CN117278112A - 针对无人机的卫星通信调度方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种针对无人机的卫星通信调度方法、装置及存储介质。包括：确定无人机的当前位置信息；基于无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定无人机是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘，其中第一卫星为当前与无人机通信连接的卫星；根据无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星，其中多个第二卫星为即将与无人机建立通信连接的候选卫星；在多个第二卫星中，确定第三卫星，其中第三卫星为多个第二卫星中即将与无人机建立通信连接的目标卫星；以及利用第三卫星，将与无人机对应的数据信息传输至相应的终端设备。从而达到了能够保证无人机将所采集到的数据信息实时传输至相应的终端设备的技术效果。

Description

针对无人机的卫星通信调度方法、装置及存储介质

技术领域

本申请涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种针对无人机的卫星通信调度方法、装置及存储介质。

背景技术

无人机能够携带照相设备从而实现航测建模，尤其是无人机倾斜摄影技术，可以通过多角度摄影，从而能够快速，准确的捕捉到大量的图像和数据，并生成高质量的三维模型。目前被广泛应用于测绘，灾难救援，影视拍摄等领域。

现有的无人机航测方法是控制无人机按照预定程序飞行，实时拍摄图像。一方面，由于无人机拍摄的图像数据量较大，无法实现实时且大量的传输，因此一般是保存在无人机内置的存储卡中。另一方面，若想利用无人机将拍摄到的图像实时传输至终端设备，则需要无人机先将图像传输至地面站，再由地面站传输至相应的终端设备。然而，上述无人机—地面站—终端设备的传输方式仅适用于终端设备处于地面站的覆盖范围之内的情况，在终端设备不处于地面站的覆盖范围之内，就需要利用卫星进行中转传输。即，传输方式为：无人机—地面站—卫星—地面站—终端设备。

但是上述传输方式存在一定的弊端，例如当无人机飞的太远，以至于无法与地面站进行通信连接或无人机与地面站之间因恶劣天气等影响，以至于无人机与地面站断开通信连接时，无人机无法将数据信息（例如，拍摄到的图像）实时传输至相应的终端设备。

公开号为CN116806032A，名称为一种空地协同通信感知一体化优化方法，包括：构建空地协同通信感知一体化系统，考虑无人车基站与无人机中继集群的轨迹、无人车基站与无人机中继集群的通信、无人机中继集群与地面用户的通信和无人机中继集群与目标区域的感知约束，构建空地协同通信感知一体化模型，将空地协同通信感知一体化模型分解成通信感知调度优化、无人车基站和无人机中继集群功率优化、无人车基站和无人机中继集群水平轨迹优化以及无人机中继集群垂直轨迹优化四个优化子问题，通过交替优化的方式求解空地协同通信感知一体化模型。

公开号为CN110868455A，名称为一种基于空天地远程物联网的计算卸载方法及系统。该方法包括：根据物联网终端本地计算能耗、无人机边缘计算卸载能耗、无人机飞行能耗、卫星云计算卸载能耗和无人机边缘计算能耗，构建总能耗目标函数；根据总能耗目标函数，获取总能耗最优计算卸载方案；根据总能耗最优计算卸载方案，对空天地远程物联网的计算卸载进行调整。

针对上述的现有技术中存在的当无人机飞的太远，以至于无法与地面站进行通信连接或无人机与地面站之间因恶劣天气等影响，以至于无人机与地面站断开通信连接时，无人机无法将数据信息（例如，拍摄到的图像）实时传输至相应的终端设备的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开的实施例提供了一种针对无人机的卫星通信调度方法、装置及存储介质，以至少解决现有技术中存在的当无人机飞的太远，以至于无法与地面站进行通信连接或无人机与地面站之间因恶劣天气等影响，以至于无人机与地面站断开通信连接时，无人机无法将数据信息（例如，拍摄到的图像）实时传输至相应的终端设备的技术问题。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种针对无人机的卫星通信调度方法，包括：基于预先存储的与无人机对应的轨迹信息表，确定无人机的当前位置信息，其中轨迹信息表用于指示无人机的各个时刻对应的规划路径信息；基于无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定无人机是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘，其中第一卫星为当前与无人机通信连接的卫星；根据无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星，其中多个第二卫星为即将与无人机连接的候选卫星；在多个第二卫星中，确定与第三卫星，其中第三卫星为多个第二卫星中即将与无人机连接的目标卫星；以及利用第三卫星，将与无人机对应的数据信息传输至相应的终端设备。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时由处理器执行以上所述的方法。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种针对无人机的卫星通信调度方法装置，包括：第一位置信息确定模块，用于基于预先存储的与无人机对应的轨迹信息表，确定无人机的当前位置信息，其中轨迹信息表用于指示无人机的各个时刻对应的规划路径信息；第一判定模块，用于基于无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定无人机是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘，其中第一卫星为当前与无人机通信连接的卫星；多个第二卫星确定模块，用于根据无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星，其中多个第二卫星为即将与无人机连接的候选卫星；第三卫星确定模块，用于在多个第二卫星中，确定与第三卫星，其中第三卫星为多个第二卫星中即将与无人机连接的目标卫星；以及数据信息传输模块，用于利用第三卫星，将与无人机对应的数据信息传输至相应的终端设备。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种针对无人机的卫星通信调度方法装置，包括：处理器；以及存储器，与处理器连接，用于为处理器提供处理以下处理步骤的指令：基于预先存储的与无人机对应的轨迹信息表，确定无人机的当前位置信息，其中轨迹信息表用于指示无人机的各个时刻对应的规划路径信息；基于无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定无人机是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘，其中第一卫星为当前与无人机通信连接的卫星；根据无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星，其中多个第二卫星为即将与无人机连接的候选卫星；在多个第二卫星中，确定与第三卫星，其中第三卫星为多个第二卫星中即将与无人机连接的目标卫星；以及利用第三卫星，将与无人机对应的数据信息传输至相应的终端设备。

