CN117098196A - 无人机通信方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及通信技术领域，本申请提供一种无人机通信方法、装置、设备及可读存储介质，所述方法包括：获取无人机当前的通信质量参数；在根据通信质量参数，确定无人机的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，根据通信质量参数，确定目标通信网络，目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络；控制无人机由第一通信网络切换至目标通信网络，并通过目标通信网络与无人机进行通信。本申请实施例提供的无人机通信方法可以将无人机从目前单一的专用频段通信网络改进为多网协同通信网络，通过对多网协同的切换算法实现对无人机的控制，扩大了无人机通信的距离以及无人机的应用范围。

Description

无人机通信方法、装置、设备及可读存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种无人机通信方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术

无人机作为一种新型的飞行器，目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

目前无人机与控制终端之间采用专用频段通信网络进行通信，然而，无人机采用专用频段通信网络进行通信时，当无线信号变弱或被遮挡时，无人机就无法进行正常数据通信，而且通信的最大距离不超过5km，从而限制了无人机的应用范围。

发明内容

本申请实施例提供一种无人机通信方法、装置、设备及可读存储介质，用以解决现有技术中在采用专用频段通信网络进行通信时，当无线信号变弱或被遮挡时，无人机无法进行通信、以及无人机的通信距离短的技术缺陷。

第一方面，本申请实施例提供一种无人机通信方法方法，包括：

获取无人机当前的通信质量参数；

在根据所述通信质量参数，确定所述无人机的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，所述目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络；

控制所述无人机由第一通信网络切换至所述目标通信网络，并通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信。

在一个实施例中，所述的无人机通信方法，所述目标通信网络包括所述移动通信网络；

所述通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信，包括：

基于所述移动通信网络，通过控制子系统与所述无人机进行控制类信息传输，通过业务子系统与所述无人机进行业务类信息传输。

在一个实施例中，所述的无人机通信方法，所述目标通信网络包括所述低轨卫星通信网络；

所述通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信，包括：

基于所述低轨卫星通信网络，通过控制子系统与所述无人机进行控制类信息传输，并向所述无人机发送第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述无人机暂停业务类信息传输，并将所述业务类信息保存在本地。

在一个实施例中，所述的无人机通信方法，所述方法还包括：

通过所述控制子系统向所述无人机发送第二控制指令，所述第二控制指令用于指示所述无人机预加载离线地图数据；

通过所述控制子系统向所述无人机发送第三控制指令，所述第三控制指令中包括控制类信息，所述第三控制指令用于指示所述无人机根据所述控制类信息和所述离线地图数据飞行。

在一个实施例中，所述的无人机通信方法，所述通信质量参数包括无线电信号电平强度、误码率、通信时延和传输速率。

在一个实施例中，所述的无人机通信方法，所述根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，包括：

在所述通信质量参数满足第一条件的情况下，确定所述目标通信网络为所述移动通信网络；

其中，所述第一条件包括所述无线电信号电平强度大于第一预设值、所述误码率小于第二预设值、所述通信时延小于第三预设值、且所述传输速率大于第四预设值。

在一个实施例中，所述的无人机通信方法，所述根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，包括：在所述通信质量参数满足第二条件的情况下，确定所述目标通信网络为所述低轨卫星通信网络；

其中，所述第二条件包括无线电信号电平强度大于第五预设值、所述误码率小于第六预设值、所述通信时延小于第七预设值、且所述传输速率大于第八预设值的情况下，确定所述目标通信网络为所述低轨卫星通信网络；

其中，所述第五预设值小于或等于所述第一预设值，所述第六预设值小于或等于所述第二预设值，所述第七预设值小于或等于所述第三预设值，所述第八预设值小于所述第四预设值。

在一个实施例中，所述的无人机通信方法，所述根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，包括：

在所述通信质量参数满足第三条件的情况下，确定所述目标通信网络为所述专用频段通信网络；

其中，所述第三条件包括无线电信号电平强度大于第九预设值、所述误码率小于第十预设值、所述通信时延小于第十一预设值、且所述传输速率大于第十二预设值的情况下，确定所述目标通信网络为所述专用频段通信网络；

其中，所述第九预设值大于所述第五预设值，所述第十预设值大于所述第六预设值，所述第十一预设值小于所述第七预设值，所述第十二预设值大于或等于所述第八预设值。

第二方面，本申请实施例提供一种无人机通信装置，包括：

获取单元，用于获取无人机当前的通信质量参数；

确定单元，用于在根据所述通信质量参数，确定所述无人机的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，所述目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络；

控制单元，用于控制所述无人机由第一通信网络切换至所述目标通信网络，并通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信。

第三方面，本申请实施例提供一种终端，包括存储器，收发机，处理器；

存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行以下操作：

获取无人机当前的通信质量参数；

在根据所述通信质量参数，确定所述无人机的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，所述目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络；

控制所述无人机由第一通信网络切换至所述目标通信网络，并通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信。

