数据通信，避免了无人机不能被及时、有效地控制的问题。

Description

无人机通信方法、系统、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机通信方法、系统、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着无人机技术的发展，无人机在国防、航空航天等领域都已经得到广泛的应用。为了保证无人机能安全、正常地运行，无人机以及地面站(无人机系统的地面控制站，简称地面站或GCS)软硬件系统在正式交付之前，都要经过包括数字仿真验证在内的充分测试。
其中，为了保证安全，无人机在正式投用之前不能直接采用实物测试。MATLAB是常用的数字飞机实现平台，通过MATLAB可以仿真形成数字飞机，进而通过数字飞机模拟飞行器可以完成无人机及地面站的测试。
但是，由于MATLAB程序只能在单线程中运行、MATLAB程序在通信中的误码率和丢帧率均比较高，导致了数字飞机与地面站之间不能进行正常的通信，进而导致数字飞机不能及时、有效地被地面站所控制。
发明内容
本申请实施例提供一种无人机通信方法、系统、装置、设备及存储介质，可以实现地面站与无人机之间的数据通信，进而避免无人机不能被及时、有效地控制的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种无人机通信方法，所述方法应用于无人机通信系统，所述无人机通信系统包括地面站、无人机和协议转换设备，所述方法包括：
通过第一通信协议获取所述地面站的第一控制数据，其中，所述第一通信协议是指所述地面站支持的通信协议；
缓存所述第一控制数据，得到所述无人机的当前控制数据；
获取第二控制数据，并根据预设的发送周期，将所述第二控制数据循环发送至所述无人机，其中，所述第二控制数据是所述当前控制数据对应的支持第二通信协议的控制数据，所述第二通信协议是指所述无人机支持的通信协议。
在本申请的一些实施例中，所述缓存所述第一控制数据，得到所述无人机的当前控制数据，包括：
检测所述第一控制数据与已缓存的控制数据是否存在差异；
若检测到所述第一控制数据与所述已缓存的控制数据存在差异，则根据所述第一控制数据更新所述已缓存的控制数据，得到所述无人机的当前控制数据。
在本申请的一些实施例中，所述方法还包括：
获取所述无人机的位置和姿态数据，并根据所述位置和姿态数据，输出所述无人机的仿真视景；
将所述仿真视景发送至所述地面站，以使得所述地面站展示所述仿真视景。
在本申请的一些实施例中，所述将所述仿真视景发送至所述地面站，包括：
获取所述仿真视景的截图，并封装所述截图形成码流队列；
若所述码流队列的码流元素大于一，则将所述码流队列中的码流元素依次发送至所述地面站。
在本申请的一些实施例中，所述方法后还包括：
通过第二通信协议获取所述无人机的第一遥测数据，并将所述第一遥测数据转换为在第一通信协议下的第二遥测数据；
通过第一通信协议将所述第二遥测数据发送至所述地面站。
第二方面，本申请实施例提供一种无人机通信系统，所述无人机通信系统包括地面站、协议转换单元和无人机，所述协议转换单元分别与所述地面站、所述无人机通信连接；
所述地面站，用于通过第一通信协议，将第一控制数据发送至所述协议转换单元，以及接收所述协议转换单元发送的第二遥测数据；
所述无人机，用于通过第二通信协议，将第一遥测数据发送至协议转换单元，以及接收所述协议转换单元发送的第二控制数据；
所述协议转换单元，用于将在所述第一通信协议下的所述第一控制数据，转换为在所述第二通信协议下的第二控制数据，并将所述第二控制数据发送至所述无人机；以及将在所述第二通信协议下的所述第一遥测数据，转换为在所述第一通信协议下的第二遥测数据，并将所述第二遥测数据发送至所述地面站。
在本申请的一些实施例中，所述无人机通信系统还包括视景仿真单元，所述视景仿真单元分别与所述无人机、所述协议转换单元通信连接；
所述视景仿真单元，用于从所述协议转换单元获取所述无人机的位置和姿态数据，并根据所述位置和姿态数据进行视景仿真，并将视景仿真结果发送至地面站；
所述地面站，还用于展示所述视景仿真结果。
在本申请的一些实施例中，所述视景仿真单元包括仿真子单元和封装子单元；
所述仿真子单元，用于从所述协议转换单元获取所述无人机的位置和姿态数据，并根据所述位置和姿态数据进行视景仿真；
所述封装子单元，用于获取所述仿真视景的截图，并封装所述截图形成码流队列；若所述码流队列的码流元素大于一，则将所述码流队列中的码流元素依次发送至所述地面站。
第三方面，本申请实施例提供一种无人机通信装置，所述无人机通信装置包括：
获取单元，用于通过第一通信协议获取所述地面站的第一控制数据，其中，所述第一通信协议是指所述地面站支持的通信协议；
缓存单元，用于缓存所述第一控制数据，得到所述无人机的当前控制数据；
发送单元，用于获取第二控制数据，并根据预设的发送周期，将所述第二控制数据循环发送至所述无人机，其中，所述第二控制数据是所述当前控制数据对应的支持第二通信协议的控制数据，所述第二通信协议是指所述无人机支持的通信协议。
在本申请的一些实施例中，所述缓存单元具体还用于：
检测所述第一控制数据与已缓存的控制数据是否存在差异；
若检测到所述第一控制数据与所述已缓存的控制数据存在差异，则根据所述第一控制数据更新所述已缓存的控制数据，得到所述无人机的当前控制数据。
在本申请的一些实施例中，所述无人机通信装置还包括仿真单元，所述仿真单元具体用于：
获取所述无人机的位置和姿态数据，并根据所述位置和姿态数据，输出所述无人机的仿真视景；
将所述仿真视景发送至所述地面站，以使得所述地面站展示所述仿真视景。
在本申请的一些实施例中，所述仿真单元具体还用于：
获取所述仿真视景的截图，并封装所述截图形成码流队列；
