CN114465656A - 一种用于无人机的无线信号中继切换方法及其系统 - Google Patents

Abstract

一种用于无人机的无线信号中继切换方法及其系统，用于地面站C与至少两个的第一无人机A、第二无人机B之间的通讯，以及所有无人机之间的通讯；该切换方法包括以下步骤：步骤S1，在地面站C处，接收地面站电脑或者遥控器的串口数据，有序地发射出去；步骤S2，接收到第一无人机A、第二无人机B的数据时，跟进数据包的时隙号，判断是第一无人机A或第二无人机B的下行数据，分别发给不同的串口；步骤S3，作为中继机的第二无人机B，接收地面站C、第一无人机A的数据并跟进时隙号，并发射出去；步骤S4，第一无人机A接收地面站C、作为中继机的第二无人机B的数据并跟进时隙号，同时发射出去；实现第一无人机A与第二无人机B相互中继。

Description

一种用于无人机的无线信号中继切换方法及其系统

【技术领域】

本发明涉及无人机控制技术，尤其是一种用于无人机的无线信号中继切换方法及其系统。

【背景技术】

无人机能够遥控飞行或自主飞行，由于其具有灵活、成本低等优势而被广泛应用。前市场上的无人机，一般都在视距范围内飞行，飞行距离短，但是随着应用环境逐渐复杂和任务难度的增大，受地形和障碍物遮挡影响，则容易丢失信号，造成无人机通信中断后返航，无法正常执行任务。

如果能在空中引入中继节点，无人机就可以通过中继回传信号，保持可靠通信，从而使任务无人机飞行的更远。现有的中继节点技术方案一般采用wifi热点，无人机和地面站都连接上这个wifi热点、则可以构成中继连接，但是这种情况存在，不可避免的出现电量不足和一些其他故障，一旦中继节点断电，则两端都不能正常通信。在这种情况下，迫切需要一种中继方式，尽可能避免对任务无人机的通讯影响是亟待解决的技术问题。

【发明内容】

本发明提供一种采用去中心化控制模式、无人机之间相互通讯且互为中继，链路通讯可快速切换，同时保证冗余传输和通讯信号更加稳定的用于无人机的无线信号中继切换方法及其系统。

为达到上述明目的，采用的技术方案如下：

一种用于无人机的无线信号中继切换方法，用于地面站C与至少两个的第一无人机A、第二无人机B之间的通讯，以及所有无人机之间的相互通讯，每个无人机均包含主控制模块、无线信号收发模块和收发天线；该无线信号中继切换方法包括以下步骤：

步骤S1，在地面站C处，接收地面站电脑或者遥控器的串口数据，通过数据收发模块和发射天线把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，跟进时隙周期，有序地发射出去；

步骤S2，在地面站C处，通过接收天线和无线收发模块接收到第一无人机A、第二无人机B的数据时，跟进数据包的时隙号，判断是第一无人机A或作为中继机的第二无人机B的下行数据，把不同通道的下行数据，分别发给不同的串口，用于连接不同的电脑或者遥控显示器和用于显示无人机的飞行状态数据；

步骤S3，作为中继机的第二无人机B，通过收发天线和无线信号收发模块接收地面站C、第一无人机A的数据并跟进时隙号，第二无人机B的主控制模块决定是转发数据还是把数据输出给飞行器主控制系统；同时接收飞行器主控制系统的串口输出数据，把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并在恰当的时隙号时机发射出去；

步骤S4，第一无人机A，通过收发天线和无线信号收发模块接收地面站C、作为中继机的第二无人机B的数据并跟进时隙号，第一无人机A的主控制模块决定是转发数据还是把数据输出给飞行器主控制系统；同时接收飞行器主控制系统的串口输出数据，把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并在恰当的时隙号时机发射出去；实现第一无人机A与第二无人机B相互中继，以使作为任务的无人机和所述地面站C切换连接至其它作为中继的无人机。

进一步地，用于地面站C与第一无人机A、第二无人机B之间的通讯，以及第一无人机A与第二无人机B之间的相互通讯，地面站C与第一无人机A、第二无人机B之间采用两条数据通路，作为节点的第一无人机A与地面站C的上下行的数据通路，作为节点的第二无人机B到地面站C的上下行的数据通路，还包括以下步骤：