第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述的无人机通信方法的步骤。

第五方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的无人机通信方法的步骤。

本申请实施例提供的无人机通信方法、装置、设备及可读存储介质，通过获取无人机当前的通信质量参数来确定目标网络，并根据目标网络控制无人机由当前网络切换至目标网络，其中，目标网络可以为专用频段通信网络、移动通信网络或低轨卫星通信网络。因此，本申请将无人机从目前单一的专用频段通信网络改进为多网协同通信网络，通过对多网协同的切换算法设计，在采用专用频段通信网络进行通信时，当无线信号变弱或被遮挡时，依然可以实现对无人机的控制，由于无人机在采用移动通信网络或低轨卫星通信网络的情况下，无人机通信的距离可以远远超过5km，从而扩大了无人机的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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(a)是现有技术中控制终端通信方式示意图一；

图1(b)是现有技术中控制终端通信方式示意图二；

图2是本申请提供的无人机通信方法的流程示意图之一；

图3是本申请中控制终端和无人机之间的通信方式示意图；

图4是本申请提供的无人机通信方法的流程示意图之二；

图5是现有技术中控制终端通信系统构架图；

图6是本申请提供的控制终端通信系统构架图；

图7是本申请提供的无人机通信方法的流程示意图之三；

图8是本申请无人机通信方法示意图之四；

图9是本申请无人机通信方法示意图之五；

图10是本申请实施例提供的终端的结构示意图；

图11是本申请实施例提供的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通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。

本申请应用于对无人机进行控制，以利用无人机进行航拍获取周围环境状况的场景中。随着科技水平的不断发展，无人机(unmanned aerial vehicle，UAV)作为一种新型的飞行器，目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。无人机主要分军用和民用两大类，其采用的通信系统也有所区别，军用无人机的通信系统一种是通过无人机与地面站或无人机中继方式的mesh网进行通信，另一种是通过卫星网络进行通信；民用无人机主要地面遥控控制器与无人机直接通信。

图1(a)是现有技术中控制终端通信方式示意图一，图1(b)是现有技术中控制终端通信方式示意图二，如图1(a)、图1(b)所示，无人机与控制终端采用单一的通信方式进行通信，该单一的通信方式要么为专用频段通信网络，要么为卫星通信网络，在现有技术方案下，通过单一的面无线网络通信或卫星网通信通信网络主要面临几个问题：1、当无线信号变弱或被遮挡时，无人机就无法进行正常数据通信。2、现有的无人机通信系统距离有限，尤其是民用无人机，最大距离不超过5km。3、现有的通信方式受通信带宽影响较大，突发情况下缺乏控制导航的应急措施和方法。4、在可视范围外或无法查看实时视频图像形象的情况下无法精准掌控无人机的飞行状态和轨迹。

本申请实施例中考虑到上述问题，提供了一种无人机通信方法，在该方法中，在无人机当前的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，可以进行无人机通信网络的切换，从当前通信网络切换到其他通信网络，从而通过多网协同通信网络的方式，保证了无人机在采用专用频段通信网络进行通信时，当无线信号变弱或被遮挡时，依然可以实现对无人机的控制。

图2是本申请提供的无人机通信方法的流程示意图之一，下面结合图2描述本申请的提供的无人机通信方法，该方法的执行主体为控制无人机飞行的控制终端；该方法包括以下步骤：

步骤201：获取无人机当前的通信质量参数。

具体地，通信质量参数包括：无线电信号电平强度、误码率、通信时延和传输速率。本申请根据上述通信质量参数来确定目标通信网络，也即无人机在什么网络下与控制终端进行通信。由于不同的通信网络，其对应的通信质量参数的值不同，而通信质量参数的值决定其能够传输的信息质量。因此，为了保证无人机与控制终端的通信质量，就需要获取无人机当前的通信质量参数的具体情况。

步骤202：在根据通信质量参数，确定无人机的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，根据通信质量参数，确定目标通信网络，所述目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络。

图3是本申请中控制终端和无人机之间的通信方式示意图，如图3所示，无人机与控制终端采用三网协同的方式进行通信：专用频段通信网络、移动通信网络和低轨卫星通信网络的三网协同通信网络，通过对三网协同的切换算法设计和控制保障对无人机的精准掌控。

本申请实施例提供的无人机通信方法，其提供的三网协同通信网络作为远距离(大于5km)或无人机信号被遮挡等应急情况的备份通信网络进行协同切换的流程主要是通过无人机与控制终端接收的无线电信号电平强度、误码率、通信时延、传输速率等参数进行控制，初始通信状态以专用频段通信网络为第一优先级网络，当专用频段通信网络无线电信号电平强度、误码率、通信时延、传输速率等达到切换门限时监测是否有第二优先级的移动通信网络可用，如果有则切换到移动通信网络，如果没有移动通信网络则监测是否有可用的低轨卫星通信网络，如有则进行切换，如没有则进行应急控制模式。即首先保证无人机在第一优先级网络通信，在第一优先级网络无法满足条件的情况下，切换至下一优先级的备用网络，该下一优先级的备用网络包括：移动通信网络或低轨卫星通信网络。移动通信网络切换的优先级高于低轨卫星通信网络，当无人机能够在移动通信网络与控制终端进行通信时，就不会切换到低轨卫星通信网络，除非在无人机当前的通信网络不满足通信网络的情况下，才会由专用频段通信网络直接切换到低轨卫星通信网络，而如果连低轨卫星通信网络的条件都不满足时，则无人机进入紧急状态模式。由于不同的通信网络，对应的通信质量参数不同。移动通信网络(5G网络)有其对应的通信质量参数，低轨卫星通信网络有其对应的通信质量参数，同样，专用频段通信网络也有其对应的通信质量参数。因此，需要根据通信质量参数，确定目标通信网络，该目标通信网络可以为移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络。