若所述码流队列的码流元素大于一，则将所述码流队列中的码流元素依次发送至所述地面站。
在本申请的一些实施例中，所述发送单元具体还用于：
通过第二通信协议获取所述无人机的第一遥测数据，并将所述第一遥测数据转换为在第一通信协议下的第二遥测数据；
通过第一通信协议将所述第二遥测数据发送至所述地面站。
第四方面，本申请实施例还提供一种无人机通信设备，所述无人机通信设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时执行本申请实施例提供的任一种无人机通信方法中的步骤。
第五方面，本申请实施例还提供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进行加载，以执行所述的无人机通信方法中的步骤。
本申请实施例通过地面站支持的第一通信协议，获取地面站待传输至无人机的第一控制数据，并将第一控制数据缓存得到无人机的当前控制数据。然后，基于无人机支持的第二通信协议，按照预设的发送周期，将当前控制数据循环发送至无人机。一方面，从而实现了地面站与无人机之间的数据通信。另一方面，由于采用循环发送的方式，避免了因MATLAB程序只能在单线程中运行、MATLAB网络通道性能不佳(MATLAB在通信中的误码率和丢帧率均比较高)，导致无人机无法有效(即及时、准确)地接收控制数据，进而导致无人机不能被及时、有效地控制的问题。
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是本申请实施例中提供的无人机通信系统的一种实施例结构示意图；
图2是本申请实施例中提供的无人机通信系统的另一种实施例结构示意图；
图3是本申请实施例中提供的无人机通信系统的又一种实施例结构示意图；
图4是本申请实施例中提供的无人机通信方法的一个实施例流程示意图；
图5是本申请实施例中缓存第一控制数据的一种流程示意图；
图6是申请实施例提供的无人机的仿真视景的一种场景示意图；
图7是本申请实施例中提供的无人机通信装置的一个实施例结构示意图；
图8是本申请实施例中提供的无人机通信设备的一个实施例结构示意图。
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，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。
在本申请实施例的描述中，需要理解的是，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所述特征。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
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，不会对公知的过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请实施例的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请实施例所公开的原理和特征的最广范围相一致。
首先，在介绍本申请实施例之前，先介绍下本申请实施例关于应用背景的相关内容。
MATLAB是常用的数字飞机实现平台，通过MATLAB可以仿真形成数字飞机，进而实现通过数字飞机模拟飞行器完成测试，本申请实施例中的无人机即MATLAB仿真的数字飞机。
但是，采用MATLAB仿真的数字飞机存在以下一些问题：
1、MATLAB程序只能在单线程中运行，如果采用同步网络通信会造成接收数据时的阻塞，直接影响了无人机(即MATLAB仿真的数字飞机)数学计算的实时性。
2、如果采用异步通信虽然可以避免接收阻塞，可是不容易控制处理接收数据的时序，仍存在数据处理不及时的情况。
3、无论是同步通信还是异步通信，MATLAB程序封装的套接字在通信中的误码率和丢帧率都比较高。
4、MATLAB程序所支持的通信协议与地面站所支持的通信协议不同。
由此可见，MATLAB存在网络通道性能不佳(MATLAB在通信中的误码率和丢帧率均比较高)、不支持多线程等缺点。MATLAB仿真的数字飞机存在与地面站之间进行正常数据通信的问题，进而导致了无人机不能被地面及时、有效地控制，因此也就无法较好地完成无人机及地面站的测试。
基于现有的相关技术存在的上述缺陷，本申请实施例提供了无人机通信方法、无人机通信系统、无人机通信设备以及计算机可读存储介质，至少在一定程度上克服现有的相关技术所存在的缺陷。
接下来，介绍本申请实施例提供的无人机通信系统。
参照图1，图1为本申请实施例中提供的无人机通信系统的一种实施例结构示意图。为了保证无人机(即MATLAB仿真的数字飞机)与地面站之间能够正常地进行数据通信，本申请实施例提出一种无人机通信系统，该无人机通信系统包括地面站100、协议转换单元200和无人机300，协议转换单元200分别与地面站100、无人机300通信连接。
地面站100，用于通过第一通信协议，将第一控制数据发送至协议转换单元200，以及接收协议转换单元200发送的第二遥测数据。
无人机300，用于通过第二通信协议，将第一遥测数据发送至协议转换单元200，以及接收协议转换单元200发送的第二控制数据。
协议转换单元200，用于将在第一通信协议下的第一控制数据，转换为在第二通信协议下的第二控制数据，并将第二控制数据发送至无人机300；以及将在第二通信协议下的第一遥测数据，转换为在第一通信协议下的第二遥测数据，并将第二遥测数据发送至地面站100。
其中，第一通信协议是指地面站100支持的通信协议，第二通信协议是指无人机300支持的通信协议。第一控制数据是指地面站100待传输至无人机300的控制数据、且是在第一通信协议下的控制数据。第二控制数据是指地面站100待传输至无人机300的控制数据、且是在第二通信协议下的控制数据。第一遥测数据是指无人机300待传输至地面站100的遥测数据、且是在第二通信协议下的遥测数据。第二遥测数据是指无人机300待传输至地面站100的遥测数据、且是在第一通信协议下的遥测数据。