步骤S5，以8个数据包的时隙发送时间为一个周期，在这8个时隙里面，第一无人机A、第一无人机B和地面站C三个节点，依次按照地面站C、第二无人机B、第一无人机A、第二无人机B、地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A顺序发送数据包；

步骤S6，前4个时隙地面站C、第二无人机B、第一无人机A和第二无人机B保证第一无人机A的每个上下行数据包都能通过作为中继机的第二无人机B连接到地面站C；

步骤S7，后4个时隙地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A保证第二无人机B的每个上下行数据包，都能通过切换后作为中继机的第一无人机A连接到地面站C，实现第一无人机A与第二无人机B相互中继，以使作为任务的无人机和所述地面站C切换连接至其它作为中继的无人机。

进一步地，所述步骤S5至所述步骤S7中，还包括以下步骤：

首先定义无线信号带宽速率为200Kbps，对应实际字节速率为，200Kbps/8＝25KB，每50字节一个数据包，则一秒总的数据包数量为25KB/50＝500个，平均一个数据包的发送时间为2ms；

以8个数据包的时隙发送时间为一个周期，总共16ms，在这8个时隙里面，第一无人机A、第一无人机B和地面站C三个节点，依次按照地面站C、第二无人机B、第一无人机A、第二无人机B、地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A顺序发送数据包，实现第一无人机A与第二无人机B相互中继；

按如下定义数据协议，

第一无人机A、第一无人机B和地面站C三个节点的工作流程如下：

为了避免各个节点同时发射数据，而导致数据碰撞，各节点必须严格按照地面站C、第二无人机B、第一无人机A、第二无人机B、地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A顺序，依次发送数据包；

在每次发射的数据包中，时隙号的值依次为0、1、2、3、4、5、6、7；

地面站C的节点是整个序列的开头，每16ms，就会开启一个时隙号slot_number＝0的数据包，每个节点接收到数据包时候，根据接收包的头协议中时隙号的值，确定是否轮到自己发数据，如果是，则立马发射数据包，如果不是，则根据时隙号值，计算自己应该等待多长时间后发送数据包；

整个时隙逻辑分为4个部分，第一无人机A的上行、第一无人机A的下行、第二无人机B的上行和第二无人机B的下行，前段4个时隙地面站C、第二无人机B、第一无人机A、第二无人机B对应的是第一无人机A的上行和下行，首先地面站C发送一包上行数据时隙号slot_number＝0，第二无人机B转发时隙号slot_number＝1，第一无人机A接收到第二无人机B的数据，完成上行过程，然后第一无人机A需要下行数据发出时隙号slot_number＝2，第二无人机B转发时隙号slot_number＝3，地面站C收到，完成了第一无人机A的数据下行；

后段4个时隙地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A对应的是第二无人机B的上行和下行，首先地面站C发送一包上行数据时隙号slot_number＝4，第一无人机A转发时隙号slot_number＝5，第二无人机B接收到第一无人机A的数据，完成上行过程，然后第二无人机B需要下行数据发出时隙号slot_number＝6，第一无人机A转发时隙号slot_number＝7，地面站C收到，完成了第二无人机B的数据下行；

在以上步骤中，每一次数据包发出时，时隙号值都是不一样的，2ms的时候，地面站C发射完成数据包，此时，第二无人机B和第一无人机A可能都能收到数据；如果第一无人机A收到了数据，则立刻把数据包输出到第一无人机A的主控制模块，在接下来的4ms时刻，第一无人机A收到第二无人机B的转发数据，则认为是重复的数据，会丢弃而不发给第一无人机A的主控制模块；

另外在这一整个16ms的周期内，无线环境的不稳定性，决定了不可能完全保证每个节点，都能正确收到对应时隙号的数据包；当在8-10ms时候，地面站C在发送数据，此时如果恰恰有强干扰存在，导致第一无人机A和第二无人机B都无法接收到正确的数据，那么在10-12ms时候，第一无人机A就无法转发数据包，第二无人机B也就无法接收到；而到了12-14ms时候，第二无人机B根据之前6-8ms时候收到的数据包，计算出自己应该在此时可以发射数据包，因此即使前面8-12ms都没有任何数据包收到，但是也能准确知道此时轮到自己发射数据，然后继续发射下行数据包，恢复这个时隙周期的连续性。

