一种短报文集中发送系统及发送方法
技术领域
本发明涉及无线通信的择优选择技术领域,尤其是涉及一种短报文集中发送系统及发送方法。
背景技术
北斗短报文是基于中国北斗二代、三代卫星导航系统的特点开发而来的,其同时具备定位与通讯功能,无需其他通信系统支持,即可实现北斗用户间的双向短报文通信。
在无人机群在远距离野外飞行作业时,通过自组网形成内部通信网络,由内部卫星短报文硬件组件实现定位信息的及时交互通信上报给地面控制站。
然而无人机群会经过不同的障碍物,障碍物或是建筑物遮挡,或是树木遮挡,或是地形结构遮挡,都有可能出现与卫星通信的中断现象,这在无人机控制中属于严重的通信故障问题,无人机群丢失了定位信息,轻则导致无人机群偏航,重则无人机坠毁,更严重的甚至会对地面的人或物品造成破坏。
因此如何解决无人机群在野外飞行时的定位信息稳定性的问题是亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决无人机群在飞行过程中由于遮挡物导致的北斗卫星定位信号获取故障导致的定位失败的技术问题,本发明提供一种短报文集中发送系统及发送方法。采用如下的技术方案:
一种短报文集中发送系统,包括配置在各个动态飞行装置的自组网短报文通信模块,所述自组网短报文通信模块包括自组网通信模块、中转选择组件、数据中转处理组件和北斗卫星短报文通信组件;
所述自组网通信模块通过中转选择组件与数据中转处理组件通信连接,自组网通信模块与地面控制站无线通信连接,所述数据中转处理组件与北斗卫星短报文通信组件通信连接,所述北斗卫星短报文通信组件与北斗卫星实现短报文通信;
配置在不同动态飞行装置的自组网短报文通信模块通过自组网通信模块实现自组网无线通信;
所述中转选择组件对每个动态飞行装置进行标号,判断每个动态飞行装置的自组网短报文通信模块与北斗卫星短报文通信组件的短报文通信结果,根据短报文通信结果确定对应标号动态飞行装置的自组网短报文通信模块与北斗卫星短报文通信组件实现短报文通信,并与地面控制站无线交互短报文通信数据。
通过上述技术方案,自组网通信模块实现各个动态飞行装置之间的无线通信和数据交互,同时与地面控制站交互定位信息和控制信号数据;
正常飞行情况下位于各个动态飞行装置地理中心位置的动态飞行装置上配置的北斗卫星短报文通信组件与北斗卫星实现短报文通信,获取定位信息,并将该定位信息通过数据中转处理组件处理后传输给自组网通信模块,自组网通信模块将该定位信息传输给地面控制站,便于地面控制站个工作人员根据定位信息来对各个动态飞行装置进行控制。
当各个动态飞行装置在飞经不同的障碍物,或在障碍物的影响下,导致地理中心位置的动态飞行装置上配置的北斗卫星短报文通信组件无法与北斗卫星实现短报文通信时,中转选择组件判断每个动态飞行装置的自组网短报文通信模块与北斗卫星短报文通信组件的短报文通信结果,并指定能与北斗卫星实现短报文通信,且物理位置距离原地理中心位置的动态飞行装置最近的动态飞行装置来代替进行北斗卫星短报文通信,避免了因为无法获取定位信息导致的安全风险。
可选的,所述动态飞行装置是无人机或空投物资。
通过上述技术方案,自组网短报文通信模块可以配置在无人机上,多个无人机组成无人机群,自组网短报文通信模块可以实现正常状态下与北斗卫星的短报文通信,以及与地面控制站的数据交互,通信干扰情况下也可快速地实现短报文通信的恢复。
自组网短报文通信模块还可以配置在空投物资上,一定区域的各个空投物资上配备自组网短报文通信模块,自组网短报文通信模块可以实现正常状态下与北斗卫星的短报文通信,以及与地面控制站的数据交互,当空投物资中部分处于建筑物内或者树木遮挡下时,会出现与卫星通信的中断,自组网短报文通信模块可快速地实现短报文通信的恢复。
可选的,所述自组网通信模块是CV5200远距离无线WIFI模组。
通过上述技术方案,CV5200远距离无线WIFI模组基于802.11无线通信标准,采用自身开发的LR-WiFi私有协议,具备ML,MRC,LDPC,MIMO-OFDM等高级无线技术,具有传输距离远、可组网、抗干扰性强、超高灵敏度的特点。特别适用于远距离,高速率的场合,比如无人机,安防监控,智慧建筑,智慧农业,机器人等。具有超长的传输距离,实测视距情况下超过6公里,保证在此距离下的实时传输。
可选的,所述数据中转处理组件是CF3310安全芯片。