为了便于理解，以一具体例子进行说明。例如，协议转换单元200中缓存有控制数据，已缓存的控制数据用于控制无人机300。地面站100需要向无人机300发送第一控制数据(如控制无人机300加速至20㎞/h)。
首先，地面站100基于第一通信协议(第一通信协议是指地面站100支持的通信协议)，向协议转换单元200发送第一控制数据。
然后，协议转换单元200将第一控制数据转化为第二通信协议(第二通信协议是指无人机300支持的通信协议)下的第二控制数据(待发送的数据依旧是“控制无人机300加速至20㎞/h”，不同的是采用了不同的通信协议)。一方面，协议转换单元200缓存第二控制数据；另一方面，协议转换单元200基于第二通信协议，按照预设的发送周期，循环地向无人机300发送第二控制数据。
最后，无人机300接收到协议转换单元200发送的第二控制数据，并根据所接收到的第二控制数据模拟运行。从而实现无人机300(即MATLAB仿真的数字飞机)与地面站100之间的数据通信，保证无人机300能够被有效的控制。
进一步地，为了提高协议转换单元200中缓存的第二控制数据的实时性，协议转换单元200每次接收到地面站100发送的第一控制数据时，都会根据最近一次接收到的第一控制数据，更新协议转换单元200中已缓存的第二控制数据。
在本申请实施例中，地面站100可以基于第一通信协议向协议转换单元200发送第一控制数据，协议转换单元200再将第一控制数据转化为第二通信协议下的第二控制数据、并发送至无人机300。无人机300可以基于第二通信协议向协议转换单元200发送第一遥测数据，协议转换单元200再将第一遥测制数据转化为第一通信协议下的第二遥测数据、并发送至无人机300。一方面，实现了地面站100与无人机300之间的数据通信。另一方面，由于协议转换单元200可以循环地向无人机300发送数据，避免了因MATLAB网络通道性能不佳(MATLAB在通信中的误码率和丢帧率均比较高)，导致无人机300无法有效(即及时、准确)地接收控制数据，进而导致无人机300不能被及时、有效地控制的问题。
为了便于地面站100的用户观看无人机300的当前视景，进而方便地面站100的用户控制无人机300，在本申请的一些实施例中，该无人机通信系统还包括视景仿真单元400。如图2所示，图2为本申请实施例中提供的无人机通信系统的另一种实施例结构示意图。
视景仿真单元400分别与无人机300、协议转换单元200通信连接。
视景仿真单元400，用于从协议转换单元200获取无人机300的位置和姿态数据，并根据无人机300的位置和姿态数据进行视景仿真，并将视景仿真结果发送至地面站100。
地面站100，还用于展示视景仿真结果。
在本申请实施例中，视景仿真单元400通过获取无人机300的位置和姿态数据进行视景仿真，并将视景仿真结果发送至地面站100，使得地面站100可以展示无人机300视景仿真结果，进而使得地面站100的用户可以观看到无人机300的当前视景，更利于地面站100的用户进一步控制无人机300。
由于现有的数据发送的做法是：发送端直接将数据转码后发送相对应的码流，接收端在检测到码流队列(码流队列由一个或多个码流依次排列构成)为“非空”时接收对应的码流。当码流队列最后一个元素改为空标志时，虽然码流队列为“非空”，但是最后一个元素并不是要发送的数据对应的码流，这将导致接收端接收出错。视景仿真单元400(作为发送端)在将仿真视景发送至地面站100(作为接收端)展示时，若出现此种情况，则会导致地面站100无法正常获取仿真视景的图像帧来展示，进而出现展示出错的问题。
为了避免地面站100出现展示出错的问题，保证地面站100展示无人机300的仿真视景的稳定性，在本申请的一些实施例中，视景仿真单元400包括仿真子单元401和封装子单元402。如图3所示，图3为本申请实施例中提供的无人机通信系统的又一种实施例结构示意图。
仿真子单元401，用于从协议转换单元200获取无人机300的位置和姿态数据，并根据无人机300的位置和姿态数据进行视景仿真，得到无人机300的仿真视景。
封装子单元402，用于获取无人机300的仿真视景的截图，并无人机300的仿真视景的截图转码、封装形成码流队列；若码流队列的码流元素大于一，则将码流队列中的码流元素依次发送至地面站100。
为了便于理解，以一具体例子进行说明。例如，仿真子单元401从协议转换单元200获取并根据无人机300的位置和姿态数据进行视景仿真，得到无人机300的仿真视景。
接着，一方面，封装子单元402每间隔预设时长，对仿真子单元401得出的仿真视景截图、转码，并将每张转码后的截图作为一个码流元素依次加入码流队列中。另一方面，若码流队列中码流元素大于一，封装子单元402将码流队列中每张截图对应的码流元素依次发送至地面站100。并在向地面站100发送每张截图后，将已发送的截图对应的码流元素从码流队列中移除，并重新判断码流队列中码流元素的数量是否大于一，进而确定是否发送码流队列中的下一张截图至地面站100。
在本申请实施例中，通过仿真子单元401对无人机300的位置和姿态数据进行视景仿真，得到无人机300的仿真视景。通过封装子单元402获取无人机300的仿真视景的截图，并封装无人机300的仿真视景的截图形成码流队列；若码流队列的码流元素大于一，则将码流队列中的码流元素依次发送至地面站100。使得地面站100可以稳定地获取仿真视景的截图来展示，提高了在地面站100展示仿真视景的稳定性和流畅性。
接下来，介绍本申请实施例提供的无人机通信方法。