进一步地，所述第一无人机A和所述第二无人机B上的主控制模块均为嵌入式的微控单元MCU；例如stm32f407之类的、或者能运行linux系统的像树莓派等高级系统。

进一步地，所述第一无人机A和所述第二无人机B上的无线信号收发模块均为常见的各种频段的无线通信模块；例如2.4Ghz的无线通信模块，可以是nrf2401芯片、zigbee芯片、lora的sx1280芯片，也可以是其他433Mhz、840Mhz的无线芯片，例如sx1276、sx1279等；也可以是高级的软件定义无线电的收发器，例如hackrf、limesdr等平台。

一种无人机控制系统，包括地面站C、第一无人机A和第二无人机B，地面站C与第一无人机A、第二无人机B之间的通讯，第一无人机A与第二无人机B之间的相互通讯，第一无人机A和第二无人机B均包含主控制模块、无线信号收发模块和收发天线；

所述地面站C包括接收天线、遥控器或电脑、数据收发模块、发射天线和电源系统，地面站C用于接收地面站电脑或者遥控器的串口数据，通过数据收发模块和发射天线把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并跟进时隙周期、有序地发射出去；所述地面站C通过接收天线和FM接收机接收到第一无人机A、第二无人机B的数据和跟进数据包的时隙号，判断是第一无人机A或作为中继机的第二无人机B的下行数据，把不同通道的下行数据分别发给不同的串口来连接不同的电脑或者遥控显示器来显示无人机的飞行状态数据；

所述第二无人机B作为中继机，通过收发天线和无线信号收发模块接收地面站C、第一无人机A的数据并跟进时隙号，第二无人机B的主控制模块决定是转发数据还是把数据输出给飞行器主控制系统；所述第二无人机B同时接收飞行器主控制系统的串口输出数据，把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并在恰当的时隙号时机发射出去；

所述第一无人机A，用于通过收发天线和无线信号收发模块接收地面站C、作为中继机的第二无人机B的数据并跟进时隙号，第一无人机A的主控制模块决定是转发数据还是把数据输出给飞行器主控制系统；所述第一无人机A同时接收飞行器主控制系统的串口输出数据，把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并在恰当的时隙号时机发射出去，实现第一无人机A与第二无人机B相互中继。

上述技术方案具有如下优点：

通信协议，可以解决中心化的问题，即使作为中继的节点断电了，只要无人机和地面站仍能有信号，可快速切换到直通通道，中间的切换过程仅仅2ms，完全不影响无人机的通信操作。有中继节点的时候，能获得数据的接收分集功能，则能保证冗余传输，使得信号更加稳定。

【说明书附图】

图1为本发明对应的系统结构原理图；

图2为本发明第一无人机A或第二无人机B的系统结构原理图；

图3为本发明地面站C的系统结构原理图；

图4为本发明地面站C的流程控制图；

图5为本发明地面站A的流程控制图；

图6为本发明地面站B的流程控制图。

图中：C或节点C指地面站C；A或节点A指第一无人机A；B或节点B指第二无人机B。

【具体实施方式】

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，所描述的实施例仅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。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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至少一个该特征。

下面通过具体实例对本发明的内容作进一步的说明。

一种无人机控制系统，如图1至图3所示，包括地面站C、第一无人机A和第二无人机B，地面站C与第一无人机A、第二无人机B之间的通讯，第一无人机A与第二无人机B之间的相互通讯，第一无人机A和第二无人机B均包含主控制模块、无线信号收发模块和收发天线。

如图3所示，该地面站C包括接收天线1、第一遥控器2、第二遥控器3、第一电脑PC4、第二电脑PC5、数据收发模块6、发射天线7和电源系统(图中未示)，地面站C用于接收地面站内第一遥控器2、第二遥控器3、第一电脑PC4和第二电脑PC5的串口数据，通过数据收发模块6和发射天线7把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并跟进时隙周期、有序地发射出去；地面站C通过接收天线1和数据收发模块6接收到第一无人机A、第二无人机B的数据和跟进数据包的时隙号，判断是第一无人机A或作为中继机的第二无人机B的下行数据，把不同通道的下行数据分别发给不同的串口来分别连接第一电脑PC4及遥控显示器、第二电脑PC5及遥控显示器，来显示无人机的飞行状态数据。