相比于现有技术来说，由于本申请是直接确认无人机的位置信息，并利用无人机与卫星直接进行通信连接，因此不存在因无人机与地面站之间因恶劣天气等影响，以至于无人机与地面站断开通信连接，从而不能将数据信息传输至相应的终端设备的问题。

此外，由于无人机是直接与卫星通信连接，因此在无人机与当前卫星断开通信连接的情况下，还可以依据自身的规划路径信息和各个卫星的星历信息，从各个卫星中选取下一个可能进行通信连接的候选卫星，并从候选卫星中选取下一个与无人机建立通信连接的目标卫星，因此进一步保证了无人机能够将数据信息传输至相应的终端设备。

从而达到了能够保证无人机将所采集到的数据信息实时传输至相应的终端设备的技术效果。进而解决了现有技术中存在的当无人机飞的太远，以至于无法与地面站进行通信连接或无人机与地面站之间因恶劣天气等影响，以至于无人机与地面站断开通信连接时，无人机无法将数据信息（例如，拍摄到的图像）实时传输至相应的终端设备的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1A是根据本申请实施例1所述的无人机将数据信息传输至相应的终端设备的示意图；

图1B是根据本申请实施例1所述的无人机即将移出第一卫星的通信覆盖范围，并可能与多个第二卫星建立通信连接的示意图；

图1C是根据本申请实施例1所述的无人机已经移出第一卫星的覆盖区域，并与第三卫星进行通信连接的示意图；

图2A是根据本申请实施例1所述的卫星的硬件架构的示意图；

图2B是根据本申请实施例1所述的无人机的硬件架构的示意图；

图3是根据本申请实施例1所述的无人机的模块化示意图；

图4是根据本申请实施例1所述的针对无人机的卫星通信调度方法的流程图；

图5是根据本申请实施例1所述的第一卫星与无人机的当前位置关系的示意图；

图6是根据本申请实施例1所述的通信质量模型的示意图；

图7是根据本申请实施例2所述的针对无人机的卫星通信调度装置的示意图；以及

图8是根据本申请实施例3所述的针对无人机的卫星通信调度装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都应当属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本实施例，提供了一种针对无人机的卫星通信调度方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1A是根据本申请实施例所述的无人机10将数据信息传输至相应的终端设备40的示意图。参考图1A所示，该系统包括：无人机10、卫星210、地面站30以及终端设备40。

首先，无人机10例如通过数传的方式或遥控的方式与卫星210建立通信连接，并将采集到的数据信息（例如，可以是拍摄到的图像信息）传输至卫星210（即，第一卫星）。然后，卫星210例如通过数传的方式或遥测的方式与地面站30建立通信连接，并将接收到的数据信息传输至地面站30。最后，地面站30向终端设备40发送通信连接请求，并在终端设备40响应于地面站30发送的通信连接请求后，将数据信息传输至终端设备40。

图1B是根据本申请实施例所述的无人机10即将移出第一卫星的通信覆盖范围，并可能与多个第二卫星建立通信连接的示意图。参考图1B所示，该系统包括：无人机10、卫星220和卫星230。在无人机10即将移出卫星210（即，第一卫星）的通信覆盖范围的情况下，无人机10还处于卫星230和卫星220的通信覆盖范围内。从而，卫星220和卫星230是可能与无人机10建立通信连接的卫星（即，第二卫星）。

从而，无人机10需要从卫星230和卫星220中，确定即将建立通信连接的目标卫星（即，第三卫星）。

图1C是根据本申请实施例所述的无人机10已经移出第一卫星的覆盖区域，并与第三卫星进行通信连接的示意图。参考图1B和图1C所示，该系统包括：卫星210、卫星220和无人机10。在无人机10已经移出卫星210（即，第一卫星）的覆盖区域内的情况下，无人机10基于各个第二卫星（即，卫星220和卫星230）的通信质量百分数以及预设的通信质量百分数阈值，在多个第二卫星中选取卫星220为第三卫星。（即，即将与无人机进行通信连接的多个第二卫星中的目标卫星）。