本申请实施例无人机通信方法的执行主体可以为本申请实施例提供的无人机通信系统，无人机通信装置，或者集成了本申请实施例提供的无人机通信装置的服务器设备、物理主机或者用户设备(User Equipment，UE)等不同类型的无人机通信设备，其中，无人机通信装置可以采用硬件或者软件的方式实现，UE具体可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、台式电脑或者个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等终端设备。
其中，无人机通信设备可以采用单独运行的工作方式，或者也可以采用设备集群的工作方式。通过应用本申请实施例提供的无人机通信方法，可以实现地面站与无人机之间的数据通信，进而避免无人机不能被及时、有效地控制的问题。
该无人机通信方法的实施例中以无人机通信设备作为执行主体，为了简化与便于描述，后续方法实施例中将省略该执行主体，该无人机通信方法包括：通过第一通信协议获取所述地面站的第一控制数据；缓存所述第一控制数据，得到所述无人机的当前控制数据；获取第二控制数据，并根据预设的发送周期，将所述第二控制数据循环发送至所述无人机。
参照图4，图4为本申请实施例提供的无人机通信方法的一种流程示意图。需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。该无人机通信方法应用于无人机通信系统，所述无人机通信系统至少包括地面站和无人机，该无人机通信方法包括步骤S10～S30，其中：
S10、通过第一通信协议获取所述地面站的第一控制数据。
其中，第一通信协议是指地面站支持的通信协议，第二通信协议是指无人机支持的通信协议。第一控制数据是指地面站待传输至无人机的控制数据、且是在第一通信协议下的控制数据。第二控制数据是指地面站待传输至无人机的控制数据、且是在第二通信协议下的控制数据。第一遥测数据是指无人机待传输至地面站的遥测数据、且是在第二通信协议下的遥测数据。第二遥测数据是指无人机待传输至地面站的遥测数据、且是在第一通信协议下的遥测数据。
在本申请实施例中的无人机是指通过MATLAB仿真形成的数字飞机。可以理解的是，本申请实施例中的无人机也可以是实物的无人机。
一方面，由于无人机和地面站之间的通信协议一般不相同，导致无人机与地面站之间无法直接进行数据通信。基于此问题，本申请实施例中的解决方案是：
1、对于地面站待传输至无人机的数据。无人机通信设备采用第一通信协议与地面站之间进行数据通信，地面站将待传输至无人机的第一控制数据发送至无人机通信设备；无人机通信设备将第一控制数据转换为第二通信协议下的第二控制数据，并将第二控制数据发送至无人机，以使得无人机可以接收地面站的数据。
2、对于无人机待传输至地面站的数据。无人机通信设备采用第二通信协议与无人机之间进行数据通信，无人机将待传输至地面站的第一遥测数据发送至地面站通信设备；无人机通信设备将第一遥测数据转换为第一通信协议下的第二遥测数据，并将第二遥测数据发送至地面站，以使得地面站可以接收无人机的数据。
由此可见，通过无人机通信设备，实现了地面站与无人机之间的数据通信。
另一方面，由于MATLAB存在网络通道性能不佳(MATLAB在通信中的误码率和丢帧率均比较高)、不支持多线程等缺点，本申请实施例中无人机通信设备在获取地面站发送的控制数据后，将地面站发送的控制数据缓冲保存，并每间隔一定周期将缓冲保存的控制数据发送给无人机，从而避免因MATLAB在通信中的误码或丢帧，而影响地面站与无人机之间进行正常数据通信的问题。
具体地，当地面站存在待传输至的无人机的第一控制数据时，无人机通信设备与地面站之间基于第一通信协议进行数据通信。首先，地面站会基于第一通信协议，将第一控制数据发送至无人机通信设备。无人机通信设备检测到地面站的第一控制数据，并通过第一通信协议获取地面站的第一控制数据。
S20、缓存所述第一控制数据，得到所述无人机的当前控制数据。
其中，当前控制数据用于控制无人机。
步骤S20的一种实施方式为：首先，将在第一通信协议下的第一控制数据转换为在第二通信协议下的第二控制数据。然后，将第二控制数据发送至无人机；同时缓冲保存第二控制数据作为无人机的当前控制数据。
步骤S20的另一种实施方式为：缓冲保存第一控制数据作为无人机的当前控制数据。同时，将第一控制数据转换为在第二通信协议下的第二控制数据，并将第二控制数据发送至无人机。
步骤S20的另一种实施方式可以参照以下步骤S21～S23，在此不再赘述。
以上列举了步骤S20的三种实施方式，可以理解的是，步骤S20的具体实施方式不限于以上三种。
S30、获取第二控制数据，并根据预设的发送周期，将所述第二控制数据循环发送至所述无人机。
其中，第二控制数据是指无人机的当前控制数据对应的支持第二通信协议的控制数据。例如，若无人机的当前控制数据为第一通信协议下的控制数据，则第二控制数据是指将无人机的当前控制数据转换为第二通信协议后的控制数据。若无人机的当前控制数据为第二通信协议下的控制数据，则第二控制数据是指无人机的当前控制数据。
其中，预设的发送周期可以根据具体需求而设置，例如，预设的发送周期为0.01秒、0.015秒、0.016秒，在本申请实施例中对预设的发送周期的具体取值不作限制。
具体地，若步骤S20中缓存第一控制数据得到的当前控制数据为：在第二通信协议下的第二控制数据，则直接获取当前控制数据作为第二控制数据。然后，基于第二通信协议，每间隔预设的发送周期，将第二控制数据循环发送至无人机。
若步骤S20中缓存第一控制数据得到的当前控制数据为：在第一通信协议下的第一控制数据，则首先获取当前控制数据，并将当前控制数据转换为在第二通信协议下的第二控制数据。然后，基于第二通信协议，每间隔预设的发送周期，将第二控制数据循环发送至无人机。
为了方便理解，以下以一具体例子进行说明。
