CN115734193A - 一种水上无人艇多网融合通信方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水上无人艇多网融合通信方法及系统，所述系统包括：无人艇、低轨卫星、高轨卫星、指挥中心，无人艇搭载第一5G通信终端和高低轨多模卫星通信终端，指挥中心配备了第二5G通信终端和高低轨卫星通信的信关站，无人艇搭载的第一5G通信终端通过5G通信网络和所述第二5G通信终端进行通信，高低轨多模卫星通信终端通过低轨卫星和高轨卫星与高低轨卫星通信的信关站进行通信。本发明给无人艇配备第一5G通信终端和高低轨多模卫星通信终端,多种通信方式的控制模块安装在无人艇上，从数据传输速率以及数据传输链路的可靠性等多方面因素考虑，无人艇与指挥中心之间通过5G、低轨卫星互联网和北斗短报文等多种通信方式进行通信。

Description

一种水上无人艇多网融合通信方法及系统

技术领域

本发明涉及水上无人艇的通信方法技术领域，尤其涉及一种水上无人艇多网融合通信方法及系统。

背景技术

由于海洋环境日益复杂、对抗性日益增强、作业任务日益多样，智能无人艇已逐渐成为海洋作业的主要承担者；无人艇智能工作的发展是一个循序渐进的过程，通过远程控制系统支持的远程遥控为其研究发展的必经之路，同时在无人艇发展成熟后的日常运营过程中，也需通过远程控制系统对其进行远程实时监测和必要的遥控驾驶；无人艇和远程控制系统之间需要有无时不在、紧密的联系，通信的中断，意味着无人艇如断线风筝一样，可能从此失联。某种意义上说，可靠通信的范围，就是无人艇执行各种任务的最大范围。现有无人艇的通信距离比较近，使得无人艇执行任务的范围非常有限，主要集中在近海域，对于中远海域鞭长莫及。现有的一些涉及远程通信如卫星通信的专利大都是关于如何打通地面互联网与卫星互联网的技术专利，而对于多种通信方式如何同时应用于智能无人艇、如何实现智能切换几乎没有涉猎。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种水上无人艇多网融合通信方法及系统。

第一方面，本发明实施例提供一种水上无人艇多网融合通信系统，包括：无人艇、低轨卫星、高轨卫星、指挥中心，所述无人艇搭载第一5G通信终端和高低轨多模卫星通信终端，指挥中心配备了第二5G通信终端和高低轨卫星通信的信关站，所述无人艇搭载的第一5G通信终端通过5G通信网络和所述第二5G通信终端进行通信，所述高低轨多模卫星通信终端通过所述低轨卫星和高轨卫星与所述高低轨卫星通信的信关站进行通信。

在一些实施例中，所述高低轨多模卫星通信终端包括低轨卫星通信模块和高轨卫星通信模块；高低轨多模卫星通信终端的具体通信方式由应用单元来统一控制，如果采用低轨通信方式，则调用低轨卫星通信模块的天线射频和基带单元进行通信，如果采用高轨通信方式，则调用高轨通信模块的天线射频和基带单元进行通信。

第二方面，本发明实施例提供一种水上无人艇多网融合通信方法，应用于第一方面所述的水上无人艇多网融合通信系统，包括：

默认使用5G通信网络；

第一5G通信终端判断当前无人艇的5G通信网络是否可用；若当前5G通信网络可用，则继续使用5G通信网络；

若当前5G通信网络不可用，无人艇的低轨卫星通信模块和高轨卫星通信模块同时向指挥中心发送请求指令；

若无人艇的低轨卫星通信模块在设定的第一时间段内收到低轨卫星通信的确认指令，则将当前网络切换为低轨卫星通信；

若无人艇的低轨卫星通信模块在设定的第一时间段内未收到低轨卫星通信的确认指令，且在设定的第二时间段内收到高轨卫星通信的确认指令，则将当前网络切换为高轨卫星通信。

在一些实施例中，若无人艇的低轨卫星通信模块在第一时间段内未收到低轨卫星通信的确认指令，且第二时间段内收到高轨卫星通信的确认指令，则将当前网络切换为高轨卫星通信之后，还包括：

第一5G通信终端判断无人艇的当前5G通信网络是否可用；若当前5G通信网络可用，则将当前网络切换为5G通信网络；

若当前5G通信网络不可用，无人艇的低轨卫星通信模块判断无人艇的当前低轨卫星通信是否可用；若当前低轨卫星通信可用，则将当前网络切换为低轨卫星通信；若当前低轨卫星通信不可用，则继续使用高轨卫星通信。

