CN114584818A - 一种无人机机载装置、数据传输方法、设备和介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种无人机机载装置，包括：串转网模块，用于将多路串口数据转换为第一网口数据与地面站进行数据传输，以及将地面站输出指令通过端口识别以及地址识别后转换为对应的串口数据输出至飞管计算机；视频转换模块，用于获取视频数据并按照预设的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，或者，根据实时更新的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，根据所述第二网口数据指定的目的地址和目的端口与对应终端进行视频数据传输；本发明在满足无人机空间及重量限制的前提下，保障数据转换以及视频传输的有效性，操作简单便捷。

Description

一种无人机机载装置、数据传输方法、设备和介质
技术领域
本发明涉及无人机应用领域，尤其涉及一种无人机机载装置、方法、设备和介质。
背景技术
随着集群无人机的快速发展，集群应用需求已经日益增多，但是市面上大部分自组网设备主要功能为实现集群组网和通信数据传输，主要通信接口为TCPIP，无法传输高清视频传输和飞控的协议数据的直接转发。
针对该问题，现有手段常采用单独的数据转换模块、视频压缩设备、交换机等设备来实现，但是目前市面的串口转网口、交换机以及视频压缩设备多数接口不满足无人机震动的要求，无法直接应用于无人机，且增加多个设备也无法满足轻小型无人机的重量和控件的限制。
发明内容
鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种无人机机载装置、方法、设备和介质，主要解决无人机重量及空间需求的同时，保障数据的传输效率。
为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。
一种无人机机载装置，包括：
串转网模块，用于将多路串口数据转换为第一网口数据与地面站进行数据传输，以及将地面站输出指令通过端口识别以及地址识别后转换为对应的串口数据输出至飞管计算机；
视频转换模块，用于获取视频数据并按照预设的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，或者，根据实时更新的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，根据所述第二网口数据指定的目的地址和目的端口与对应终端进行视频数据传输。
可选地，所述地面站输出的指令包括单机控制指令和集群控制指令；所述串转网模块通过两个串口与所述飞管计算机进行串口数据传输，其中一个串口传输所述单机控制指令，另一个串口传输所述集群控制指令。
可选地，所述视频转换模块在接收到视频数据后，判断所述视频数据是否有效；若所述视频数据有效，则根据视频压缩参数将所述视频数据转换为所述第二网口数据，其中，所述视频压缩参数包括：视频编码格式、压缩码率、帧率以及分辨率、视频输出目的地址、视频输出目的端口。
可选地，所述第一网口数据包括单机数据和集群组网数据，所述串转网模块为所述单机数据分配两个第一组播地址，所述串转网模块为所述集群组网数据分配两个第二组播地址；所述第一组播地址和所述第二组播地址中分别记录所述地面站的一个或多个主机的地址。
可选地，所述网口数据包括UDP数据包。
可选地，所述视频转换模块通过网口获取视频压缩参数配置文件，解析获取对应的视频压缩参数，完成视频压缩参数的实时更新，并进行视频输出控制。
可选地，所述串转网模块和所述视频转换模块提供对外接口，所述对外接口包括：航插和标准SDI射频接口。
一种数据传输方法，包括：
将多路串口数据转换为第一网口数据与地面站进行数据传输，以及将地面站输出指令通过端口识别以及地址识别后转换为对应的串口数据输出至飞管计算机；
获取视频数据并按照预设的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，或者，根据实时更新的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，根据所述第二网口数据指定的目的地址和目的端口与对应终端进行视频数据传输。
一种设备，包括：
一个或多个处理器；和
其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当所述一个或多个处理器执行时，使得所述设备执行所述的无人机机载方法。
一种机器可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得设备执行所述的无人机机载方法。
如上所述，本发明一种无人机机载装置、数据传输方法、设备和介质，具有以下有益效果。
通过串转网模块实现串口数据与网口数据之间的转换，保障地面站与无人机之间的高效数据传输；通过视频转换模块将视频数据转换为网口数据，根据书品压缩参数对网口数据进行压缩后传输，有效解决无人机组网带宽受限，无法有效传输视频数据的问题。
附图说明
图1为本发明一实施例中无人机机载装置的结构示意图。
图2为本发明一实施例中数据传输方法的流程示意图。
图3为本发明一实施例中设备的结构示意图。
图4为本发明另一实施例中设备的结构示意图。