图2A进一步示出了图1A、图1B和图1C中卫星210、卫星220和卫星230的硬件架构的示意图。参考图2A所示，卫星210、卫星220和卫星230包括综合电子系统，综合电子系统包括：处理器、存储器、总线管理模块以及通信接口。其中存储器与处理器连接，从而处理器可以访问存储器，读取存储器存储的程序指令，从存储器读取数据或者向存储器写入数据。总线管理模块与处理器连接，并且还与例如CAN总线等总线连接。从而处理器可以通过总线管理模块所管理的总线，同与总线连接的星载外设进行通信。此外，处理器还经由通信接口与相机、星敏感器、测控应答机以及数传设备等设备通信连接。本领域普通技术人员可以理解，图2A所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，卫星210、卫星220和卫星230还可包括比图2A中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2A所示不同的配置。

图2B进一步示出了图1A、图1B和图1C中无人机10的硬件架构的示意图。参考图2B所示，无人机10可以包括一个或多个处理器（处理器可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置）、用于存储数据的存储器、用于通信功能的传输装置以及输入/输出接口。其中存储器、传输装置以及输入/输出接口通过总线与处理器连接。除此以外，还可以包括：与输入/输出接口连接的显示器、键盘以及光标控制设备。本领域普通技术人员可以理解，图2B所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，地面系统还可包括比图2B中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2B所示不同的配置。

应当注意到的是，图2A和图2B中示出的一个或多个处理器和/或其他数据处理电路在本文中通常可以被称为“数据处理电路”。该数据处理电路可以全部或部分的体现为软件、硬件、固件或其他任意组合。此外，数据处理电路可为单个独立的处理模块，或全部或部分的结合到计算设备中的其他元件中的任意一个内。如本公开实施例中所涉及到的，该数据处理电路作为一种处理器控制（例如与接口连接的可变电阻终端路径的选择）。

图2A和图2B中示出的存储器可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本公开实施例中的针对无人机的卫星通信调度方法对应的程序指令/数据存储装置，处理器通过运行存储在存储器内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的应用程序的针对无人机的卫星通信调度方法。存储器可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器

此处需要说明的是，在一些可选实施例中，上述图2A和图2B所示的设备可以包括硬件元件（包括电路）、软件元件（包括存储在计算机可读介质上的计算机代码）、或硬件元件和软件元件两者的结合。应当指出的是，图2A和图2B仅为特定具体实例的一个实例，并且旨在示出可存在于上述设备中的部件的类型。

图3是根据本申请实施例所述的无人机10的模块化示意图。参考图3所示，无人机10包括：当前位置信息获取模块、规划路径信息获取模块、星历信息获取模块、切换模块、数据信息传输模块以及判定模块。

其中，当前位置信息获取模块用于获取无人机10的当前位置信息。当前位置信息获取模块还用于根据各个卫星的星历信息，确定各个卫星的当前位置信息。

规划路径信息获取模块用于根据各个卫星的星历信息，确定各个卫星的通信覆盖范围信息。规划路径信息获取模块还用于获取无人机10的规划路径信息。其中，各个卫星的通信覆盖范围信息例如可以包括各个卫星的通信覆盖范围的半径。

星历信息获取模块用于预先存储各个卫星的星历信息。

切换模块用于在无人机10即将移出第一卫星的通信覆盖范围的情况下，与多个第二卫星中的第三卫星建立通信连接。

数据信息传输模块用于向第一卫星或第三卫星传输采集到的数据信息。其中，数据信息例如可以是采集到的图像信息。

判定模块用于判定无人机10是否处于第一卫星的通信覆盖范围的边缘。判定模块还用于判定多个第二卫星中通信质量百分数大于预设的通信质量百分数阈值的第二卫星，并将该第二卫星确定为第三卫星。

在上述运行环境下，根据本实施例的第一个方面，提供了一种针对无人机的卫星通信调度方法，该方法由图2B中所示的处理器实现。图4示出了该方法的流程示意图，参考图4所示，该方法包括：

S402：基于预先存储的与无人机对应的轨迹信息表，确定无人机的当前位置信息，其中轨迹信息表用于指示无人机的各个时刻对应的规划路径信息；

S404：基于无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定无人机是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘，其中第一卫星为当前与无人机通信连接的卫星；

S406：根据无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星，其中多个第二卫星为即将与无人机连接的候选卫星；