在一些实施例中，若5G通信网络不可用，当前低轨卫星通信可用，则将当前网络切换为低轨卫星通信之后，还包括：

第一5G通信终端判断无人艇的当前5G通信网络是否可用；若当前5G通信网络可用，则将当前网络切换为5G通信网络；

若当前5G通信网络不可用，无人艇的低轨卫星通信模块判断无人艇的当前低轨卫星通信是否可用；若当前低轨卫星通信可用，则继续使用低轨卫星通信；若当前低轨卫星通信不可用，则将当前网络切换为高轨卫星通信。

在一些实施例中，所述方法还包括：

当第一5G通信终端预设第三时间段内还未收到5G网络的信号时，则可判断为5G网络已不可用，尝试切换为卫星通信；所述预设第二时间段大于所述预设第一时间段大于所述预设第三时间段。

第三方面，本发明实施例提供一种水上无人艇多网融合通信方法，其特征在于，应用于第一方面所述的水上无人艇多网融合通信系统，包括：

若当前5G通信网络不可用时，低轨卫星通信模块向低轨卫星通信的信关站发送请求指令；

低轨卫星通信的信关站接收到无人艇的低轨卫星通信模块发送的请求指令时,低轨卫星通信的信关站如果能正确解调指令信号，并且满足系统所设计的网络切换条件的情况下，向低轨卫星通信模块发送确认指令；

低轨卫星通信模块成功收到低轨信关站的确认指令后，确定低轨卫星通信可用。

在一些实施例中，所述网络切换条件是通信网络的带宽满足预设第一要求，预设第一要求包括：

5G网络带宽若能达到几百Mbps，默认选用5G网络通信；

当5G通信带宽不足kbps级别，低轨卫星通信带宽满足kbps级别时选用低轨卫星通信。

第四方面，本发明实施例还提供一种水上无人艇多网融合通信方法，应用于第一方面所述的水上无人艇多网融合通信系统，包括：

若当前5G通信网络不可用时，高轨卫星通信模块发送向高轨卫星通信的信关站发送请求指令；

高轨卫星通信的信关站接收到无人艇的高轨卫星通信模块发送的请求指令时,高轨卫星通信的信关站如果能正确解调指令信号，并且满足系统所设计的网络切换条件的情况下，向高轨卫星通信模块发送确认指令；

高轨卫星通信模块成功收到高轨信关站的确认指令后，确定高轨卫星通信可用。

在一些实施例中，所述网络切换条件是通信网络的带宽满足预设第二要求，预设第二要求包括：

5G网络带宽若能达到几百Mbps，默认选用5G网络通信；

当5G网络和低轨通信带宽均不能满足kbps级别时，选用高轨卫星通信。

本发明公开了一种水上无人艇多网融合通信方法，给无人艇配备第一5G通信终端和高低轨多模卫星通信终端,即搭载5G、低轨卫星互联网和北斗短报文等多种通信方式，多种通信方式的控制模块安装在无人艇上，从数据传输速率以及数据传输链路的可靠性等多方面因素考虑，无人艇与指挥中心之间通过5G、低轨卫星互联网和北斗短报文等多种通信方式进行通信。

附图说明

图1为本发明实施例提供的水上无人艇多网融合通信系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的水上无人艇多网融合通信方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的水上无人艇多网融合通信方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的水上无人艇多网融合通信方法的另一流程图；

图5为本发明实施例提供的水上无人艇多网融合通信方法的总流程图。

具体实施方式

在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例，但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被理解为限于本文阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本发明透彻且完整，并将使本领域技术人员充分理解本发明的范围。

在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的各特征可相互组合。

如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。

在本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本发明。本发明所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由......制成”时，制定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。

除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被理解为具有与其在相关技术以及本发明的背景下的含义一致的含义，且将不理解为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。

为了解决无人艇在中远海域无法与指挥系统实时通信的问题,本发明实施例提供一种水上无人艇多网融合通信方法及系统。为使本领域的技术人员更好的理解技术方案，下面结合附图对本发明提供的一种水上无人艇多网融合通信方法及系统进行详细描述。

第一方面，如图1所示，本发明实施例提供一种水上无人艇多网融合通信系统，包括：无人艇1、低轨卫星2、高轨卫星3、指挥中心4，所述无人艇1搭载第一5G通信终端和高低轨多模卫星通信终端，指挥中心4配备了第二5G通信终端和高低轨卫星通信的信关站，所述无人艇1搭载的第一5G通信终端通过5G通信网络和所述第二5G通信终端进行通信，所述高低轨多模卫星通信终端通过所述低轨卫星和高轨卫星与所述高低轨卫星通信的信关站进行通信。