图5为本发明一实施例中无人机机载装置的连接简图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，本发明提供一种无人机机载装置，包括：
串转网模块，用于将多路串口数据转换为第一网口数据与地面站进行数据传输，以及将地面站输出指令通过端口识别以及地址识别后转换为对应的串口数据输出至飞管计算机；
视频转换模块，用于获取视频数据并按照预设的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，或者，根据实时更新的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，根据所述第二网口数据指定的目的地址和目的端口与对应终端进行视频数据传输。
在一实施例中，无人机机载装置的结构示意图如图1所示，串转网模块可采用串转网芯片，视频转换模块可采用FPGA等处理器单元，串转网模块和视频转换模块通过电源供电。装置安装固定在无人机机身上，并提供对外接口。对外接口包括：航插、标准SDI射频接口等，保障装置与无人机连接稳固可靠，满足无人机震动要求。
在一实施例中，无人机机载装置的连接简图如图5所示，该无人机记载装置通过两个串口与无人机的飞管计算机进行串口数据传输。串转网模块可将无人机的多路串口转换为网口数据，地面站发送的遥控、遥测、组网信息等数据也可通过串转网模块转换为对应的串口数据发送给无人机的飞管计算机。具体地，网口数据可采用TCP/IP网络传输模型，地面站通过UDP协议打包数据发送给串转网模块后，串转网模块通过UDP端口号和地址识别获取UDP数据包中的指令。其中，地面站发送的指令可包括单机控制指令和集群控制指令。单机控制指令转换为串口数据后可通过串口A传输至飞管计算机，集群控制指令转换为串口数据后可通过串口B传输至飞管计算机。将单机控制指令和集群控制指令分串口传输有利于无人机进行数据识别，降低飞管计算机识别数据的资源消耗。飞管计算机也可将本机的遥控指令通过串口A发送给串转网模块，串转网模块将串口数据转换为网口数据，可通过UDP发送给自组网设备转发至地面站进行指令显示和解析。飞管计算机也可将其他组网的无人机的指令通过串口B发送给串转网模块，转换为对应的网口数据后发送给地面站。
在一实施例中，串口可采用RS422等，将串口接收的数据通过UDP协议转换为UDP数据包，并为单机遥控和遥测数据分配两个UDP组播地址，组播地址中记录了一个或多个地面站的主机地址。将串口数据转换为UDP数据包后，通过组播的方式向组播地址内的各主机地址均发送网口数据。地面站的主机可随时加入或退出UDP组播地址。分配两个UDP组播地址，一个UDP组播地址用于接收上行数据，一个UDP组播地址用于传输下行数据，将上行数据和下行数据进行有效区分，保障数据传输效率。同样地，也可为集群组网数据分配两个UDP组播地址，将单机串口数据和集群组网数据对应的网口数据通过组播的方式与地面站对应主机端口进行传输。不同地面站主机可加入对应的组播地址，实现有效的数据传输管理，分别分配单机和集群数据的UDP组播地址，可以将集群和单机的数据更加清晰地区分开，便于地面站进行数据识别。
在一实施例中，视频转换模块可将SDI视频数据转换为TCP/IP数据，示例性地，可将视频数据转换为UDP数据包与地面站进行数据传输。视频数据转换为UDP数据包后，根据视频压缩参数对UDP数据包中的数据进行压缩。进一步地，可通过程控接口进行视频压缩参数设置。其中，视频压缩参数包括：视频输出格式、压缩协议、压缩码率和帧率、视频输出目的地址、视频输出端口号等。当视无人机系统上电后，视频源将SDI视频数据发送给视频转换模块，视频转换模块通过SDP数据协议识别视频源输出数据是否有效，如果有效，则通过预先设置的压缩格式(如H.264或H.265等)、码率、帧率、分辨率进行压缩；将压缩后的数据发送至预先设置好的视频目的地址和目的端口，然后通过网口进行传输后解压缩即可还原视频。
在一实施例中，可通过程控接口更改视频编码格式、压缩码率、帧率、分辨率、视频输出目的地址和端口号等视频压缩参数，并生成配置文件，将配置文件打包成UDP数据包发送给视频转换模块的网口，用于实时更新视频转换模块中的视频压缩参数。当无人机集群飞行时环境复杂，无人机带宽受限无法满足预设视频传输的带宽要求时，通过远程发送遥控指令将视频编码格式、压缩码率、帧率、分辨率、视频输出目的地址和端口号等数据发送到设备，设备在寄存器内部进行设置参数的更改从而实现预设的视频压缩功能。进一步地，可通过程控接口远程控制视频数据是否传输等。通过配置文件可对输出视频分辨率、码率、帧率进行实时配置，通过配置工具写入配置文件便可完成建议配置，具体配置工具可根据实际应用需求进行选择，这里不作限制。
请参阅图2，本实施例中提供了一种无人机机载方法，用于执行前述装置实施例中所述的无人机机载装置。由于系统实施例的技术原理与前述方法实施例的技术原理相似，因而不再对同样的技术细节做重复性赘述。
在一实施例中，数据传输方法，包括：
步骤S01，将多路串口数据转换为第一网口数据与地面站进行数据传输，以及将地面站输出指令通过端口识别以及地址识别后转换为对应的串口数据输出至飞管计算机；
步骤S02，获取视频数据并按照预设的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，或者，根据实时更新的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，根据所述第二网口数据指定的目的地址和目的端口与对应终端进行视频数据传输。