S408：在多个第二卫星中，确定第三卫星，其中第三卫星为多个第二卫星中即将与无人机连接的目标卫星；以及

S410：利用第三卫星，将与无人机对应的数据信息传输至相应的终端设备。

具体地，首先，无人机10的当前位置信息获取模块确定无人机10的当前位置信息（S402）。当前位置信息获取模块例如可以预先存储与无人机10对应的轨迹信息表。其中与无人机10对应的轨迹信息表用于指示无人机10各个时刻对应的规划路径信息。从而当前位置信息获取模块可以基于规划路径信息获取模块中预先存储的规划路径表，确定无人机10与当前时刻对应的当前位置信息（即，无人机10的当前位置信息）。

然后，无人机10内的判定模块基于无人机10的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定无人机10是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘（S404）。其中，第一卫星为当前与无人机10通信连接的卫星。并且其中，卫星的星历信息是指卫星运行随时间而变的精确位置或轨迹表。图5是根据本申请实施例所述的第一卫星与无人机10的当前位置关系的示意图。参考图1A、图1B和图5所示，首先，当前位置信息获取模块基于从星历信息获取模块中获取到的星历信息，确定第一卫星的当前位置信息P₂（x₂，y₂，z₂），并将第一卫星的当前位置信息P₂（x₂，y₂，z₂）发送至判定模块。之后规划路径信息获取模块根据从星历信息获取模块中获取到的与第一卫星对应的星历信息，确定第一卫星的通信覆盖范围S，并将第一卫星的通信覆盖范围S发送至判定模块。

最后，判定模块根据第一卫星的当前位置信息P₂（x₂，y₂，z₂），第一卫星的通信覆盖范围S以及无人机10的当前位置信息P₁（x₁，y₁），判定无人机10是否在第一卫星的通信覆盖区域边缘。具体地，判定模块基于从当前位置信息获取模块获取第一卫星的当前位置信息P₂（x₂，y₂，z₂）和无人机10的当前位置信息P₁（x₁，y₁），能够确定第一卫星在地面的投影到无人机10之间的距离r。距离r的计算公式如下：

（公式1）

此外，值得注意的是，由于无人机10的飞行高度远小于第一卫星的飞行高度，因此相对于第一卫星的飞行高度来说，无人机10的飞行高度可以忽略不计。从而在本实施例中，无人机10的当前位置信息中不包括无人机的飞行高度。

然后，判定模块进一步从轨迹路径信息获取模块中，确定第一卫星的通信覆盖范围S的半径R并基于第一卫星的通信覆盖范围S的半径R和第一卫星在地面的投影到无人机10之间的距离r，确定无人机10与第一卫星的通信覆盖范围S的边缘的距离L。距离L的计算公式如下：

（公式2）

在无人机10与第一卫星的通信覆盖范围S的边缘的距离L大于0的情况下，表示第一卫星的通信覆盖范围S的半径R大于第一卫星在地面的投影到无人机10之间的距离r，并且无人机10在第一卫星的通信覆盖范围内；在无人机10与第一卫星的通信覆盖范围S的边缘的距离L小于0的情况下，表示第一卫星的通信覆盖范围S的半径R小于第一卫星在地面的投影到无人机10之间的距离r，并且无人机10在第一卫星的通信覆盖范围外。

而在无人机10与第一卫星的通信覆盖范围S的边缘的距离L等于0的情况下，表示第一卫星的通信覆盖范围S的半径R等于第一卫星在地面的投影到无人机10之间的距离r。从而在这种情况下，说明无人机10在第一卫星的通信覆盖范围S的边缘，并且即将移出第一卫星的通信覆盖范围S。

此外，值得注意的是，由于第一卫星的通信覆盖范围较大且第一卫星的飞行高度较高，因此在本实施例中将第一卫星的通信覆盖范围近似看为圆形。

此外，由于无人机10处于第一卫星的通信覆盖范围内，因此无人机10例如可以通过数传的方式或遥控的方式与第一卫星建立通信连接。从而无人机10中的数据信息传输模块能够将数据信息传输至第一卫星。第一卫星例如还可以通过数传的方式或遥测的方式与地面站30建立通信连接，从而通过地面站30将接收到的数据信息传输至对应的终端设备40。

进一步地，无人机10中的切换模块根据无人机10的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星（S406）。其中，多个第二卫星为可能与无人机10通信连接的候选卫星。具体地，在无人机10即将移出第一卫星的通信覆盖范围外的情况下，假设无人机10还没有通过第一卫星将全部的数据信息传输至相应的终端设备40，则无人机10需要重新确定下一个进行通信连接的卫星。