其中，在根据通信质量参数，确定目标通信网络时，在通信质量参数满足第一条件的情况下，确定目标通信网络为所述移动通信网络；其中，该第一条件包括无线电信号电平强度大于第一预设值、误码率小于第二预设值、通信时延小于第三预设值、且传输速率大于第四预设值。

示例性的，第一预设值、第二预设值、第三预设值和第四预设值可以根据实际情况或者经验进行设置，在一种可能的实现方式中，第一预设值可以为75dbm、第二预设值可以为0.5％、第三预设值可以为50ms和第四预设值可以为200kbps。

在通信质量参数满足第二条件的情况下，确定目标通信网络为低轨卫星通信网络；该第二条件包括无线电信号电平强度大于第五预设值、误码率小于第六预设值、通信时延小于第七预设值、且传输速率大于第八预设值的情况下，确定目标通信网络为低轨卫星通信网络。其中，第五预设值小于或等于所述第一预设值，第六预设值小于或等于第二预设值，第七预设值小于或等于第三预设值，第八预设值小于第四预设值。需要注意的是：以上预设值可以根据不同厂家对设备的要求灵活进行配置调整。

示例性的，第五预设值、第六预设值、第七预设值和第八预设值可以根据实际情况或者经验进行设置，在一种可能的实现方式中，第五预设值可以为75dbm、第六预设值可以为0.5％、第七预设值可以为50ms和第八预设值可以为10kbps。

在所述通信质量参数满足第三条件的情况下，确定所述目标通信网络为所述专用频段通信网络；

其中，所述第三条件包括无线电信号电平强度大于第九预设值、所述误码率小于第十预设值、所述通信时延小于第十一预设值、且所述传输速率大于第十二预设值的情况下，确定所述目标通信网络为所述专用频段通信网络；

其中，所述第九预设值大于所述第五预设值，所述第十预设值大于所述第六预设值，所述第十一预设值小于所述第七预设值，所述第十二预设值大于或等于所述第八预设值。

示例性的，第九预设值、第十预设值、第十一预设值和第十二预设值可以根据实际情况或者经验进行设置，在一种可能的实现方式中，第九预设值可以为80dbm、第十预设值可以为1％、第十一预设值可以为30ms和第十二预设值可以为200kbps。

步骤103：控制无人机由第一通信网络切换至目标通信网络，并通过目标通信网络与无人机进行通信。

具体地，在确定目标通信网络后，控制终端给无人机发送控制指令，使无人机从当前的第一通信网络切换至目标通信网络，该第一通信网络可以为专用频段通信网络、移动通信网络或低轨卫星通信网络。目标通信网络也为：专用频段通信网络、移动通信网络或低轨卫星通信网络。切换的过程中，优先保证无人机在专用频段通信网络进行通信；只有当无人机当前的通信网络无法满足专用频段通信网络的通信质量参数时，再切换至移动通信网络或低轨卫星通信网络；而当无人机处于移动通信网络或低轨卫星通信网络时，若当前的通信网络能够满足无人机在专用频段通信网络下进行通信，则控制无人机从移动通信网络或低轨卫星通信网络切换至专用频段通信网络。即：在无人机处于低轨卫星通信网络的情况下，如果通信质量参数的值满足专用频段通信网络对应的通信质量参数要求的预设阈值，则控制终端给无人机发送控制指令，由低轨卫星通信网络切换至专用频段通信网络；同样，在无人机处于移动通信网络的情况下，如果通信质量参数的值满足专用频段通信网络对应的通信质量参数要求的预设阈值，则切换至专用频段通信网络，如果不满足专用频段通信网络的通信质量参数的预设阈值，但是满足低轨卫星通信网络的通信质量参数的预设阈值，则控制终端给无人机发送控制指令，由当前的移动通信网络切换至低轨卫星通信网络。

本申请实施例提供的无人机通信方法，控制终端通过获取无人机当前的通信质量参数来确定目标网络，并根据目标网络控制无人机由当前网络切换至目标网络。由于本申请将无人机从目前单一的专用频段通信网络改进为多网协同通信网络，通过对多网协同的切换算法设计，在采用专用频段通信网络进行通信时，当无线信号变弱或被遮挡时，依然可以实现对无人机的控制，使得无人机在采用移动通信网络或低轨卫星通信网络的情况下，无人机通信的距离可以远远超过5km，从而扩大了无人机作业通信的范围。

本申请通过无人机当前的通信网络对应的无线信号来确定无人机当前的通信网络是否满足通信质量要求，当无人机当前通信网络的通信质量满足第一条件或者第二条件的情况下，则无人机的通信网络由当前通信网络切换至目标通信网络。其中，对于如何从当前网络切换至目标通信网络，请参阅图4，图4是本申请提供的无人机通信方法的流程示意图之二，该方法是对无人机从当前通信网络切换至目标网络的具体实现过程的详细说明，该方法包括以下步骤：