如图2所示，第二无人机B作为中继机，通过收发天线和无线信号收发模块接收地面站C、第一无人机A的数据并跟进时隙号，第二无人机B的主控制模块决定是转发数据还是把数据输出给飞行器主控制系统；所述第二无人机B同时接收飞行器主控制系统的串口输出数据，把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并在恰当的时隙号时机发射出去；

工作时，第一无人机A通过收发天线和无线信号收发模块接收地面站C、作为中继机的第二无人机B的数据并跟进时隙号，第一无人机A的主控制模块决定是转发数据还是把数据输出给飞行器主控制系统；第一无人机A同时接收飞行器主控制系统的串口输出数据，把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并在恰当的时隙号时机发射出去，实现第一无人机A与第二无人机B相互中继。

该无人机控制系统对应的无人机无线信号中继切换方法，如图1至图6所示，用于地面站C与第一无人机A、第二无人机B之间的通讯，以及第一无人机A与第二无人机B之间的相互通讯，第一无人机A和第二无人机B均包含主控制模块、无线信号收发模块和收发天线；该无线信号中继切换方法包括以下步骤：

步骤S1，在地面站C处，接收地面站电脑或者遥控器的串口数据，通过数据收发模块和发射天线把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，跟进时隙周期，有序地发射出去；

步骤S2，在地面站C处，通过无线收发模块接收到第一无人机A、第二无人机B的数据时，跟进数据包的时隙号slot_number，判断是第一无人机A或作为中继机的第二无人机B的下行数据，把不同通道的下行数据，分别发给不同的串口，用于连接不同的电脑或者遥控显示器和用于显示无人机的飞行状态数据；

步骤S3，作为中继机的第二无人机B，通过收发天线和无线信号收发模块接收地面站C、第一无人机A的数据并跟进时隙号slot_number，第二无人机B的主控制模块决定是转发数据还是把数据输出给飞行器主控制系统；同时接收飞行器主控制系统的串口输出数据，把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并在恰当的时隙号slot_number时机发射出去；

步骤S4，第一无人机A，通过收发天线和无线信号收发模块接收地面站C、作为中继机的第二无人机B的数据并跟进时隙号slot_number，第一无人机A的主控制模块决定是转发数据还是把数据输出给飞行器主控制系统；同时接收飞行器主控制系统的串口输出数据，把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并在恰当的时隙号slot_number时机发射出去；实现第一无人机A与第二无人机B相互中继，以使作为任务的无人机和所述地面站C切换连接至其它作为中继的无人机。

步骤S5，首先定义无线信号带宽速率为200Kbps，对应实际字节速率为，200Kbps/8＝25KB，每50字节一个数据包，则一秒总的数据包数量为25KB

/50＝500个，平均一个数据包的发送时间为2ms；地面站C与第一无人机A、第二无人机B之间采用两条数据通路，作为节点的第一无人机A与地面站C的上下行的数据通路，作为节点的第二无人机B到地面站C的上下行的数据通路，

然后，以8个数据包的时隙发送时间为一个周期，总共16ms，在这8个时隙里面，第一无人机A、第一无人机B和地面站C三个节点，依次按照地面站C、第二无人机B、第一无人机A、第二无人机B、地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A顺序发送数据包；

步骤S6，前4个时隙地面站C、第二无人机B、第一无人机A和第二无人机B保证第一无人机A的每个上下行数据包都能通过作为中继机的第二无人机B连接到地面站C；

步骤S7，后4个时隙地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A保证第二无人机B的每个上下行数据包，都能通过切换后作为中继机的第一无人机A连接到地面站C，实现第一无人机A与第二无人机B相互中继，以使作为任务的无人机和所述地面站C切换连接至其它作为中继的无人机。

按如下定义数据协议，

第一无人机A、第一无人机B和地面站C三个节点的工作流程如下：

为了避免各个节点同时发射数据，而导致数据碰撞，各节点必须严格按照地面站C、第二无人机B、第一无人机A、第二无人机B、地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A顺序，依次发送数据包；

在每次发射的数据包中，时隙号slot_number的值依次为0、1、2、3、4、5、6、7；

地面站C的节点是整个序列的开头，每16ms，就会开启一个时隙号slot_number＝0的数据包，每个节点接收到数据包时候，根据接收包的头协议中时隙号slot_number的值，确定是否轮到自己发数据，如果是，则立马发射数据包，如果不是，则根据时隙号slot_number值，计算自己应该等待多长时间后发送数据包；