本申请实施例还提供了一种设备，该设备可以包括：一个或多个处理器；和其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述设备执行图2所述的方法。在实际应用中，该设备可以作为终端设备，也可以作为服务器，终端设备的例子可以包括：智能手机、平板电脑、电子书阅读器、MP3(动态影像专家压缩标准语音层面3，Moving Picture Experts Group Audio Layer III)播放器、MP4(动态影像专家压缩标准语音层面4，Moving Picture Experts Group Audio Layer IV)播放器、膝上型便携计算机、车载电脑、台式计算机、机顶盒、智能电视机、可穿戴设备等等，本申请实施例对于具体的设备不加以限制。
本申请实施例还提供了一种非易失性可读存储介质，该存储介质中存储有一个或多个模块(programs)，该一个或多个模块被应用在设备时，可以使得该设备执行本申请实施例的图2中数据传输方法所包含步骤的指令(instructions)。
图3为本申请一实施例提供的终端设备的硬件结构示意图。如图所示，该终端设备可以包括：输入设备1100、第一处理器1101、输出设备1102、第一存储器1103和至少一个通信总线1104。通信总线1104用于实现元件之间的通信连接。第一存储器1103可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储NVM，例如至少一个磁盘存储器，第一存储器1103中可以存储各种程序，用于完成各种处理功能以及实现本实施例的方法步骤。
可选的，上述第一处理器1101例如可以为中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，该处理器1101通过有线或无线连接耦合到上述输入设备1100和输出设备1102。
可选的，上述输入设备1100可以包括多种输入设备，例如可以包括面向用户的用户接口、面向设备的设备接口、软件的可编程接口、摄像头、传感器中至少一种。可选的，该面向设备的设备接口可以是用于设备与设备之间进行数据传输的有线接口、还可以是用于设备与设备之间进行数据传输的硬件插入接口(例如USB接口、串口等)；可选的，该面向用户的用户接口例如可以是面向用户的控制按键、用于接收语音输入的语音输入设备以及用户接收用户触摸输入的触摸感知设备(例如具有触摸感应功能的触摸屏、触控板等)；可选的，上述软件的可编程接口例如可以是供用户编辑或者修改程序的入口，例如芯片的输入引脚接口或者输入接口等；输出设备1102可以包括显示器、音响等输出设备。
在本实施例中，该终端设备的处理器包括用于执行各设备中语音识别装置各模块的功能，具体功能和技术效果参照上述实施例即可，此处不再赘述。
图4为本申请的另一个实施例提供的终端设备的硬件结构示意图。图4是对图3在实现过程中的一个具体的实施例。如图所示，本实施例的终端设备可以包括第二处理器1201以及第二存储器1202。
第二处理器1201执行第二存储器1202所存放的计算机程序代码，实现上述实施例中图2所述方法。
第二存储器1202被配置为存储各种类型的数据以支持在终端设备的操作。这些数据的示例包括用于在终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，例如消息，图片，视频等。第二存储器1202可能包含随机存取存储器(random access memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
可选地，第一处理器1201设置在处理组件1200中。该终端设备还可以包括：通信组件1203，电源组件1204，多媒体组件1205，音频组件1206，输入/输出接口1207和/或传感器组件1208。终端设备具体所包含的组件等依据实际需求设定，本实施例对此不作限定。
处理组件1200通常控制终端设备的整体操作。处理组件1200可以包括一个或多个第二处理器1201来执行指令，以完成上述图2所示方法的全部或部分步骤。此外，处理组件1200可以包括一个或多个模块，便于处理组件1200和其他组件之间的交互。例如，处理组件1200可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件1205和处理组件1200之间的交互。
电源组件1204为终端设备的各种组件提供电力。电源组件1204可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为终端设备生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件1205包括在终端设备和用户之间的提供一个输出接口的显示屏。在一些实施例中，显示屏可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果显示屏包括触摸面板，显示屏可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。