步骤401：实时采集无人机当前通信网络的无线信号，采集无线信号的时间粒度为100ms/次。

步骤402：对采集的无人机当前通信网络的无线信号进行质量分析，分析的依据为：无线电信号电平强度、误码率、通信时延和传输速率。

步骤403：判定无人机当前网络是否需要切换，切换的条件是：根据PN算法来判断采集的无人机当前通信网络的无线信号是否满足通信质量参数的要求，如果满足，进入步骤404；如果不满足，返回步骤402继续监测通信网络信号。

其中，PN原则为最新的统计测量结果N次，有P次满足指标要求，则整体满足要求原则。一般PN设置初始为：P＝5,N＝10。本申请通过PN算法来判断采集的无人机当前通信网络的无线信号是否满足通信质量参数的要求包括：分别对无线电信号电平强度、误码率、通信时延和传输速率采用PN算法来监测，只要其中一个参数不满足要求，则切换至目标通信网络。

步骤404：切换至目标通信网络，该目标通信网络包括移动通信网络或低轨卫星通信网络。其中，移动通信网络对应的通信质量参数优于低轨卫星通信网络对应的质量参数。

其中，由专用频段通信网络切换至其他通信网络的指标可以设置如下：

(1)无人机接收到控制终端的无线电信号电平强度小于80dbm；

(2)无人机与控制终端专网通信误码率大于1％；

(3)无人机与控制终端专网通信时延大于30ms；

(4)传输速率小于200kbps；

当专用频段通信网络中任何一个指标满足上述条件的情况下，就从专用频段通信网络切换至移动通信网络。

由通信网络切换至其他通信网络的指标可以设置如下：

(1)无人机接收到控制终端的无线电信号电平强度小于75dbm；

(2)无人机与控制终端专网通信误码率大于0.5％；

(3)无人机与控制终端专网通信时延大于50ms；

(4)传输速率小于200kbps；

当移动通信网络中任何一个指标满足条件的情况下，就从移动通信网络切换至低轨卫星通信网络切。

由低轨卫星通信网络切换至紧急状态模式的指标可以设置如下：

(1)无人机接收到控制终端的无线电信号电平强度小于75dbm；

(2)无人机与控制终端专网通信误码率大于0.5％；

(3)无人机与控制终端专网通信时延大于50ms；

(4)传输速率小于10kbps；

当低轨卫星通信中任何一个指标满足条件的情况下，就从低轨卫星通信网络切换至紧急状态模式。

本申请提供的切换算法与传统的移动通信网络切换算法有所区别，传统的移动通信网络切换主要考虑通信信号的电平强度和误码率，并没有对通信时延和传输速率指标进行考核，而本申请增加了通信时延和传输速率两个指标考核，提高了对无人机的控制精度。

进一步地，目标通信网络包括移动通信网络；

通过目标通信网络与无人机进行通信，包括：

基于移动通信网络，通过控制子系统与无人机进行控制类信息传输，通过业务子系统与无人机进行业务类信息传输。

现有无人机的通信系统传输的数据主要包括三类：控制类信息、数据类信息、图像视频类信息，这些信息都是通过同一套数据通信系统进行传输的。图5是现有技术中控制终端通信系统构架图，如图5所示，现有技术中控制终端的通信系统为控制类信息和业务类信息采用统一的通信系统，然而，当无人机飞至通信信号变弱或者没有通信信号的环境下，由于控制终端与无人机之间传输的控制类信息和业务类信息需要的带宽较大，而无人机当前的通信网络由于带宽不能支持同时传输控制类信息和业务类信息，那么就会导致信息传输出现故障的情况，因此，现有的通信系统其可靠性和稳定性不够高。

为了解决上述问题，本申请实施例中将业务类信息和控制类信息分别通过不同的子系统进行传输。图6是本申请提供的控制终端通信系统构架图，如图6所示，在本申请中，将现有的通信系统分为控制子系统和业务子系统。改进后的系统控制子系统主要负责传输和处理控制类信息。其中，控制子系统用于进行无人机状态控制类信息方面的传输，该状态控制类信息包括：方向控制类信息：前、后、左、右；高度控制类信息：上、下；姿态控制类信息：加速、减速、每个螺旋桨的转速等；实时位置信息:经度、纬度、高度等。业务子系统主要负责业务数据信息和视频图像信息的传输和处理。业务数据信息包括：无人机各类传感器数据，如温度、湿度和压强等。视频图像信息包括无人机摄像头视频图像数据等。整个通信系统优先保障控制子系统通信传输，以保障对无人机的控制优先，从而就可以保证因无人机飞至通信信号变弱或者没有通信信号而导致的信息传输带宽不足的情况下，优先保障控制子系统的正常运行，来保障对无人机的飞行控制。

本申请实施例提供的无人机通信方法，通过将通信系统分为控制子系统和业务子系统，通过控制子系统传输控制类信息，通过业务子系统传输业务数据信息和视频图像信息，使得通信网络更加灵活和可靠。当无人机与控制终端通信质量下降后或无法进行高带宽支撑控制类和业务类信息同时进行信息传输的情况下，以优先保障控制类信息进行安全传输的方式来保证对无人机的飞行控制，从而实现了对通信控制系统的可靠性、稳定性的优化，同时还能不受距离影响，大大增强了无人机的作业和应用范围。