通过上述技术方案,CF3310是基于RISC-V 32位高性能低功耗内核E20的安全微控制器,可实现数据交互过程中的加密和解密,提高自组网短报文通信模块中数据传输的安全性。
可选的,所述中转选择组件是数据流AI芯片CAISA。
通过上述技术方案,数据流AI芯片CAISA可以实现多个数据流的解析,进行逻辑判断,并根据判断结果做出预制指令程序的选择,响应速度快。
可选的,所述北斗卫星短报文通信组件是北斗短报文SoC芯片。
通过上述技术方案,北斗短报文SoC芯片实现芯片化地与北斗卫星实现短报文通信,大大缩小了原有通信装置的体积和能耗需求,集成度更高,响应速度更快。
可选的,相邻两个动态飞行装置的物理间距为10米-500米,最远两个动态飞行装置的距离不超过5千米。
通过上述技术方案,动态飞行装置之间按照10米-500米的距离等距飞行形成无线自组网,可以采用地理位置中心的动态飞行装置来进行集中短报文通信,实现集中控制,避免了因遮挡物或者干扰源导致的卫星定位失败带来的安全风险。
一种短报文集中发送方法,采用短报文集中发送系统实现短报文集中发送,具体方法是:
步骤1,对每个动态飞行装置标号,标号为Fi,i=0、1、2……N,位于地理位置中心的动态飞行装置标记为F0,Fi的i数字越大代表距离F0距离越远;
步骤2,正常短报文集中发送,F0上配置的北斗卫星短报文通信组件与北斗卫星实现短报文通信,并将短报文通信数据通过自组网通信模块与地面控制站无线交互;
步骤3,当F0上配置的北斗卫星短报文通信组件与北斗卫星短报文通信失败时,向中转选择组件反馈通信失败的信号,中转选择组件通过自组网通信模块向标号为F1到FX,的动态飞行装置发送指令,这部分动态飞行装置上配置的北斗卫星短报文通信组件向北斗卫星进行通信握手尝试,若有握手成功的动态飞行装置将握手成功信号反馈给F0上配置的中转选择组件,F0上配置的中转选择组件选择地理位置最近的与北斗卫星握手尝试成功的Fi作为新的F0代替原来的F0标号,并重新对每个动态飞行装置标号,标号为Fi,i=0、1、2……N,并用新的F0上配置的北斗卫星短报文通信组件与北斗卫星短报文通信,将短报文通信数据通过自组网通信模块与地面控制站无线交互;
步骤4,若F1到FX的动态飞行装置上配置的北斗卫星短报文通信组件均与北斗卫星进行通信握手尝试失败,则中转选择组件通过自组网通信模块向标号为F(X+1)到FY的动态飞行装置发送指令,并重复步骤3中与北斗卫星握手尝试的步骤,若通信握手尝试均失败,则中转选择组件通过自组网通信模块1向标号为F(Y+1)到FN的动态飞行装置发送指令,并重复步骤3;
步骤5,若所有动态飞行装置上配置的北斗卫星短报文通信组件均与北斗卫星进行通信握手尝试失败,则F0上配置的自组网通信模块将北斗卫星短报文通信组件最后与北斗卫星实现短报文通信获得的短报文通信数据与地面控制站无线交互。
通过上述技术方案,当障碍物或者其他干扰源导致F0上配置的北斗卫星短报文通信组件与北斗卫星实现短报文通信失败时,采用逐层向外进行通信尝试的方式来实现北斗卫星短报文通信的恢复,由距离原地理位置中心最近且具备卫星短报文通信条件的动态飞行装置代为与北斗卫星通信,并将短报文通信数据通过自组网通信模块与地面控制站无线交互,整个与北斗卫星通信恢复的时间大大缩短,一般不超过5秒钟,避免了因定位故障导致的安全风险;
极端情况下,动态飞行装置上配置的北斗卫星短报文通信组件均与北斗卫星进行通信握手尝试失败,即便不能恢复与北斗卫星,那么F0上配置的自组网通信模块将北斗卫星短报文通信组件最后与北斗卫星实现短报文通信获得的短报文通信数据与地面控制站无线交互,地面控制站按照最后一次定位位置进行人工预测控制,也能一定程度上避免了因定位故障导致的安全风险。
综上所述,本发明包括以下至少一种有益技术效果:
本发明能提供一种短报文集中发送系统及发送方法,能够实现无人机群或空投物资群的北斗卫星短报文通信和集中发送地面控制站,减少通信信道的占用;
当无人机群或空投物资群中的部分出现北斗短报文通信障碍时,快速地通过其他位置的无人机或空投物资上配置的自组网短报文通信模块实现与北斗卫星通信,并与地面控制站交互通信数据,避免了因定位故障导致的安全风险。
附图说明
图1是本发明通信连接原理示意图;
图2是本发明自组网短报文通信模块通信连接原理示意图;
图3是本发明动态飞行装置自组网示意图。
附图标记说明:1、自组网通信模块;2、中转选择组件;3、数据中转处理组件;4、北斗卫星短报文通信组件;100、自组网短报文通信模块;101、地面控制站。