音频组件1206被配置为输出和/或输入语音信号。例如，音频组件1206包括一个麦克风(MIC)，当终端设备处于操作模式，如语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部语音信号。所接收的语音信号可以被进一步存储在第二存储器1202或经由通信组件1203发送。在一些实施例中，音频组件1206还包括一个扬声器，用于输出语音信号。
输入/输出接口1207为处理组件1200和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件1208包括一个或多个传感器，用于为终端设备提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件1208可以检测到终端设备的打开/关闭状态，组件的相对定位，用户与终端设备接触的存在或不存在。传感器组件1208可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在，包括检测用户与终端设备间的距离。在一些实施例中，该传感器组件1208还可以包括摄像头等。
通信组件1203被配置为便于终端设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。终端设备可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个实施例中，该终端设备中可以包括SIM卡插槽，该SIM卡插槽用于插入SIM卡，使得终端设备可以登录GPRS网络，通过互联网与服务器建立通信。
由上可知，在图4实施例中所涉及的通信组件1203、音频组件1206以及输入/输出接口1207、传感器组件1208均可以作为图3实施例中的输入设备的实现方式。
综上所述，本发明一种无人机机载装置、数据传输方法、设备和介质，装置可一体化集成在无人机上，且提供对外接口(如航插、标准SDI射频接口等)，连接稳固可靠，可满足无人机振动的要求；支持视频压缩格式、输出网络地址及端口、分辨率、帧率、码率等可配置，可满足无人机集群过程中远程更改视频压缩的要求，操作简单、构造简易。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种无人机机载装置，其特征在于，包括：
串转网模块，用于将多路串口数据转换为第一网口数据与地面站进行数据传输，以及将地面站输出指令通过端口识别以及地址识别后转换为对应的串口数据输出至飞管计算机；
视频转换模块，用于获取视频数据并按照预设的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，或者，根据实时更新的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，根据所述第二网口数据指定的目的地址和目的端口与对应终端进行视频数据传输。
2.根据权利要求1所述的无人机机载装置，其特征在于，所述地面站输出的指令包括单机控制指令和集群控制指令；所述串转网模块通过两个串口与所述飞管计算机进行串口数据传输，其中一个串口传输所述单机控制指令，另一个串口传输所述集群控制指令。
3.根据权利要求1所述的无人机机载装置，其特征在于，所述视频转换模块在接收到视频数据后，判断所述视频数据是否有效；若所述视频数据有效，则根据视频压缩参数将所述视频数据转换为所述第二网口数据，其中，所述视频压缩参数包括：视频编码格式、压缩码率、帧率以及分辨率、视频输出目的地址、视频输出目的端口。
4.根据权利要求1所述的无人机机载装置，其特征在于，所述第一网口数据包括单机数据和集群组网数据，所述串转网模块为所述单机数据分配两个第一组播地址，所述串转网模块为所述集群组网数据分配两个第二组播地址；所述第一组播地址和所述第二组播地址中分别记录所述地面站的一个或多个主机的地址。
5.根据权利要求1所述的无人机机载装置，其特征在于，所述网口数据包括UDP数据包。
6.根据权利要求1所述的无人机机载装置，其特征在于，所述视频转换模块通过网口获取视频压缩参数配置文件，解析获取对应的视频压缩参数，完成视频压缩参数的实时更新，并进行视频输出控制。
7.根据权利要求1所述的无人机机载装置，其特征在于，所述串转网模块和所述视频转换模块提供对外接口，所述对外接口包括：航插和标准SDI射频接口。
8.一种利用权利要求1-7任一所述的无人机机载装置的数据传输方法，其特征在于，包括：
将多路串口数据转换为第一网口数据与地面站进行数据传输，以及将地面站输出指令通过端口识别以及地址识别后转换为对应的串口数据输出至飞管计算机；
获取视频数据并按照预设的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，或者，根据实时更新的视频压缩参数将所述视频数据转换为第二网口数据，根据所述第二网口数据指定的目的地址和目的端口与对应终端进行视频数据传输。
9.一种设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；和
其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当所述一个或多个处理器执行时，使得所述设备执行如权利要求8所述的方法。
10.一种机器可读介质，其特征在于，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得设备执行如权利要求8所述的方法。
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