例如，预设的发送周期为1秒，若步骤S20中缓存第一控制数据得到的当前控制数据为：在第二通信协议下的第二控制数据。基于第二通信协议，在当前时间(如14：00)将第二控制数据(即当前控制数据)发送至无人机后；间隔1秒(即14：00：01″)，再次将第二控制数据(即当前控制数据)发送至无人机；再间隔1秒(即14：00：02″)，再次将第二控制数据(即当前控制数据)发送至无人机；如此类推，一直循环向无人机发送控制数据。
又如，预设的发送周期为2秒，若步骤S20中缓存第一控制数据得到的当前控制数据为：在第一通信协议下的第一控制数据。首先，将当前控制数据(即在第一通信协议下的第一控制数据)转换为在第二通信协议下的第二控制数据；然后，基于第二通信协议，在当前时间(如14：00)将第二控制数据发送至无人机。间隔2秒(即14：00：02″)，再次将当前控制数据(即在第一通信协议下的第一控制数据)转换为在第二通信协议下的第二控制数据；然后，将第二控制数据发送至无人机。再间隔2秒(即14：00：04″)，再次将当前控制数据(即在第一通信协议下的第一控制数据)转换为在第二通信协议下的第二控制数据；然后，将第二控制数据发送至无人机；如此类推，一直循环向无人机发送控制数据。
由以上例子可以看出，若当前控制数据为：在第一通信协议下的第一控制数据，则每次向无人机发送控制数据时，都需要将在第一通信协议下的第一控制数据(即当前控制数据)转换为在第二通信协议下的第二控制数据。为了避免步骤S30中将控制数据循环发送至无人机时，需反复将控制数据由第一通信协议转换为第二通信协议。在本申请实施例步骤S20中，将在第一通信协议下的第一控制数据转换为在第二通信协议下的第二控制数据，再缓冲保存第二控制数据，将第二控制数据作为当前控制数据。
在本申请实施例中，通过地面站支持的第一通信协议，获取地面站待传输至无人机的第一控制数据，并将第一控制数据缓存得到所述无人机的当前控制数据。然后，基于无人机支持的第二通信协议，按照预设的发送周期，将当前控制数据循环发送至无人机。一方面，从而实现了地面站与无人机之间的数据通信。另一方面，由于采用循环发送的方式，避免了因MATLAB程序只能在单线程中运行MATLAB网络通道性能不佳(MATLAB在通信中的误码率和丢帧率均比较高)，导致无人机无法有效(即及时、准确)地接收控制数据，进而导致无人机不能被及时、有效地控制的问题。
由此可见，即使数据传输过程出现错帧或丢帧的情况下，通过循环发送的方式，仍然能保证地面站与无人机之间数据的正常传输。并且，即使在无人机无应答的情况下，通过循环发送的方式，可以保证地面站的数据能正常传输至无人机。
为了提高无人机接收地面站数据的实时性，可以通过提高缓存第一控制数据的实时性来实现。但由于获取地面站的第一控制数据的实时性越高，所需处理的数据量也越大。为了提高所缓存的数据的实时性、同时减少缓存数据所造成的数据处理量；在本申请的一些实施例中，步骤S20具体包括以下步骤S21～S23，其中：
S21、检测所述第一控制数据与已缓存的控制数据是否存在差异。
其中，在测试过程中，无人机通信设备中缓存有控制数据，已缓存的控制数据用于控制无人机。
为了方便理解，请参照图5，图5是本申请实施例中缓存第一控制数据的一种流程示意图。
具体地，当无人机完成配置文件的读取并初始化后，检测无人机的动力学模型是否处于计算状态。若无人机的动力学模型未处于计算状态，则在步骤S10中检测到地面站的第一控制数据后，不获取第一控制数据；或者在步骤S10获取第一控制数据后，不缓存所获取的第一控制数据。
若无人机的动力学模型处于计算状态，则首先，根据第一控制数据的校验位，校验第一控制数据是否完整准确。若第一控制数据不完整准确，则舍弃所获取的第一控制数据。
若第一控制数据完整准确，则对比第一控制数据与已缓存的控制数据中对应的参数是否完全相同。若第一控制数据与已缓存的控制数据中对应的参数完全相同，则确定第一控制数据与已缓存的控制数据不存在差异。若第一控制数据与已缓存的控制数据中对应的参数不完全相同，则确定第一控制数据与已缓存的控制数据存在差异。
例如，第一控制数据为控制飞行速度为5㎞/h，已缓存的控制数据中对应第一控制数据的参数为：控制飞行速度为10㎞/h，则第一控制数据与已缓存的控制数据中对应的参数不完全相同，确定第一控制数据与已缓存的控制数据存在差异。
又如，已缓存的控制数据中飞行速度为10㎞/h，第一控制数据对应的参数为飞行速度为10㎞/h，则第一控制数据与已缓存的控制数据中对应的参数完全相同，确定第一控制数据与已缓存的控制数据不存在差异。
S22、若检测到所述第一控制数据与所述已缓存的控制数据存在差异，则根据所述第一控制数据更新所述已缓存的控制数据，得到所述无人机的当前控制数据。
若检测到第一控制数据与已缓存的控制数据存在差异，则首先，从已缓存的控制数据，查找出与所述第一控制数据对应的目标参数。然后，采用第一控制数据替换目标参数，得到无人机的当前控制数据。至此，完成根据第一控制数据更新已缓存的控制数据。
为了方便理解，接以上步骤S21中的例子继续说明。
例如，第一控制数据为控制飞行速度为5㎞/h，已缓存的控制数据中对应第一控制数据的参数为：控制飞行速度为10㎞/h，则第一控制数据与已缓存的控制数据中对应的参数不完全相同，确定第一控制数据与已缓存的控制数据存在差异。将已缓存的控制数据中“控制飞行速度为10㎞/h”替换为“控制飞行速度为5㎞/h”。
S23、若检测到所述第一控制数据与所述已缓存的控制数据不存在差异，则舍弃接收到的第一控制数据，并重新从地面站获取新的控制数据。
在本申请实施例中，在获取第一控制数据后，通过检测第一控制数据与已缓存的控制数据是否存在差异，进而确定是否缓存第一控制数据。以避免第一控制数据与已缓存的控制数据不存在差异，若缓存第一控制数据会造成不必要的数据处理。因此通过在检测到第一控制数据与已缓存的控制数据存在差异时，才采用第一控制数据更新已缓存的控制数据，减少了无效数据的处理量，提高了无人机接收地面站数据的实时性。