无人艇的航行区域不固定，行驶路线和位置会随任务的不同而随时发生变化。本发明公开了一种水上无人艇多网融合通信方法，给无人艇配备第一5G通信终端和高低轨多模卫星通信终端,即搭载5G、低轨卫星互联网和北斗短报文等多种通信方式，多种通信方式的控制模块安装在无人艇上，从数据传输速率以及数据传输链路的可靠性等多方面因素考虑，无人艇在与指挥中心进行信息交互时优先使用5G通信，低轨卫星互联网和北斗短报文等卫星通信作为应急辅助，在5G信号丢失或是5G信号不稳定的情况下使用。

在一些实施例中，所述高低轨多模卫星通信终端包括低轨卫星通信模块和高轨卫星通信模块；高低轨多模卫星通信终端的具体通信方式由应用单元来统一控制，如果采用低轨通信方式，则调用低轨卫星通信模块的天线射频和基带单元进行通信，如果采用高轨通信方式，则调用高轨通信模块的天线射频和基带单元进行通信。

第二方面，如图2、图5所示，本发明实施例提供一种水上无人艇多网融合通信方法，应用于第一方面所述的水上无人艇多网融合通信系统，包括：

步骤S101，默认使用5G通信网络；

步骤S102，第一5G通信终端判断当前无人艇的5G通信网络是否可用；

若当前5G通信网络可用，则执行步骤S103，继续使用5G通信网络；

若当前5G通信网络不可用，则执行步骤S104，无人艇的低轨卫星通信模块和高轨卫星通信模块同时向指挥中心发送请求指令；

步骤S105，若无人艇的低轨卫星通信模块在设定的第一时间段内收到低轨卫星通信的确认指令，则将当前网络切换为低轨卫星通信；

步骤S106，若无人艇的低轨卫星通信模块在设定的第一时间段内未收到低轨卫星通信的确认指令，且在设定的第二时间段内收到高轨卫星通信的确认指令，则将当前网络切换为高轨卫星通信。

本发明实施例中，水上无人艇多网融合通信方法主要包括三个步骤：网络发现、切换判断和切换执行。网络发现主要是用于发现当前无人艇的航行区域所覆盖的通信网络。切换判断主要是无人艇根据系统所设计的网络切换条件，比如通信网络的带宽、延时和成本等来判断当前系统是否需要切换通信网络(在图3、图4所示的实施例中论述)。切换执行是指无人艇从原本的通信链路切换至当前航行区域最优通信链路的过程。

在一些实施例中，若无人艇的低轨卫星通信模块在第一时间段内未收到低轨卫星通信的确认指令，且在第二时间段内收到高轨卫星通信的确认指令，则将当前网络切换为高轨卫星通信(步骤S106)之后，还包括：

第一5G通信终端判断无人艇的当前5G通信网络是否可用；若当前5G通信网络可用，则将当前网络切换为5G通信网络；

若当前5G通信网络不可用，无人艇的低轨卫星通信模块判断无人艇的当前低轨卫星通信是否可用；若当前低轨卫星通信可用，则将当前网络切换为低轨卫星通信；若当前低轨卫星通信不可用，则继续使用高轨卫星通信。

在一些实施例中，若5G通信网络不可用，当前低轨卫星通信可用，则将当前网络切换为低轨卫星通信之后，还包括：

第一5G通信终端判断无人艇的当前5G通信网络是否可用；若当前5G通信网络可用，则将当前网络切换为5G通信网络；

若当前5G通信网络不可用，无人艇的低轨卫星通信模块判断无人艇的当前低轨卫星通信是否可用；若当前低轨卫星通信可用，则继续使用低轨卫星通信；若当前低轨卫星通信不可用，则将当前网络切换为高轨卫星通信。

在一些实施例中，所述方法还包括：

当第一5G通信终端预设第一时间段内还未收到5G网络的信号时，则可判断为5G网络已不可用，尝试切换为卫星通信；

当低轨卫星通信模块预设第二时间段内还未收到低轨卫星通信的信关站的反馈信号时，则可认为低轨卫星通信不可用，尝试切换为高轨卫星通信；

当高轨卫星通信模块预设第三时间段内还未收到高轨卫星通信的信关站的反馈信号时，则可认为高轨卫星通信不可用；所述预设第三时间段大于所述预设第二时间段大于所述预设第一时间段。