具体实施方式
以下结合附图1-附图3对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例公开一种短报文集中发送系统及发送方法。
参照图1-图3,一种短报文集中发送系统,包括配置在各个动态飞行装置的自组网短报文通信模块100,自组网短报文通信模块100包括自组网通信模块1、中转选择组件2、数据中转处理组件3和北斗卫星短报文通信组件4;
自组网通信模块1通过中转选择组件2与数据中转处理组件3通信连接,自组网通信模块1与地面控制站101无线通信连接,数据中转处理组件3与北斗卫星短报文通信组件4通信连接,北斗卫星短报文通信组件4与北斗卫星实现短报文通信;
配置在不同动态飞行装置的自组网短报文通信模块100通过自组网通信模块1实现自组网无线通信;
中转选择组件2对每个动态飞行装置进行标号,判断每个动态飞行装置的自组网短报文通信模块100与北斗卫星短报文通信组件4的短报文通信结果,根据短报文通信结果确定对应标号动态飞行装置的自组网短报文通信模块100与北斗卫星短报文通信组件4实现短报文通信,并与地面控制站101无线交互短报文通信数据。
自组网通信模块1实现各个动态飞行装置之间的无线通信和数据交互,同时与地面控制站101交互定位信息和控制信号数据;
正常飞行情况下位于各个动态飞行装置地理中心位置的动态飞行装置上配置的北斗卫星短报文通信组件4与北斗卫星实现短报文通信,获取定位信息,并将该定位信息通过数据中转处理组件3处理后传输给自组网通信模块1,自组网通信模块1将该定位信息传输给地面控制站101,便于地面控制站101个工作人员根据定位信息来对各个动态飞行装置进行控制。
当各个动态飞行装置在飞经不同的障碍物,或在障碍物的影响下,导致地理中心位置的动态飞行装置上配置的北斗卫星短报文通信组件4无法与北斗卫星实现短报文通信时,中转选择组件2判断每个动态飞行装置的自组网短报文通信模块100与北斗卫星短报文通信组件4的短报文通信结果,并指定能与北斗卫星实现短报文通信,且物理位置距离原地理中心位置的动态飞行装置最近的动态飞行装置来代替进行北斗卫星短报文通信,避免了因为无法获取定位信息导致的安全风险。
动态飞行装置是无人机或空投物资。
自组网短报文通信模块100可以配置在无人机上,多个无人机组成无人机群,自组网短报文通信模块100可以实现正常状态下与北斗卫星的短报文通信,以及与地面控制站101的数据交互,通信干扰情况下也可快速地实现短报文通信的恢复。
自组网短报文通信模块100还可以配置在空投物资上,一定区域的各个空投物资上配备自组网短报文通信模块100,自组网短报文通信模块100可以实现正常状态下与北斗卫星的短报文通信,以及与地面控制站101的数据交互,当空投物资中部分处于建筑物内或者树木遮挡下时,会出现与卫星通信的中断,自组网短报文通信模块100可快速地实现短报文通信的恢复。
自组网通信模块1是CV5200远距离无线WIFI模组。
CV5200远距离无线WIFI模组基于802.11无线通信标准,采用自身开发的LR-WiFi私有协议,具备ML,MRC,LDPC,MIMO-OFDM等高级无线技术,具有传输距离远、可组网、抗干扰性强、超高灵敏度的特点。特别适用于远距离,高速率的场合,比如无人机,安防监控,智慧建筑,智慧农业,机器人等。具有超长的传输距离,实测视距情况下超过6公里,保证在此距离下的实时传输。
数据中转处理组件3是CF3310安全芯片。
CF3310是基于RISC-V 32位高性能低功耗内核E20的安全微控制器,可实现数据交互过程中的加密和解密,提高自组网短报文通信模块100中数据传输的安全性。
中转选择组件2是数据流AI芯片CAISA。
数据流AI芯片CAISA可以实现多个数据流的解析,进行逻辑判断,并根据判断结果做出预制指令程序的选择,响应速度快。
北斗卫星短报文通信组件4是北斗短报文SoC芯片。
北斗短报文SoC芯片实现芯片化地与北斗卫星实现短报文通信,大大缩小了原有通信装置的体积和能耗需求,集成度更高,响应速度更快。
相邻两个动态飞行装置的物理间距为10米-500米,最远两个动态飞行装置的距离不超过5千米。
动态飞行装置之间按照10米-500米的距离等距飞行形成无线自组网,可以采用地理位置中心的动态飞行装置来进行集中短报文通信,实现集中控制,避免了因遮挡物或者干扰源导致的卫星定位失败带来的安全风险。