为了便于地面站的用户观看无人机的当前视景，无人机通信设备还可以获取并根据无人机的位置和姿态数据，对无人机的当前视景进行视景仿真，即在本申请的一些实施例中，该无人机通信方法还包括以下步骤A1～A2，其中：
A1、获取所述无人机的位置和姿态数据，并根据所述位置和姿态数据，输出所述无人机的仿真视景。
步骤A1的一种实施方式为：首先，基于第二通信协议，从无人机获取无人机的位置和姿态数据。然后，将所获取的无人机的位置和姿态数据作为仿真参数。最后，基于视景仿真软件(例如FlightGear、Airsim等等)，根据仿真参数输出无人机的仿真视景。
步骤A1的另一种实施方式为：首先，根据地面站发送的第一控制数据、无人机发送地第一遥测数据以及无人机的初始状态等，确定取无人机的位置和姿态数据。然后，将所确定的无人机的位置和姿态数据作为仿真参数。最后，基于视景仿真软件，根据仿真参数输出无人机的仿真视景。
其中，视景仿真软件是指在输入无人机的位置和姿态数据后，能够以第一视角输出当前飞行区域的地貌和空中景象的第三方软件。
例如，一方面，根据无人机的坐标信息，从全球卫星照片数据库中，获取无人机当前坐标对应视景的卫星照片。另一方面，获取无人机的位置和姿态数据。然后，基于视景仿真软件，根据无人机的位置和姿态数据、无人机当前坐标对应视景的卫星照片输出无人机的仿真视景。如图6所示，图6是本申请实施例提供的无人机的仿真视景的一种场景示意图。
A2、将所述仿真视景发送至所述地面站，以使得所述地面站展示所述仿真视景。
具体地，步骤A2的一种实施方式可以参照以下步骤A21～A22。
步骤A2的另一种实施方式为：每生成一帧仿真视景的图像，将每一帧仿真视景的图像实时转码并发送至地面站，以使得地面站在接收到每一帧仿真视景的图像后显示，从而实现在地面站实时展示无人机的仿真视景。
在本申请实施例中，由于无人机通信设备可以获取：一、地面站向无人机发送的数据；二、无人机向地面站发送的数据、以及无人机的初始化数据等；因此无人通信设备获取到无人机的位置和姿态数据，并根据无人机的位置和姿态数据进行视景仿真输出至地面站，以使得地面站可以展示无人机的仿真视景，避免了因无人机和地面站之间无法直接进行数据通信、地面站不支持视景仿真等问题，而导致地面站无法展示无人机的当前视景。
此外，由于现有的数据发送的做法是：发送端直接将数据转码后发送相对应的码流，接收端在检测到码流队列(由一个或多个码流依次排列构成)为“非空”时接收对应的码流。当码流队列最后一个元素改为空标志时，虽然码流队列为“非空”，但是最后一个元素并不是要发送的数据对应的码流，这将导致接收端接收出错。在将仿真视景发送至地面站(地面站作为接收端)展示时，若出现此种情况，则会导致地面站无法正常获取仿真视景的图像帧来展示，进而出现展示出错的问题。
在本申请的一些实施例中，为了避免地面站出现展示出错的问题，保证地面站展示无人机的仿真视景的稳定性，步骤A2具体包括以下步骤A21～A22，其中：
A21、获取所述仿真视景的截图，并封装所述截图形成码流队列。
作为步骤A21的一种实施方式：具体地，首先，按照预设的截图周期，依次截取仿真视景的图像，得到仿真视景的多个截图。
然后，将仿真视景的每个截图按照截图时间的先后，依次转码并排列形成仿真视景截图的码流队列，以使得后续可以根据仿真视景截图的码流队列，将仿真视景的截图依次发送至地面站，进而实现在地面站实时显示仿真视景。
A22、若所述码流队列的码流元素大于一，则将所述码流队列中的码流元素依次发送至所述地面站。
具体地，当仿真视景截图的码流队列中，码流队列的码流元素(如截图的数量)大于一时，按照仿真视景截图的码流队列中每张截图的排序先后，将仿真视景截图的码流队列中的每一张截图依次发送至地面站，以使得地面站在接收到每张仿真视景的截图后展示，从而实现在地面站实时展示无人机的仿真视景。
同时，在向地面站发送每张截图后，将已发送的截图对应的码流元素从仿真视景截图的码流队列中移除；并重新判断仿真视景截图的码流队列中码流元素的数量是否大于一，进而确定是否发送下一张截图。进而避免因以码流队列“非空”(即码流队列中的码流元素数大于0)作为向地面站发送截图的条件，当码流队列的最后一个码流元素突然改写为空标志后，地面站无法再获取到截图来播放，而导致地面站播放出错的问题。
可以理解的是，“根据所述位置和姿态数据，输出所述无人机的仿真视景”的步骤，可以与步骤A21“获取所述仿真视景的截图，并封装所述截图形成码流队列”同步进行。步骤A21“获取所述仿真视景的截图，并封装所述截图形成码流队列”，与步骤A22“若所述码流队列的码流元素大于一，则将所述码流队列中的码流元素依次发送至所述地面站”也可以同步进行。
例如，无人机通信设备在10：00～10：30基于视景仿真软件，根据无人机位置和姿态数据，输出无人机的仿真视景。预设的截图周期是：每1分钟截取一张视景仿真软件输出的仿真视景的图像。
则，一方面，在10：01无人机通信设备截取1张仿真视景的图像(即第1张截图)、在10：02无人机通信设备截取1张仿真视景的图像(即第2张截图)、...、在10：30无人机通信设备截取1张仿真视景的图像(即第30张截图)。
同时，无人机通信设备每截取一张仿真视景的图像，都会按照截图先后将仿真视景的截图依次转码并加入到仿真视景截图的码流队列中。
另一方面，由于在10：02时仿真视景截图的码流队列中的码流元素数量大于一(此时，仿真视景截图的码流队列中共2张截图)，因此同时无人机通信设备向地面站发送第1张截图。无人机通信设备向地面站发送第1张截图后，将第1张截图对应的码流元素从仿真视景截图的码流队列中移除；并重新判断仿真视景截图的码流队列中码流元素的数量是否大于一，进而确定是否发送下一张截图(第2张截图)。