整个时隙逻辑分为4个部分，第一无人机A的上行、第一无人机A的下行、第二无人机B的上行和第二无人机B的下行，前段4个时隙地面站C、第二无人机B、第一无人机A、第二无人机B对应的是第一无人机A的上行和下行，首先地面站C发送一包上行数据时隙号slot_number＝0，第二无人机B转发时隙号slot_number＝1，第一无人机A接收到第二无人机B的数据，完成上行过程，然后第一无人机A需要下行数据发出时隙号slot_number＝2，第二无人机B转发时隙号slot_number＝3，地面站C收到，完成了第一无人机A的数据下行；

后段4个时隙地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A对应的是第二无人机B的上行和下行，首先地面站C发送一包上行数据时隙号slot_number＝4，第一无人机A转发时隙号slot_number＝5，第二无人机B接收到第一无人机A的数据，完成上行过程，然后第二无人机B需要下行数据发出时隙号slot_number＝6，第一无人机A转发时隙号slot_number＝7，地面站C收到，完成了第二无人机B的数据下行；

在以上步骤中，每一次数据包发出时，时隙号slot_number值都是不一样的，如下列出一个时隙周期的数据包内容，其中body(20)表示这个数据包实际有效的数据，zero(26)表示填空的字节，checksum表示前面49字节的总和。

例如，第一无人机A的每16ms周期，数据包上行20字节，下行10字节；作为中继机的第二无人机B，每16ms周期，数据包上行15字节，下行30字节；

其中，上表中C指地面站C，A指第一无人机A，B指第二无人机B。

在以上步骤中，2ms的时候，地面站C发射完成数据包，此时，第二无人机B和第一无人机A可能都能收到数据；如果第一无人机A收到了数据，则立刻把数据包输出到第一无人机A的主控制模块，在接下来的4ms时刻，第一无人机A收到第二无人机B的转发数据，则认为是重复的数据，会丢弃而不发给第一无人机A的主控制模块；

另外在这一整个16ms的周期内，无线环境的不稳定性，决定了不可能完全保证每个节点，都能正确收到对应时隙号的数据包；当在8-10ms时候，地面站C在发送数据，此时如果恰恰有强干扰存在，导致第一无人机A和第二无人机B都无法接收到正确的数据，那么在10-12ms时候，第一无人机A就无法转发数据包，第二无人机B也就无法接收到；而到了12-14ms时候，第二无人机B根据之前6-8ms时候收到的数据包，计算出自己应该在此时可以发射数据包，因此即使前面8-12ms都没有任何数据包收到，但是也能准确知道此时轮到自己发射数据，然后继续发射下行数据包，恢复这个时隙周期的连续性。

该无线信号中继切换方法，第一无人机A和第二无人机B上的主控制模块均为嵌入式的微控单元MCU，例如stm32f407之类的微控单元MCU、或者能运行linux系统的像树莓派等高级系统。该第一无人机A和第二无人机B上的无线信号收发模块均为常见的各种频段的无线通信模块。例如2.4Ghz的无线通信模块，可以是nrf2401芯片，zigbee芯片、lora的sx1280芯片，也可以是其他433Mhz、840Mhz的无线芯片，例如sx1276、sx1279等。也可以是高级的软件定义无线电的收发器，例如hackrf、limesdr等平台。

另外，以芯片stm32f407和芯片sx1280的组合来说明，设计时，编写微控单元MCU的外设驱动程序、时钟、中断、IO、串口、spi等；以及编写控制sx1280的驱动程序，初始化、参数配置、发射数据、接收数据；最后，跟进上述无线数据协议，设计相关的主要逻辑程序，实现不同节点的逻辑程序不一样。实现第一无人机A和第二无人机B互为中继通讯，解决中心化的问题，即使作为中继的节点断电了，只要无人机和地面站仍能有信号，可快速切换到直通通道，中间的切换过程仅仅2ms，完全不影响无人机的通信操作。有中继节点的时候，则能保证冗余传输，使得信号更加稳定。