但是由于卫星的数量较多，因此需要进一步确定可能与无人机10建立通信连接的卫星。值得注意的是，能够与无人机10建立通信连接的卫星可能是一个，也可能是多个。在可能与无人机10建立通信连接的卫星只有一个的情况下，该卫星为第三卫星；在可能与无人机10建立通信连接的卫星有多个的情况下，无人机10内的切换模块从当前位置信息获取模块中获取各个卫星的当前位置信息和无人机10的当前位置信息。并且切换模块以与上述确定距离r同样的方式，进一步确定各个卫星在地面上的投影到无人机10之间的距离。之后切换模块再以与上述确定距离L同样的方式，确定无人机10与各个卫星的通信覆盖范围的边缘的距离。在无人机10与卫星的通信覆盖范围的边缘的距离大于0的情况下，表示该卫星的通信覆盖范围的半径大于该卫星在地面上的投影到无人机10之间的距离，从而无人机10在该卫星的通信覆盖范围内。从而这个卫星即为作为候选卫星的第二卫星。

之后切换模块在多个第二卫星中，确定第三卫星（S408）。其中，第三卫星为多个第二卫星中即将与无人机10建立通信连接的目标卫星。参考图1C所示，例如可以基于各个第二卫星的通信质量，确定卫星220为第三卫星。具体地，切换模块在确定了多个第二卫星后，判定模块可以根据切换模块所确定的多个第二卫星，进一步确定各个第二卫星的通信质量。例如，切换模块在确定了作为候选卫星的多个第二卫星之后，无人机10向各个第二卫星发送通信连接请求。各个第二卫星响应于无人机10发送的通信连接请求，向无人机10发送用于建立通信连接的信号，并与无人机10建立通信连接。从而无人机10中的判定模块可以基于各个第二卫星发送的用于建立通信连接的信号，确定与各个第二卫星对应的通信质量是否良好。其中，影响各个第二卫星与无人机10之间的通信质量的参数例如可以包括第二卫星与无人机10之间的距离d，第二卫星与无人机10之间的数据传输速率v、第二卫星与无人机10之间的带宽B、第二卫星与无人机10之间的时延t。

在本实施例中，例如切换模块确定了4个作为候选卫星的第二卫星。并且判定模块基于4个第二卫星发送的用于建立通信连接的信号，确定4个第二卫星与无人机10之间的距离分别为d₁~d₄、4个第二卫星与无人机10之间的数据传输速率分别为v₁~v₄、4个第二卫星与无人机10之间的带宽分别为B₁~B₄以及4个第二卫星与无人机10之间的时延分别为t₁~t₄。其中，上述与4个第二卫星对应的通信质量参数，可以组成一个4×4的矩阵A。

图6是根据本申请实施例所述的通信质量模型的示意图。参考图6所示，判定模块将与4个第二卫星的通信质量参数对应的矩阵A输入至预先设置的通信质量模型，从而判定模块可以基于通信质量模型确定与4个第二卫星分别对应的通信质量百分数P₁~P₄。

之后，判定模块基于预设的通信质量百分数阈值，判定4个第二卫星的通信质量百分数P₁~P₄与通信质量百分数阈值的大小关系。在与第二卫星对应的通信质量百分数P₁~P₄大于预设的通信质量百分数阈值的情况下，将该第二卫星确定为第三卫星（即，即将与无人机10进行通信连接的卫星）。

其中，通信质量百分数阈值例如可以是基于第二卫星与无人机10之间的距离标准d_k、第二卫星与无人机10之间的数据传输速率标准v_k、第二卫星与无人机10之间的带宽标准B_k以及第二卫星与无人机10之间的时延标准t_k，并基于通信质量模型所确定的。即，将由上述标准值所组成的矩阵输入至通信质量模型，从而输出通信质量百分数阈值。并且其中，第二卫星与无人机10之间的距离标准d_k、第二卫星与无人机10之间的数据传输速率标准v_k、第二卫星与无人机10之间的带宽标准B_k以及第二卫星与无人机10之间的时延标准t_k，可以是根据历史数据确定的，或基于实际情况人为设定的。

在判定模块确定了第三卫星后，数据信息传输模块切断与不满足通信质量百分数阈值的第二卫星的通信连接，仅保留与满足通信质量百分数阈值的第三卫星的通信连接。从而减少资源的浪费。

此外，若在所确定的多个第二卫星中，存在多个卫星的通信质量百分数大于预设的通信质量百分数阈值，则判定模块可以将这多个卫星全部确定为第三卫星。

最后，无人机10内的数据信息传输模块利用第三卫星，将与无人机10对应的数据信息传输至相应的终端设备40（S410）。具体地，参考图1C所示，首先，数据信息传输模块将采集到的数据信息（例如可以是采集到的图像信息）传输至卫星220（即，第三卫星）。然后，卫星220向地面站30发送通信连接的请求，并通过数传的方式或遥测的方式将数据信息传输至地面站30。最后，地面站30向终端设备40发送通信连接的请求，并与终端设备40建立通信连接，从而将数据信息传输至相应的终端设备40。