在本申请实施例中，通过将向地面站发送截图的条件由码流队列“非空”(即码流队列中的码流元素数大于0)，改为码流队列的码流元素大于一(即码流队列中的码流元素数大于1)，保证了码流队列中至少存在一个截图；避免了因以码流队列“非空”作为向地面站发送截图的条件，当队列最后一个码流元素突然改写为空标志后，地面站无法再获取到截图来播放，而导致地面站展示出错的问题。提高了在地面站展示仿真视景的稳定性和流畅性。
在本申请的一些实施例中，除了可以实现地面站向无人机传输数据外，还可以实现无人机向地面站传输数据，即该无人机通信方法还包括以下步骤B1～B2，其中：
B1、通过第二通信协议获取所述无人机的第一遥测数据，并将所述第一遥测数据转换为在第一通信协议下的第二遥测数据。
具体地，当无人机存在待传输至的地面站的第一遥测数据时，无人机通信设备与无人机之间基于第二通信协议进行数据通信。首先，无人机会基于第二通信协议，将第一遥测数据发送至无人机通信设备。无人机通信设备检测到无人机的第一遥测数据，并通过第二通信协议获取无人机的第一遥测数据。
然后，将在第二通信协议下的第一遥测数据转换为在第一通信协议下的第二遥测数据。
B2、通过第一通信协议将所述第二遥测数据发送至所述地面站。
其中，无人机通信设备与地面站之间基于第一通信协议进行数据通信。具体地，无人机通信设备会基于第一通信协议，将第二遥测数据发送至地面站。
在本申请实施例中，通过第二通信协议获取无人机待传输至的地面站的第一遥测数据，并将第一遥测数据转换为第一通信协议下的第二遥测数据，然后通过第一通信协议将第二遥测数据发送至地面站，实现了无人机向地面站传输数据。
为了更好实施本申请实施例中无人机通信方法，在无人机通信方法基础之上，本申请实施例中还提供一种无人机通信装置，如图7所示，为本申请实施例中无人机通信装置的一个实施例结构示意图，该无人机通信装置700包括：
获取单元701，用于通过第一通信协议获取所述地面站的第一控制数据，其中，所述第一通信协议是指所述地面站支持的通信协议；
缓存单元702，用于缓存所述第一控制数据，得到所述无人机的当前控制数据；
发送单元703，用于获取第二控制数据，并根据预设的发送周期，将所述第二控制数据循环发送至所述无人机，其中，所述第二控制数据是所述当前控制数据对应的支持第二通信协议的控制数据，所述第二通信协议是指所述无人机支持的通信协议。
在本申请的一些实施例中，所述缓存单元702具体还用于：
检测所述第一控制数据与已缓存的控制数据是否存在差异；
若检测到所述第一控制数据与所述已缓存的控制数据存在差异，则根据所述第一控制数据更新所述已缓存的控制数据，得到所述无人机的当前控制数据。
在本申请的一些实施例中，所述无人机通信装置还包括仿真单元(图中未示出)，所述仿真单元具体用于：
获取所述无人机的位置和姿态数据，并根据所述位置和姿态数据，输出所述无人机的仿真视景；
将所述仿真视景发送至所述地面站，以使得所述地面站展示所述仿真视景。
在本申请的一些实施例中，所述仿真单元具体还用于：
获取所述仿真视景的截图，并封装所述截图形成码流队列；
若所述码流队列的码流元素大于一，则将所述码流队列中的码流元素依次发送至所述地面站。
在本申请的一些实施例中，所述发送单元703具体还用于：
通过第二通信协议获取所述无人机的第一遥测数据，并将所述第一遥测数据转换为在第一通信协议下的第二遥测数据；
通过第一通信协议将所述第二遥测数据发送至所述地面站。
此外，为了更好实施本申请实施例中无人机通信方法，在无人机通信方法基础之上，本申请实施例还提供一种无人机通信设备，参阅图8，图8示出了本申请实施例无人机通信设备的一种结构示意图，具体的，本申请实施例提供的无人机通信设备包括处理器801，处理器801用于执行存储器802中存储的计算机程序时实现如图4至图6对应任意实施例中无人机通信方法的各步骤；或者，处理器801用于执行存储器802中存储的计算机程序时实现如图7对应实施例中各单元的功能。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器802中，并由处理器801执行，以完成本申请实施例。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在计算机装置中的执行过程。
无人机通信设备可包括，但不仅限于处理器801、存储器802。本领域技术人员可以理解，示意仅仅是无人机通信设备的示例，并不构成对无人机通信设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如无人机通信设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，处理器801、存储器802、输入输出设备以及网络接入设备等通过总线相连。
处理器801可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是无人机通信设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个无人机通信设备的各个部分。
存储器802可用于存储计算机程序和/或模块，处理器801通过运行或执行存储在存储器802内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器802内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器802可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据无人机通信设备的使用所创建的数据(比如音频数据、视频数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的无人机通信装置、设备及其相应单元的具体工作过程，可以参考如图4至图6对应任意实施例中无人机通信方法的说明，具体在此不再赘述。