以上所述实施例只是为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，除了具体实施例中列举的情况外；凡依本发明之方法及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于无人机的无线信号中继切换方法，其特征在于，用于地面站C与至少两个的第一无人机A、第二无人机B之间的通讯，以及所有无人机之间的相互通讯，每个无人机均包含主控制模块、无线信号收发模块和收发天线；该无线信号中继切换方法包括以下步骤：

步骤S1，在地面站C处，接收地面站电脑或者遥控器的串口数据，通过数据收发模块和发射天线把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，跟进时隙周期，有序地发射出去；

步骤S2，在地面站C处，通过无线收发模块接收到第一无人机A、第二无人机B的数据时，跟进数据包的时隙号，判断是第一无人机A或作为中继机的第二无人机B的下行数据，把不同通道的下行数据，分别发给不同的串口；

步骤S3，作为中继机的第二无人机B，通过收发天线和无线信号收发模块接收地面站C、第一无人机A的数据并跟进时隙号，第二无人机B的主控制模块决定是转发数据还是把数据输出给飞行器主控制系统；同时接收飞行器主控制系统的串口输出数据，把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并在恰当的时隙号时机发射出去；

步骤S4，第一无人机A，通过收发天线和无线信号收发模块接收地面站C、作为中继机的第二无人机B的数据并跟进时隙号，第一无人机A的主控制模块决定是转发数据还是把数据输出给飞行器主控制系统；同时接收飞行器主控制系统的串口输出数据，把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并在恰当的时隙号时机发射出去；实现第一无人机A与第二无人机B相互中继，以使作为任务的无人机和所述地面站C切换连接至其它作为中继的无人机。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人机的无线信号中继切换方法，其特征在于，用于地面站C与第一无人机A、第二无人机B之间的通讯，以及第一无人机A与第二无人机B之间的相互通讯，地面站C与第一无人机A、第二无人机B之间采用两条数据通路，作为节点的第一无人机A与地面站C的上下行的数据通路，作为节点的第二无人机B到地面站C的上下行的数据通路，还包括以下步骤：

步骤S5，以8个数据包的时隙发送时间为一个周期，在这8个时隙里面，第一无人机A、第一无人机B和地面站C三个节点，依次按照地面站C、第二无人机B、第一无人机A、第二无人机B、地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A顺序发送数据包；

步骤S6，前4个时隙地面站C、第二无人机B、第一无人机A和第二无人机B保证第一无人机A的每个上下行数据包都能通过作为中继机的第二无人机B连接到地面站C；

步骤S7，后4个时隙地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A保证第二无人机B的每个上下行数据包，都能通过切换后作为中继机的第一无人机A连接到地面站C，实现第一无人机A与第二无人机B相互中继，以使作为任务的无人机和所述地面站C切换连接至其它作为中继的无人机。

3.根据权利要求2所述的一种用于无人机的无线信号中继切换方法，其特征在于，所述步骤S5至所述步骤S7中，还包括以下步骤：

首先定义无线信号带宽速率为200Kbps，对应实际字节速率为，200Kbps/8＝25KB，每50字节一个数据包，则一秒总的数据包数量为25KB/50＝500个，平均一个数据包的发送时间为2ms；

以8个数据包的时隙发送时间为一个周期，总共16ms，在这8个时隙里面，第一无人机A、第一无人机B和地面站C三个节点，依次按照地面站C、第二无人机B、第一无人机A、第二无人机B、地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A顺序发送数据包，实现第一无人机A与第二无人机B相互中继；

按如下定义数据协议，

第一无人机A、第一无人机B和地面站C三个节点的工作流程如下：

为了避免各个节点同时发射数据，而导致数据碰撞，各节点必须严格按照地面站C、第二无人机B、第一无人机A、第二无人机B、地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A顺序，依次发送数据包；

在每次发射的数据包中，时隙号slot_number的值依次为0、1、2、3、4、5、6、7；

地面站C的节点是整个序列的开头，每16ms，就会开启一个时隙号slot_number＝0的数据包，每个节点接收到数据包时候，根据接收包的头协议中时隙号的值，确定是否轮到自己发数据，如果是，则立马发射数据包，如果不是，则根据时隙号值，计算自己应该等待多长时间后发送数据包；