本申请实施例提供的无人机通信方法，通过将现有通信系统进行控制面和业务面进行拆分，使得整个通信系统优先保障控制子系统通信传输，保障对无人机的控制优。当无人机与控制终端通信质量下降后或无法进行高带宽支撑控制类和业务类信息同时通信传输时优先保障控制类信息通信，保障对无人机的飞行控制。此外，本申请实施例提供的无人机通信方法，由于无人机控制终端通信系统涉及到控制类信息和业务类信息传输的特殊性，本申请通过增加通信时延和传输速率两个指标考核，进一步提高了对无人机的控制精度。

进一步地，目标通信网络包括低轨卫星通信网络；

通过目标通信网络与无人机进行通信，包括：

基于低轨卫星通信网络，通过控制子系统与无人机进行控制类信息传输，并向无人机发送第一控制指令，第一控制指令用于指示无人机暂停业务类信息传输，并将业务类信息保存在本地。

具体地，当无人机处于低轨卫星通信网络的情况下，由于低轨卫星通信网络能够支持的带宽极其有限，仅为10kbps，而该带宽无法保证无人机业务类信息的正常传输。因此，当无人机处于低轨卫星通信网络的情况下，控制终端优先保障控制类信息的安全传输，而对于业务类信息，控制终端通过向无人机发送第一控制指令来指示无人机暂停业务类信息传输，并将业务类信息保存在无人机存储介质中，当无人机飞回移动通信网络或者专用频段通信网络的场景下，控制终端再次给无人机发送第四控制指令来指示无人机将保存在本地的业务类信息以及新的业务类信息发送给控制终端。

本申请实施例提供的无人机通信方法，通过向无人机发送第一控制指令来指示无人机暂停业务类信息传输，并将业务类信息保存在本地的方式，不但保证了无人机在低轨卫星通信网络情况下的正常飞行，而且还保证了无人机对业务类信息类任务的正常执行，实现了控制终端在无人机处于可视范围外或无法查看实时视频图像的情况下，仍旧能够精准掌控无人机的飞行状态和轨迹的目的。

进一步地，本申请实施例提供的无人机通信方法还包括：

步骤501：向无人机发送第二控制指令，第二控制指令用于指示无人机预加载离线地图数据。

具体地，当无人机在专用频段通信网络或移动通信网络范围外，即无人机处于低轨卫星通信网络或者紧急状态模式的情景下，控制终端无法进行高带宽通信，无法与无人机进行视频图像传输，则可通过离线地图结合网络的控制类信息结合的方式，实时观测无人机的位置、高度等情况，确保无人机正常执行任务。因此，为了保证无人机在专用频段通信网络或移动通信网络范围外仍旧能够正常执行任务，控制终端通过给无人机发送预加载离线地图数据的控制指令，以保证无人机飞行轨迹的准确。

步骤502：通过控制子系统向无人机发送第三控制指令，第三控制指令中包括控制类信息，第三控制指令用于指示无人机根据控制类信息和离线地图数据飞行。

具体地，当控制终端预判无人机即将进入无法通信范围，发送第三控制指令以指示无人机进入紧急状态模式，无人机进行姿态系统调整，保障无人机先保持圆点位置，后根据记录的前10s钟飞行的姿态控制记录，调整飞行动作，直到按原路返回进入可通信区域。这里的可通信区域包括：专用频段通信网络、移动通信网络和低轨卫星通信网络。其中，第三控制指令中包括的控制类信息为：指示无人机先保持圆点位置，后根据记录的前10s钟飞行的姿态控制记录，调整飞行动作，直到按原路返回进入可通信区域。

那么，如何预判无人机是否即将进入无法通信范围呢？是通过控制终端以一定的时间间隔(3s/次)采集无人机在低轨卫星通信网络下的通信信号，然后利用PN算法判断该通信信号对应的通信质量参数是否满足要求，如果满足，就说明无人机即将进入无法通信范围；如果不满足，说明无人机在当下的低轨卫星通信网络下能够正常执行任务，那么就根据加载的离线地图指示无人机进行作业。

本申请实施例提供的无人机通信方法，在通信网络信号差带宽低时优先保障控制子系统通信，利用离线地图能最大限度的在网络异常或紧急情况下保证无人机的飞行，从而进一步增强了对无人机的精准控制。

本申请实施例提供的无人机通信方法，通过向无人机发送第二控制指令来指示无人机预加载离线地图数据，通过离线地图数据指示无人机飞行，从而保证了无人机在即使在低轨卫星通信网络状态下，仍旧能够正常执行任务；通过向无人机发送第三控制指令指示无人机在无法通信范围的情况下，指示无人机以先保持圆点位置飞行，然后根据记录的前10s钟飞行的姿态控制记录，调整飞行动作，直到按原路返回进入可通信区域的方式，保证了无人机即使在无法通信范围的情况下，仍旧能够正常执行任务，进一步增强了对无人机的精准控制。因此，本申请实施例提供的方法，通过预加载离线地理信息，并与控制类消息的结合大大降低了对通信带宽的要求，实现对无人机的远距离和应急状态下的安全飞行控制。