正如背景技术中所述，现有的无人机航测方法是控制无人机按照预定程序飞行，实时拍摄图像。一方面，由于无人机拍摄的图像数据量较大，无法实现实时大量的传输，因此一般是保存在无人机内置的存储卡中。另一方面，若想利用无人机将拍摄到的图像实时传输至终端设备，则需要无人机先将图像传输至地面站，再由地面站传输至相应的终端设备。然而，上述无人机—地面站—终端设备的传输方式仅适用于终端设备处于地面站的覆盖范围之内的情况，在终端设备不处于无人机的覆盖范围之内，就需要利用卫星进行中转传输。即，传输方式为：无人机—地面站—卫星—地面站—终端设备。

但是上述传输方式存在一定的弊端，例如当无人机飞的太远，以至于无法与地面站进行通信连接或无人机与地面站之间因恶劣天气等影响，以至于无人机与地面站断开通信连接时，无人机无法将拍摄到的图像实时传输至相应的终端设备。

有鉴于此，本申请提供了一种针对无人机的卫星通信调度方法。相比于现有技术来说，由于本申请是直接确认无人机的位置信息，并利用无人机与卫星直接进行通信连接，因此不存在因无人机与地面站之间因恶劣天气等影响，以至于无人机与地面站断开通信连接，从而不能将数据信息传输至相应的终端设备的问题。

此外，由于无人机是直接与卫星通信连接，因此在无人机与当前卫星断开通信连接的情况下，还可以依据自身的规划路径信息和各个卫星的星历信息，从各个卫星中选取下一个可能进行通信连接的候选卫星，并从候选卫星中选取下一个与无人机建立通信连接的目标卫星，因此进一步保证了无人机能够将数据信息传输至相应的终端设备。

从而达到了能够保证无人机所采集到的数据信息实时传输至相应的终端设备的技术效果。进而解决了现有技术中存在的当无人机飞的太远，以至于无法与地面站进行通信连接或无人机与地面站之间因恶劣天气等影响，以至于无人机与地面站断开通信连接时，无人机无法将数据信息（例如，拍摄到的图像）实时传输至相应的终端设备的技术问题。

进一步地，参考上述所述的内容，由于存在多个第三卫星与无人机10进行通信连接，因此可以将与各个第三卫星的通信质量百分数，作为无人机10向各个第三卫星传输的数据信息的比例。例如，各个第三卫星的通信质量百分数是20%、10%、30%以及40%。并且由于在未与各个第三卫星建立通信连接之前，无人机10中的数据信息传输模块已经与第一卫星建立通信连接，并通过第一卫星向终端设备40传输了一部分数据信息，因此无人机10中的数据信息传输模块可以将还未传输至终端设备40的数据信息拆分为4份，对应的数据信息的数据量的百分数分别为20%、10%、30%以及40%。并按照所确定的数据信息的数据量的百分数，将各部分数据信息传输至相应的第三卫星。

可选地，基于无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定无人机是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘的操作，包括：根据第一卫星的星历信息，确定第一卫星的当前位置信息以及第一卫星的通信覆盖范围的半径；基于第一卫星的当前位置信息和无人机的当前位置信息，确定第一卫星在地面上的投影到无人机之间的距离；基于第一卫星的通信覆盖范围的半径和第一卫星在地面上的投影到无人机之间的距离，确定无人机到第一卫星的通信覆盖范围的边缘的距离；以及基于无人机到第一卫星的通信覆盖范围的边缘的距离，判定无人机是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘。

可选地，根据无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星的操作，包括：根据各个卫星的星历信息，确定各个卫星的当前位置信息和各个卫星的通信覆盖范围的半径；根据各个卫星的当前位置信息和无人机的规划路径信息，确定在无人机即将移出第一卫星的通信覆盖范围的情况下，各个卫星在地面上的投影到无人机之间的距离；以及在各个卫星在地面上的投影到无人机之间的距离小于对应的卫星的通信覆盖范围的半径的情况下，将对应的卫星确定为与无人机连接的候选卫星。

可选地，在多个第二卫星中，确定与第三卫星的操作，包括：确定与多个第二卫星对应的通信质量参数，并将与多个第二卫星对应的通信质量参数，输入至预先设置的通信质量模型；判定通信质量模型输出的与各个第二卫星对应的通信质量百分数是否大于预设的通信质量百分数阈值；以及将通信质量百分数大于预设的通信质量百分数阈值的第二卫星确定为第三卫星。

从而根据本实施例的第一个方面，达到了能够保证无人机将所采集到的数据信息实时传输至相应的终端设备的技术效果。

此外，参考图2A和图2B所示，根据本实施例的第二个方面，提供了一种存储介质。所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时由处理器执行以上所述的方法。

从而根据本实施例，达到了能够保证无人机将所采集到的数据信息实时传输至相应的终端设备的技术效果。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

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根据上述实施例的方法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，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的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，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