本发明实施例中，5G网络的通信延迟小，仅为毫秒级，当预设时间段内还未收到5G网络的信号时，则可判断为5G网络已不可用，尝试切换为卫星通信。低轨卫星通信的延迟比5G大，一般为几十毫秒级，当低轨卫星通信模块第一时间段内还未收到低轨卫星通信的信关站的反馈信号时，则可认为低轨卫星通信不可用，尝试切换为高轨卫星通信。高轨卫星通信的延迟最大，一般为几百毫秒级，当高轨卫星通信模块第二时间段内还未收到高轨卫星通信的信关站的反馈信号时，则可认为高轨卫星通信不可用。

第三方面，如图3、图5所示，本发明实施例提供一种水上无人艇多网融合通信方法，其特征在于，应用于第一方面所述的水上无人艇多网融合通信系统，包括：

步骤S201，若当前5G通信网络不可用时，低轨卫星通信模块向低轨卫星通信的信关站发送请求指令；

步骤S202，低轨卫星通信的信关站接收到无人艇的低轨卫星通信模块发送的请求指令时,低轨卫星通信的信关站如果能正确解调指令信号，并且满足系统所设计的网络切换条件的情况下，向低轨卫星通信模块发送确认指令；

步骤S203，低轨卫星通信模块成功收到低轨信关站的确认指令后，确定低轨卫星通信可用。

本发明实施例中，应用于低轨卫星通信的信关站，水上无人艇多网融合通信方法还包括切换判断。切换判断主要是无人艇根据系统所设计的网络切换条件，比如通信网络的带宽、延时和成本等来判断当前系统是否需要切换低轨卫星通信。

在一些实施例中，所述网络切换条件是通信网络的带宽满足预设第一要求，预设第一要求包括：

5G网络带宽若能达到几百Mbps，默认选用5G网络通信；

当5G通信带宽不足kbps级别，低轨卫星通信带宽满足kbps级别时选用低轨卫星通信。

第四方面，如图4、图5所示，本发明实施例还提供一种水上无人艇多网融合通信方法，应用于第一方面所述的水上无人艇多网融合通信系统，包括：

步骤S301，若当前5G通信网络不可用时，高轨卫星通信模块发送向高轨卫星通信的信关站发送请求指令；

步骤S302，高轨卫星通信的信关站接收到无人艇的高轨卫星通信模块发送的请求指令时,高轨卫星通信的信关站如果能正确解调指令信号，并且满足系统所设计的网络切换条件的情况下，向高轨卫星通信模块发送确认指令；

步骤S303，高轨卫星通信模块成功收到高轨信关站的确认指令后，确定高轨卫星通信可用。

本发明实施例中，应用于高轨卫星通信的信关站，水上无人艇多网融合通信方法还包括切换判断。切换判断主要是无人艇根据系统所设计的网络切换条件，比如通信网络的带宽、延时和成本等来判断当前系统是否需要切换高轨卫星通信。

在一些实施例中，所述网络切换条件是通信网络的带宽满足预设第二要求，预设第二要求包括：

5G网络带宽若能达到几百Mbps，默认选用5G网络通信；

当5G网络和低轨通信带宽均不能满足kbps级别时，选用高轨卫星通信。

本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实施例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特征和/或元素，或可与其他实施例相结合描述的特征、特征和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐述的本发明的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。

Claims (10)

1.一种水上无人艇多网融合通信系统，其特征在于，包括：无人艇、低轨卫星、高轨卫星、指挥中心，所述无人艇搭载第一5G通信终端和高低轨多模卫星通信终端，指挥中心配备了第二5G通信终端和高低轨卫星通信的信关站，所述无人艇搭载的第一5G通信终端通过5G通信网络和所述第二5G通信终端进行通信，所述高低轨多模卫星通信终端通过所述低轨卫星和高轨卫星与所述高低轨卫星通信的信关站进行通信。

2.根据权利要求1所述的水上无人艇多网融合通信系统，其特征在于，所述高低轨多模卫星通信终端包括低轨卫星通信模块和高轨卫星通信模块；高低轨多模卫星通信终端的具体通信方式由应用单元来统一控制，如果采用低轨通信方式，则调用低轨卫星通信模块的天线射频和基带单元进行通信，如果采用高轨通信方式，则调用高轨通信模块的天线射频和基带单元进行通信。