一种短报文集中发送方法,采用短报文集中发送系统实现短报文集中发送,具体方法是:
步骤1,对每个动态飞行装置标号,标号为Fi,i=0、1、2……N,位于地理位置中心的动态飞行装置标记为F0,Fi的i数字越大代表距离F0距离越远;
步骤2,正常短报文集中发送,F0上配置的北斗卫星短报文通信组件4与北斗卫星实现短报文通信,并将短报文通信数据通过自组网通信模块1与地面控制站101无线交互;
步骤3,当F0上配置的北斗卫星短报文通信组件4与北斗卫星短报文通信失败时,向中转选择组件2反馈通信失败的信号,中转选择组件2通过自组网通信模块1向标号为F1到FX,的动态飞行装置发送指令,这部分动态飞行装置上配置的北斗卫星短报文通信组件4向北斗卫星进行通信握手尝试,若有握手成功的动态飞行装置将握手成功信号反馈给F0上配置的中转选择组件2,F0上配置的中转选择组件2选择地理位置最近的与北斗卫星握手尝试成功的Fi作为新的F0代替原来的F0标号,并重新对每个动态飞行装置标号,标号为Fi,i=0、1、2……N,并用新的F0上配置的北斗卫星短报文通信组件4与北斗卫星短报文通信,将短报文通信数据通过自组网通信模块1与地面控制站101无线交互;
步骤4,若F1到FX的动态飞行装置上配置的北斗卫星短报文通信组件4均与北斗卫星进行通信握手尝试失败,则中转选择组件2通过自组网通信模块1向标号为F(X+1)到FY的动态飞行装置发送指令,并重复步骤3中与北斗卫星握手尝试的步骤,若通信握手尝试均失败,则中转选择组件2通过自组网通信模块1向标号为F(Y+1)到FN的动态飞行装置发送指令,并重复步骤3;
步骤5,若所有动态飞行装置上配置的北斗卫星短报文通信组件4均与北斗卫星进行通信握手尝试失败,则F0上配置的自组网通信模块1将北斗卫星短报文通信组件4最后与北斗卫星实现短报文通信获得的短报文通信数据与地面控制站101无线交互。
当障碍物或者其他干扰源导致F0上配置的北斗卫星短报文通信组件4与北斗卫星实现短报文通信失败时,采用逐层向外进行通信尝试的方式来实现北斗卫星短报文通信的恢复,由距离原地理位置中心最近且具备卫星短报文通信条件的动态飞行装置代为与北斗卫星通信,并将短报文通信数据通过自组网通信模块1与地面控制站101无线交互,整个与北斗卫星通信恢复的时间大大缩短,一般不超过5秒钟,避免了因定位故障导致的安全风险。
极端情况下,动态飞行装置上配置的北斗卫星短报文通信组件均与北斗卫星进行通信握手尝试失败,即便不能恢复与北斗卫星,那么F0上配置的自组网通信模块将北斗卫星短报文通信组件最后与北斗卫星实现短报文通信获得的短报文通信数据与地面控制站无线交互,地面控制站按照最后一次定位位置进行人工预测控制,也能一定程度上避免了因定位故障导致的安全风险。
本发明实施例一种短报文集中发送系统及发送方法的实施原理为:
现有30架无人机组成无人机群,相邻两架无人机的间距为50米,从A区域出发到C区域;
刚开始时,位于无人机群地理中心位置的无人机标号F0,F0上配备的北斗短报文SoC芯片与北斗卫星实现短报文通信,实时更新定位数据,并在CF3310安全芯片解密后传输给CV5200远距离无线WIFI模组,CV5200远距离无线WIFI模组再传输给地面控制站101无线交互定位数据和控制信号;
当无人机群途径B区域山区时,与北斗卫星短报文通信的标号为F0的无人机上的北斗短报文SoC芯片出现与北斗卫星通信失败的现象,此时F0上配置的中数据流AI芯片CAISA通过CV5200远距离无线WIFI模组向标号为F1到F10的无人机发送指令,这部分无人机上配置的北斗短报文SoC芯片向北斗卫星进行通信握手尝试,若有握手成功的无人机将握手成功信号反馈给F0上配置的数据流AI芯片CAISA,数据流AI芯片CAISA判定原标号为F6的无人机是地理位置与F0无人机最近,且能与北斗卫星实现短报文通信,则指定标号为F6的无人机作为新的F0代替原来的F0标号,并重新对每个无人机按照距离远近标号,标号为Fi,i=0、1、2……N,并用新的F0上配置的北斗短报文SoC芯片与北斗卫星短报文通信,将短报文通信数据通过CV5200远距离无线WIFI模组与地面控制站101无线交互,整个与北斗卫星的短报文通信恢复时间为2秒,避免了因定位信号丢失导致的飞行安全风险。
以上均为本发明的较佳实施例,并非以此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。