实施例2

图7示出了根据本实施例的第一个方面所述的针对无人机的卫星通信调度装置700，该装置700与根据实施例1的第一个方面所述的方法相对应。参考图7所示，该装置700包括：第一位置信息确定模块710，用于基于预先存储的与无人机对应的轨迹信息表，确定无人机的当前位置信息，其中轨迹信息表用于指示无人机的各个时刻对应的规划路径信息；第一判定模块720，用于基于无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定无人机是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘，其中第一卫星为当前与无人机通信连接的卫星；多个第二卫星确定模块730，用于根据无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星，其中多个第二卫星为即将与无人机连接的候选卫星；第三卫星确定模块740，用于在多个第二卫星中，确定与第三卫星，其中第三卫星为多个第二卫星中即将与无人机连接的目标卫星；以及数据信息传输模块750，用于利用第三卫星，将与无人机对应的数据信息传输至相应的终端设备。

可选地，第一判定模块720，包括：第二位置信息确定模块，用于根据第一卫星的星历信息，确定第一卫星的当前位置信息以及第一卫星的通信覆盖范围的半径；第一距离确定模块，用于基于第一卫星的当前位置信息和无人机的当前位置信息，确定第一卫星在地面上的投影到无人机之间的距离；第二距离确定模块，基于第一卫星的通信覆盖范围的半径和第一卫星在地面上的投影到无人机之间的距离，确定无人机到第一卫星的通信覆盖范围的边缘的距离；第二判定模块，用于基于无人机到第一卫星的通信覆盖范围的边缘的距离，判定无人机是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘。

可选地，多个第二卫星确定模块730，包括：第三位置信息确定模块，用于根据各个卫星的星历信息，确定各个卫星的当前位置信息和各个卫星的通信覆盖范围的半径；第三距离确定模块，用于根据各个卫星的当前位置信息和无人机的规划路径信息，确定在无人机即将移出第一卫星的通信覆盖范围的情况下，各个卫星在地面上的投影到无人机之间的距离；候选卫星确定模块，用于在各个卫星在地面上的投影到无人机之间的距离小于对应的卫星的通信覆盖范围的半径的情况下，将对应的卫星确定为与无人机连接的候选卫星。

可选地，第三卫星确定模块740，包括；通信质量参数输入模块，用于确定与多个第二卫星对应的通信质量参数，并将与多个第二卫星对应的通信质量参数，输入至预先设置的通信质量模型；第三判定模块，用于判定通信质量模型输出的与各个第二卫星对应的通信质量百分数是否大于预设的通信质量百分数阈值；以及第三卫星确定子模块，用于将通信质量百分数大于预设的通信质量百分数阈值的第二卫星确定为第三卫星。

从而根据本实施例，达到了能够保证无人机将所采集到的数据信息实时传输至相应的终端设备的技术效果。

实施例3

图8示出了根据本实施例的第一个方面所述的针对无人机的卫星通信调度装置800，该装置800与根据实施例1的第一个方面所述的方法相对应。参考图8所示，该装置800包括：处理器810；以及存储器820，与处理器810连接，用于为处理810提供处理以下处理步骤的指令：基于预先存储的与无人机对应的轨迹信息表，确定无人机的当前位置信息，其中轨迹信息表用于指示无人机的各个时刻对应的规划路径信息；基于无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定无人机是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘，其中第一卫星为当前与无人机通信连接的卫星；根据无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星，其中多个第二卫星为即将与无人机连接的候选卫星；在多个第二卫星中，确定与第三卫星，其中第三卫星为多个第二卫星中即将与无人机连接的目标卫星；以及利用第三卫星，将与无人机对应的数据信息传输至相应的终端设备。

可选地，基于无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定无人机是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘的操作，包括：根据第一卫星的星历信息，确定第一卫星的当前位置信息以及第一卫星的通信覆盖范围的半径；基于第一卫星的当前位置信息和无人机的当前位置信息，确定第一卫星在地面上的投影到无人机之间的距离；基于第一卫星的通信覆盖范围的半径和第一卫星在地面上的投影到无人机之间的距离，确定无人机到第一卫星的通信覆盖范围的边缘的距离；以及基于无人机到第一卫星的通信覆盖范围的边缘的距离，判定无人机是否在第一卫星的通信覆盖范围的边缘。

可选地，根据无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星的操作，包括：根据各个卫星的星历信息，确定各个卫星的当前位置信息和各个卫星的通信覆盖范围的半径；根据各个卫星的当前位置信息和无人机的规划路径信息，确定在无人机即将移出第一卫星的通信覆盖范围的情况下，各个卫星在地面上的投影到无人机之间的距离；以及在各个卫星在地面上的投影到无人机之间的距离小于对应的卫星的通信覆盖范围的半径的情况下，将对应的卫星确定为与无人机连接的候选卫星。