整个时隙逻辑分为4个部分，第一无人机A的上行、第一无人机A的下行、第二无人机B的上行和第二无人机B的下行，前段4个时隙地面站C、第二无人机B、第一无人机A、第二无人机B对应的是第一无人机A的上行和下行，首先地面站C发送一包上行数据时隙号slot_number＝0，第二无人机B转发时隙号slot_number＝1，第一无人机A接收到第二无人机B的数据，完成上行过程，然后第一无人机A需要下行数据发出时隙号slot_number＝2，第二无人机B转发时隙号slot_number＝3，地面站C收到，完成了第一无人机A的数据下行；

后段4个时隙地面站C、第一无人机A、第二无人机B和第一无人机A对应的是第二无人机B的上行和下行，首先地面站C发送一包上行数据时隙号slot_number＝4，第一无人机A转发时隙号slot_number＝5，第二无人机B接收到第一无人机A的数据，完成上行过程，然后第二无人机B需要下行数据发出时隙号slot_number＝6，第一无人机A转发时隙号slot_number＝7，地面站C收到，完成了第二无人机B的数据下行；

在以上步骤中，每一次数据包发出时，时隙号slot_number值都是不一样的，2ms的时候，地面站C发射完成数据包，此时，第二无人机B和第一无人机A可能都能收到数据；如果第一无人机A收到了数据，则立刻把数据包输出到第一无人机A的主控制模块，在接下来的4ms时刻，第一无人机A收到第二无人机B的转发数据，则认为是重复的数据，会丢弃而不发给第一无人机A的主控制模块；

另外在这一整个16ms的周期内，无线环境的不稳定性，决定了不可能完全保证每个节点，都能正确收到对应时隙号的数据包；当在8-10ms时候，地面站C在发送数据，此时如果恰恰有强干扰存在，导致第一无人机A和第二无人机B都无法接收到正确的数据，那么在10-12ms时候，第一无人机A就无法转发数据包，第二无人机B也就无法接收到；而到了12-14ms时候，第二无人机B根据之前6-8ms时候收到的数据包，计算出自己应该在此时可以发射数据包，因此即使前面8-12ms都没有任何数据包收到，但是也能准确知道此时轮到自己发射数据，然后继续发射下行数据包，恢复这个时隙周期的连续性。

4.根据权利要求1所述的一种用于无人机的无线信号中继切换方法，其特征在于，所述第一无人机A和所述第二无人机B上的主控制模块均为嵌入式的微控单元。

5.根据权利要求1所述的一种用于无人机的无线信号中继切换方法，其特征在于，所述第一无人机A和所述第二无人机B上的无线信号收发模块均为常见的各种频段的无线通信模块。

6.一种无人机控制系统，其特征在于，包括地面站C、第一无人机A和第二无人机B，地面站C与第一无人机A、第二无人机B之间的通讯，第一无人机A与第二无人机B之间的相互通讯，第一无人机A和第二无人机B均包含主控制模块、无线信号收发模块和收发天线；

所述地面站C包括接收天线、遥控器或电脑、数据收发模块、发射天线和电源系统，地面站C用于接收地面站电脑或者遥控器的串口数据，通过数据收发模块和发射天线把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并跟进时隙周期、有序地发射出去；所述地面站C通过接收天线和数据收发模块接收到第一无人机A、第二无人机B的数据和跟进数据包的时隙号，判断是第一无人机A或作为中继机的第二无人机B的下行数据，把不同通道的下行数据分别发给不同的串口来连接不同的电脑或者遥控显示器来显示无人机的飞行状态数据；

所述第二无人机B作为中继机，通过收发天线和无线信号收发模块接收地面站C、第一无人机A的数据并跟进时隙号，第二无人机B的主控制模块决定是转发数据还是把数据输出给飞行器主控制系统；所述第二无人机B同时接收飞行器主控制系统的串口输出数据，把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并在恰当的时隙号时机发射出去；

所述第一无人机A，用于通过收发天线和无线信号收发模块接收地面站C、作为中继机的第二无人机B的数据并跟进时隙号，第一无人机A的主控制模块决定是转发数据还是把数据输出给飞行器主控制系统；所述第一无人机A同时接收飞行器主控制系统的串口输出数据，把数据打包或拆分成适合无线数据中继协议传输的小数据包，并在恰当的时隙号时机发射出去，实现第一无人机A与第二无人机B相互中继。

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