图7是本申请提供的无人机通信方法的流程示意图之三，如图7所示，该方法包括以下步骤：

步骤701：初始化。

其中，初始化包括：无人机开机，进行系统连接和自检，确保无人机各项功能正常。

步骤702：通信系统自检；该通信系统自检包括控制子系统网络通信自检和业务子系统网络通信自检。

其中，控制子系统网络通信自检用于确保无人机与控制终端的控制指令通信数据通信正常，其包括控制指令通信数据自检和通信方式自检。该控制指令通信数据包括：方向控制类信息：前、后、左、右；高度控制类信息：上，下；姿态控制类信息：加速，减速，每个螺旋桨的转速等；实时位置信息:经度、纬度、高度等。通信方式自检：无人机与控制终端直连的专用频段通信网络通信自检，无人机与控制终端通过移动通信网络通信自检，无人机与控制终端通过低轨卫星通信网络通信自检。

业务子系统网络通信自检用于保障无人机的各项业务数据，图像视频信息数据通信传输正常，其包括：无人机各类传感器数据，如温度，湿度，压强等；无人机摄像头视频图像数据等；通信方式自检：无人机与控制终端直连的专用频段通信网络通信自检，无人机与控制终端通过移动通信网络通信自检；由于低轨卫星通信网络通信时延和带宽约束，业务数据不通过低轨卫星通信网络传输，改做无人机本地保存记录。当无人机返回后利用专用频段通信网络或移动通信网络或数据线通信方式传输保存在本地的业务类信息。

步骤703：离线地图加载。

本步骤主要是对无人机要执行任务的区域进行离线地图加载，确保当无人机在专用频段网络或5G网络范围外，无法进行高带宽通信，无法视频图像传输时，可通过离线地图结合网络的控制类信息结合的方式，实时观测无人机的位置、高度等情况，确保无人机正常执行任务，当系统通过PN算法监测到传输速率低于200kbs时，系统将中断业务子系统的数据传输，优先保障控制子系统数据传输。

步骤704：实时根据无人机与通信网络的状态，预判无人机是否超出控制终端专用频段通信网络，如果超出，则进入步骤705；如果没有超出，进入步骤706；

步骤705：切换至移动通信网络，当通过无线信号电平强度、误码率、通信时延判断专用频段通信网络不能满足通信需求时，预判无人机是否超出控制终端移动通信网络；如果超出，则进入步骤707；如果没有超出，进入步骤708；切换算法具体见图2。

步骤706：控制终端在专用频段通信网络下与无人机进行通信；

在无人机处于控制终端专用频段通信网络范围内的情况下，无线电信号电平强度、误码率、通信时延和传输速率等参数指标都正常，则控制终端通信系统中的控制子系统与业务子系统均使用专用频段通信网络进行通信。

步骤707：切换至低轨卫星通信网络，当无人机和控制终端无法通过移动通信网络进行通信的情况下，系统判断无人机和控制终端是否可通过低轨卫星通信网络进行通信，如果不可以，则进入步骤709；如果可以，进入步骤710；切换算法具体见图2。

步骤708：控制终端在移动通信网络下与无人机进行通信。

图8是本申请无人机通信方法示意图之四，该图用于对无人机与控制终端在5G通信网络下的通信链路进行了具体的展示。若无人机和控制终端在移动通信网络范围内，通信系统及时切换，将控制子系统和业务子系统及时切换到移动通信网络中，整个系统切换时延要保证小于10ms以内。此时通信系统的控制子系统和业务子系统均采用移动通信网络进行通信；移动通信网络可提供1G以上的通信带宽和20ms以内的通信时延，保证无人机系统正常运行。

步骤709:指示无人机在紧急状态模式下飞行。

控制终端通信系统预判无人机即将进入无法通信范围，无人机进入紧急状态模式，姿态系统调整，保障无人机先保持圆点位置，后根据记录的前10s钟飞行的姿态控制记录，调整飞行动作，按原路返回进入可通信区域。

步骤710：控制终端在低轨卫星通信网络下与无人机进行通信。

图9是本申请无人机通信方法示意图之五，该图用于对无人机与控制终端在低轨卫星通信网络下的通信链路图进行了具体的展示。若无人机飞行到较远的偏僻区域，如沙漠，高山等无法接入移动通信网络的情况下，可以通过低轨卫星通信网络，传输无人机的控制类信息，结合离线地图，进行远程无人机操控，保障业务正常进行，无人机的业务数据信息和视频图像信息可以存储在无人机存储介质中，当无人机返回后再通过数据线或高速网络进行传输。此时的无人机通信系统只保留控制子系统运行，与控制终端实时保持无人机的位置信息、高度信息、飞行速度和姿态信息的传输，这些信息需要的带宽量较低，10kbs就可以保证，而低轨卫星通信一版可以提供2Mbps带宽和30-70ms时延，足以保证无人机与控制终端的通信需求。