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可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。
为此，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本申请如图4至图6对应任意实施例中无人机通信方法中的步骤，具体操作可参考如图4至图6对应任意实施例中无人机通信方法的说明，在此不再赘述。
其中，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。
由于该计算机可读存储介质中所存储的指令，可以执行本申请如图4至图6对应任意实施例中无人机通信方法中的步骤，因此，可以实现本申请如图4至图6对应任意实施例中无人机通信方法所能实现的有益效果，详见前面的说明，在此不再赘述。
以上对本申请实施例所提供的一种无人机通信方法、装置、设备及存储介质进行了详细介绍，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 (11)

1.一种无人机通信方法，其特征在于，所述方法应用于无人机通信系统，所述无人机通信系统包括地面站、无人机和协议转换设备，所述方法包括：
通过第一通信协议获取所述地面站的第一控制数据，其中，所述第一通信协议是指所述地面站支持的通信协议；
缓存所述第一控制数据，得到所述无人机的当前控制数据；
获取第二控制数据，并根据预设的发送周期，将所述第二控制数据循环发送至所述无人机，其中，所述第二控制数据是所述当前控制数据对应的支持第二通信协议的控制数据，所述第二通信协议是指所述无人机支持的通信协议。
2.根据权利要求1所述的无人机通信方法，其特征在于，所述缓存所述第一控制数据，得到所述无人机的当前控制数据，包括：
检测所述第一控制数据与已缓存的控制数据是否存在差异；
若检测到所述第一控制数据与所述已缓存的控制数据存在差异，则根据所述第一控制数据更新所述已缓存的控制数据，得到所述无人机的当前控制数据。
3.根据权利要求1所述的无人机通信方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述无人机的位置和姿态数据，并根据所述位置和姿态数据，输出所述无人机的仿真视景；
将所述仿真视景发送至所述地面站，以使得所述地面站展示所述仿真视景。
4.根据权利要求3所述的无人机通信方法，其特征在于，所述将所述仿真视景发送至所述地面站，包括：
获取所述仿真视景的截图，并封装所述截图形成码流队列；
若所述码流队列的码流元素大于一，则将所述码流队列中的码流元素依次发送至所述地面站。
5.根据权利要求1所述的无人机通信方法，其特征在于，所述方法后还包括：
通过第二通信协议获取所述无人机的第一遥测数据，并将所述第一遥测数据转换为在第一通信协议下的第二遥测数据；
通过第一通信协议将所述第二遥测数据发送至所述地面站。
6.一种无人机通信系统，其特征在于，所述无人机通信系统包括地面站、协议转换单元和无人机，所述协议转换单元分别与所述地面站、所述无人机通信连接；
所述地面站，用于通过第一通信协议，将第一控制数据发送至所述协议转换单元，以及接收所述协议转换单元发送的第二遥测数据；
所述无人机，用于通过第二通信协议，将第一遥测数据发送至协议转换单元，以及接收所述协议转换单元发送的第二控制数据；
所述协议转换单元，用于将在所述第一通信协议下的所述第一控制数据，转换为在所述第二通信协议下的第二控制数据，并将所述第二控制数据发送至所述无人机；以及将在所述第二通信协议下的所述第一遥测数据，转换为在所述第一通信协议下的第二遥测数据，并将所述第二遥测数据发送至所述地面站。
7.根据权利要求6所述的无人机通信系统，其特征在于，所述无人机通信系统还包括视景仿真单元，所述视景仿真单元分别与所述无人机、所述协议转换单元通信连接；
所述视景仿真单元，用于从所述协议转换单元获取所述无人机的位置和姿态数据，并根据所述位置和姿态数据进行视景仿真，并将视景仿真结果发送至地面站；
所述地面站，还用于展示所述视景仿真结果。
8.根据权利要求7所述的无人机通信系统，其特征在于，所述视景仿真单元包括仿真子单元和封装子单元；
所述仿真子单元，用于从所述协议转换单元获取所述无人机的位置和姿态数据，并根据所述位置和姿态数据进行视景仿真；
所述封装子单元，用于获取所述仿真视景的截图，并封装所述截图形成码流队列；若所述码流队列的码流元素大于一，则将所述码流队列中的码流元素依次发送至所述地面站。
9.一种无人机通信装置，其特征在于，所述无人机通信装置包括：
获取单元，用于通过第一通信协议获取所述地面站的第一控制数据，其中，所述第一通信协议是指所述地面站支持的通信协议；
缓存单元，用于缓存所述第一控制数据，得到所述无人机的当前控制数据；
发送单元，用于获取第二控制数据，并根据预设的发送周期，将所述第二控制数据循环发送至所述无人机，其中，所述第二控制数据是所述当前控制数据对应的支持第二通信协议的控制数据，所述第二通信协议是指所述无人机支持的通信协议。
10.一种无人机通信设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时执行如权利要求1至5任一项所述的无人机通信方法。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器进行加载，以执行权利要求1至5任一项所述的无人机通信方法中的步骤。
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