3.一种水上无人艇多网融合通信方法，其特征在于，应用于权利要求1或2所述的水上无人艇多网融合通信系统，其特征在于，包括：

默认使用5G通信网络；

第一5G通信终端判断当前无人艇的5G通信网络是否可用；若当前5G通信网络可用，则继续使用5G通信网络；

若当前5G通信网络不可用，无人艇的低轨卫星通信模块和高轨卫星通信模块同时向指挥中心发送请求指令；

若无人艇的低轨卫星通信模块在设定的第一时间段内收到低轨卫星通信的确认指令，则将当前网络切换为低轨卫星通信；

若无人艇的低轨卫星通信模块在设定的第一时间段内未收到低轨卫星通信的确认指令，且在设定的第二时间段内收到高轨卫星通信的确认指令，则将当前网络切换为高轨卫星通信。

4.根据权利要求3所述的水上无人艇多网融合通信方法，其特征在于，若无人艇的低轨卫星通信模块在第一时间段内未收到低轨卫星通信的确认指令，且第二时间段内收到高轨卫星通信的确认指令，则将当前网络切换为高轨卫星通信之后，还包括：

第一5G通信终端判断无人艇的当前5G通信网络是否可用；若当前5G通信网络可用，则将当前网络切换为5G通信网络；

若当前5G通信网络不可用，无人艇的低轨卫星通信模块判断无人艇的当前低轨卫星通信是否可用；若当前低轨卫星通信可用，则将当前网络切换为低轨卫星通信；若当前低轨卫星通信不可用，则继续使用高轨卫星通信。

5.根据权利要求4所述的水上无人艇多网融合通信方法，其特征在于，若5G通信网络不可用，当前低轨卫星通信可用，则将当前网络切换为低轨卫星通信之后，还包括：

第一5G通信终端判断无人艇的当前5G通信网络是否可用；若当前5G通信网络可用，则将当前网络切换为5G通信网络；

若当前5G通信网络不可用，无人艇的低轨卫星通信模块判断无人艇的当前低轨卫星通信是否可用；若当前低轨卫星通信可用，则继续使用低轨卫星通信；若当前低轨卫星通信不可用，则将当前网络切换为高轨卫星通信。

6.根据权利要求3-5任一项所述的水上无人艇多网融合通信方法,其特征在于,所述方法还包括：

当第一5G通信终端第三时间段内还未收到5G网络的信号时，则可判断为5G网络已不可用，尝试切换为卫星通信；所述预设第二时间段大于所述预设第一时间段大于所述预设第三时间段。

7.一种水上无人艇多网融合通信方法，其特征在于，应用于权利要求1或2所述的水上无人艇多网融合通信系统，其特征在于，包括：

若当前5G通信网络不可用时，低轨卫星通信模块向低轨卫星通信的信关站发送请求指令；

低轨卫星通信的信关站接收到无人艇的低轨卫星通信模块发送的请求指令时,低轨卫星通信的信关站如果能正确解调指令信号，并且满足系统所设计的网络切换条件的情况下，向低轨卫星通信模块发送确认指令；

低轨卫星通信模块成功收到低轨信关站的确认指令后，确定低轨卫星通信可用。

8.根据权利要求7所述的水上无人艇多网融合通信方法，其特征在于，所述网络切换条件是通信网络的带宽满足预设第一要求，预设第一要求包括：

5G网络带宽若能达到几百Mbps，默认选用5G网络通信；

当5G通信带宽不足kbps级别，低轨卫星通信带宽满足kbps级别时选用低轨卫星通信。

9.一种水上无人艇多网融合通信方法，其特征在于，应用于权利要求1或2所述的水上无人艇多网融合通信系统，其特征在于，包括：

若当前5G通信网络不可用时，高轨卫星通信模块发送向高轨卫星通信的信关站发送请求指令；

高轨卫星通信的信关站接收到无人艇的高轨卫星通信模块发送的请求指令时,高轨卫星通信的信关站如果能正确解调指令信号，并且满足系统所设计的网络切换条件的情况下，向高轨卫星通信模块发送确认指令；

高轨卫星通信模块成功收到高轨信关站的确认指令后，确定高轨卫星通信可用。

10.根据权利要求9所述的水上无人艇多网融合通信方法，其特征在于，所述网络切换条件是通信网络的带宽满足预设第二要求，预设第二要求包括：

5G网络带宽若能达到几百Mbps，默认选用5G网络通信；

当5G网络和低轨通信带宽均不能满足kbps级别时，选用高轨卫星通信。

Images