本申请实施例提供的方法，将通信系统分为控制子系统和业务子系统；当无人机与控制终端之间有遮挡或超出专用频段网络通信范围时利用移动通信网络切换通信；当无人在超远距离且无移动通信网络情况下，利用低轨卫星通信进行通信传输；通过PN算法对测量指标进行分析，判定无法进行高带宽通信时可通过预加载的离线地图和网络控制类信息结合，从而保障了对无人机的控制精度。而且，本申请实施例通过PN算法对通信质量参数(如传输速率)进行分析，判定无法进行高带宽通信时可通过离线地图和网络控制类信息结合，保障对无人机的精准控制。

下面对本申请实施例提供的无人机通信装置进行描述，下文描述的无人机通信装置与上文描述的无人机通信方法可相互对应参照。

一种无人机通信装置，该装置包括：

获取模块，用于获取无人机当前的通信质量参数；

确定模块，用于在根据所述通信质量参数，确定所述无人机的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，所述目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络；

控制单元，用于控制所述无人机由第一通信网络切换至所述目标通信网络，并通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信。

本申请实施例涉及的终端，可以是指向用户提供语音和/或数据连通性的设备，具有无线连接功能的手持式设备、或连接到无线调制解调器的其他处理设备等。在不同的系统中，终端设备的名称可能也不相同，例如在5G系统中，终端设备可以称为用户设备(UserEquipment，UE)。

图10是本申请实施例提供的终端的结构示意图，参照图10，本申请实施例还提供一种终端，可以包括：存储器1010，收发机1020以及处理器1030；

存储器1010用于存储计算机程序；收发机1020，用于在所述处理器1030的控制下收发数据；处理器1030，用于读取所述存储器1010中的计算机程序并执行以下操作：

获取无人机当前的通信质量参数；

在根据所述通信质量参数，确定所述无人机的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，所述目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络；

控制所述无人机由第一通信网络切换至所述目标通信网络，并通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信。

其中，在图10中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器1030代表的一个或多个处理器和存储器1010代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机1020可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。针对不同的用户设备，用户接口1040还可以是能够外接内接需要设备的接口。

处理器1030负责管理总线架构和通常的处理，存储器1010可以存储处理器1030在执行操作时所使用的数据。

处理器1030通过调用存储器1010存储的计算机程序，用于按照获得的可执行指令执行本申请实施例提供的任一所述方法。处理器与存储器也可以物理上分开布置。

可选地，处理器1030还用于执行以下操作：

所述目标通信网络包括所述移动通信网络；

所述通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信，包括：

基于所述移动通信网络，通过控制子系统与所述无人机进行控制类信息传输，通过业务子系统与所述无人机进行业务类信息传输。

所述方法还包括：

所述目标通信网络包括所述低轨卫星通信网络；

所述通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信，包括：

基于所述低轨卫星通信网络，通过控制子系统与所述无人机进行控制类信息传输，并向所述无人机发送第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述无人机暂停业务类信息传输，并将所述业务类信息保存在本地。

所述方法还包括：

通过所述控制子系统向所述无人机发送第二控制指令，所述第二控制指令用于指示所述无人机预加载离线地图数据；

通过所述控制子系统向所述无人机发送第三控制指令，所述第三控制指令中包括控制类信息，所述第三控制指令用于指示所述无人机根据所述控制类信息和所述离线地图数据飞行。

所述方法还包括：

所述通信质量参数包括无线电信号电平强度、误码率、通信时延和传输速率。

所述方法还包括：

所述根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，包括：

在所述通信质量参数满足第一条件的情况下，确定所述目标通信网络为所述移动通信网络；

其中，所述第一条件包括所述无线电信号电平强度大于第一预设值、所述误码率小于第二预设值、所述通信时延小于第三预设值、且所述传输速率大于第四预设值。

所述方法还包括：

所述根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，包括：

在所述通信质量参数满足第二条件的情况下，确定所述目标通信网络为所述低轨卫星通信网络；

其中，所述第二条件包括无线电信号电平强度大于第五预设值、所述误码率小于第六预设值、所述通信时延小于第七预设值、且所述传输速率大于第八预设值的情况下，确定所述目标通信网络为所述低轨卫星通信网络；

其中，所述第五预设值小于或等于所述第一预设值，所述第六预设值小于或等于所述第二预设值，所述第七预设值小于或等于所述第三预设值，所述第八预设值小于所述第四预设值。

所述方法还包括：

所述根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，包括：

在所述通信质量参数满足第三条件的情况下，确定所述目标通信网络为所述专用频段通信网络；

其中，所述第三条件包括无线电信号电平强度大于第九预设值、所述误码率小于第十预设值、所述通信时延小于第十一预设值、且所述传输速率大于第十二预设值的情况下，确定所述目标通信网络为所述专用频段通信网络；

其中，所述第九预设值大于所述第五预设值，所述第十预设值大于所述第六预设值，所述第十一预设值小于所述第七预设值，所述第十二预设值大于或等于所述第八预设值。

在此需要说明的是，本申请实施例提供的终端，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。

图11示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1110、通信接口(Communication Interface)1120、存储器(memory)1130和通信总线1140，其中，处理器1110，通信接口1120，存储器1130通过通信总线1140完成相互间的通信。处理器1110可以调用存储器1130中的计算机程序，以执行无人机通信方法的步骤，例如包括：

获取无人机当前的通信质量参数；

在根据所述通信质量参数，确定所述无人机的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，所述目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络；

控制所述无人机由第一通信网络切换至所述目标通信网络，并通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信。

此外，上述的存储器1130中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本申请实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各实施例所提供的无人机通信方法的步骤，例如包括：

获取无人机当前的通信质量参数；

在根据所述通信质量参数，确定所述无人机的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，所述目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络；

控制所述无人机由第一通信网络切换至所述目标通信网络，并通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信。

另一方面，本申请实施例还提供一种处理器可读存储介质，所述处理器可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使处理器执行上述各实施例提供的方法的步骤，例如包括：

获取无人机当前的通信质量参数；

在根据所述通信质量参数，确定所述无人机的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，所述目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络；

控制所述无人机由第一通信网络切换至所述目标通信网络，并通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信。

所述处理器可读存储介质可以是处理器能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(MO)等)、光学存储器(例如CD、DVD、BD、HVD等)、以及半导体存储器(例如ROM、EPROM、EEPROM、非易失性存储器(NANDFLASH)、固态硬盘(SSD))等。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种无人机通信方法，其特征在于，所述方法包括：

获取无人机当前的通信质量参数；

在根据所述通信质量参数，确定所述无人机的通信不满足预设质量阈值的情况下，根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，所述目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络；

控制所述无人机由第一通信网络切换至所述目标通信网络，并通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信。

2.根据权利要求1所述的无人机通信方法，其特征在于，所述目标通信网络包括所述移动通信网络；

所述通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信，包括：

基于所述移动通信网络，通过控制子系统与所述无人机进行控制类信息传输，通过业务子系统与所述无人机进行业务类信息传输。

3.根据权利要求1所述的无人机通信方法，其特征在于，所述目标通信网络包括所述低轨卫星通信网络；

所述通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信，包括：

基于所述低轨卫星通信网络，通过控制子系统与所述无人机进行控制类信息传输，并向所述无人机发送第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述无人机暂停业务类信息传输，并将所述业务类信息保存在本地。

4.根据权利要求3所述的无人机通信方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过所述控制子系统向所述无人机发送第二控制指令，所述第二控制指令用于指示所述无人机预加载离线地图数据；

通过所述控制子系统向所述无人机发送第三控制指令，所述第三控制指令中包括控制类信息，所述第三控制指令用于指示所述无人机根据所述控制类信息和所述离线地图数据飞行。

5.根据权利要求1-4任一项所述的无人机通信方法，其特征在于，所述通信质量参数包括无线电信号电平强度、误码率、通信时延和传输速率。

6.根据权利要求5所述的无人机通信方法，其特征在于，所述根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，包括：

在所述通信质量参数满足第一条件的情况下，确定所述目标通信网络为所述移动通信网络；

其中，所述第一条件包括所述无线电信号电平强度大于第一预设值、所述误码率小于第二预设值、所述通信时延小于第三预设值、且所述传输速率大于第四预设值。

7.根据权利要求6所述的无人机通信方法，其特征在于，所述根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，包括：

在所述通信质量参数满足第二条件的情况下，确定所述目标通信网络为所述低轨卫星通信网络；

其中，所述第二条件包括无线电信号电平强度大于第五预设值、所述误码率小于第六预设值、所述通信时延小于第七预设值、且所述传输速率大于第八预设值的情况下，确定所述目标通信网络为所述低轨卫星通信网络；

其中，所述第五预设值小于或等于所述第一预设值，所述第六预设值小于或等于所述第二预设值，所述第七预设值小于或等于所述第三预设值，所述第八预设值小于所述第四预设值。

8.根据权利要求7所述的无人机通信方法，其特征在于，所述根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，包括：

在所述通信质量参数满足第三条件的情况下，确定所述目标通信网络为所述专用频段通信网络；

其中，所述第三条件包括无线电信号电平强度大于第九预设值、所述误码率小于第十预设值、所述通信时延小于第十一预设值、且所述传输速率大于第十二预设值的情况下，确定所述目标通信网络为所述专用频段通信网络；

其中，所述第九预设值大于所述第五预设值，所述第十预设值大于所述第六预设值，所述第十一预设值小于所述第七预设值，所述第十二预设值大于或等于所述第八预设值。

9.一种无人机通信装置，其特征在于，该装置包括：

获取模块，用于获取无人机当前的通信质量参数；

确定模块，用于在根据所述通信质量参数，确定所述无人机的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，所述目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络；

控制单元，用于控制所述无人机由第一通信网络切换至所述目标通信网络，并通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信。

10.一种终端，其特征在于，包括存储器，收发机，处理器；

存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行以下操作：

获取无人机当前的通信质量参数；

在根据所述通信质量参数，确定所述无人机的通信质量不满足预设质量阈值的情况下，根据所述通信质量参数，确定目标通信网络，所述目标通信网络包括移动通信网络、低轨卫星通信网络或专用频段通信网络；

控制所述无人机由第一通信网络切换至所述目标通信网络，并通过所述目标通信网络与所述无人机进行通信。

11.一种电子设备，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8任一项所述的无人机通信方法的步骤。

12.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述的无人机通信方法。