可选地，在多个第二卫星中，确定与第三卫星的操作，包括：确定与多个第二卫星对应的通信质量参数，并将与多个第二卫星对应的通信质量参数，输入至预先设置的通信质量模型；判定通信质量模型输出的与各个第二卫星对应的通信质量百分数是否大于预设的通信质量百分数阈值；以及将通信质量百分数大于预设的通信质量百分数阈值的第二卫星确定为第三卫星。

从而根据本实施例，能够保证无人机将所采集到的数据信息实时传输至相应的终端设备的技术效果。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以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，本发明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全部或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（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明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、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种针对无人机的卫星通信调度方法，其特征在于，包括：

基于预先存储的与无人机对应的轨迹信息表，确定所述无人机的当前位置信息，其中所述轨迹信息表用于指示所述无人机的各个时刻对应的规划路径信息；

基于所述无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定所述无人机是否在所述第一卫星的通信覆盖范围的边缘，其中所述第一卫星为当前与所述无人机通信连接的卫星；

根据所述无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星，其中所述多个第二卫星为即将与所述无人机建立通信连接的候选卫星；

在所述多个第二卫星中，确定第三卫星，其中所述第三卫星为所述多个第二卫星中即将与所述无人机建立通信连接的目标卫星；以及

利用所述第三卫星，将与所述无人机对应的数据信息传输至相应的终端设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定所述无人机是否在所述第一卫星的通信覆盖范围的边缘的操作，包括：

根据所述第一卫星的星历信息，确定所述第一卫星的当前位置信息以及所述第一卫星的通信覆盖范围的半径；

基于所述第一卫星的当前位置信息和所述无人机的当前位置信息，确定所述第一卫星在地面上的投影到所述无人机之间的距离；

基于所述第一卫星的通信覆盖范围的半径和所述第一卫星在地面上的投影到所述无人机之间的距离，确定所述无人机到所述第一卫星的通信覆盖范围的边缘的距离；以及

基于所述无人机到所述第一卫星的通信覆盖范围的边缘的距离，判定所述无人机是否在所述第一卫星的通信覆盖范围的边缘。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星的操作，包括：

根据所述各个卫星的星历信息，确定所述各个卫星的当前位置信息和所述各个卫星的通信覆盖范围的半径；

根据所述各个卫星的当前位置信息和所述无人机的规划路径信息，确定在所述无人机即将移出所述第一卫星的通信覆盖范围的情况下，所述各个卫星在地面上的投影到所述无人机之间的距离；以及

在所述各个卫星在地面上的投影到所述无人机之间的距离小于对应的卫星的通信覆盖范围的半径的情况下，将对应的卫星确定为与所述无人机连接的候选卫星。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述多个第二卫星中，确定与第三卫星的操作，包括：

确定与所述多个第二卫星对应的通信质量参数，并将与所述多个第二卫星对应的通信质量参数，输入至预先设置的通信质量模型；

判定所述通信质量模型输出的与所述各个第二卫星对应的通信质量百分数是否大于预设的通信质量百分数阈值；以及

将所述通信质量百分数大于预设的通信质量百分数阈值的第二卫星确定为所述第三卫星。

5.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时由处理器执行权利要求1至4中任意一项所述的方法。

6.一种针对无人机的卫星通信调度的装置，其特征在于，包括：

第一位置信息确定模块，用于基于预先存储的与无人机对应的轨迹信息表，确定所述无人机的当前位置信息，其中所述轨迹信息表用于指示所述无人机的各个时刻对应的规划路径信息；

第一判定模块，用于基于所述无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定所述无人机是否在所述第一卫星的通信覆盖范围的边缘，其中所述第一卫星为当前与所述无人机通信连接的卫星；

多个第二卫星确定模块，用于根据所述无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星，其中所述多个第二卫星为即将与所述无人机连接的候选卫星；

第三卫星确定模块，用于在所述多个第二卫星中，确定第三卫星，其中所述第三卫星为所述多个第二卫星中即将与所述无人机连接的目标卫星；以及

数据信息传输模块，用于利用所述第三卫星，将与所述无人机对应的数据信息传输至相应的终端设备。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，第一判定模块，包括：

第二位置信息确定模块，用于根据所述第一卫星的星历信息，确定所述第一卫星的当前位置信息以及所述第一卫星的通信覆盖范围的半径；

第一距离确定模块，用于基于所述第一卫星的当前位置信息和所述无人机的当前位置信息，确定所述第一卫星在地面上的投影到所述无人机之间的距离；

第二距离确定模块，基于所述第一卫星的通信覆盖范围的半径和所述第一卫星在地面上的投影到所述无人机之间的距离，确定所述无人机到所述第一卫星的通信覆盖范围的边缘的距离；

第二判定模块，用于基于所述无人机到所述第一卫星的通信覆盖范围的边缘的距离，判定所述无人机是否在所述第一卫星的通信覆盖范围的边缘。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，多个第二卫星确定模块，包括：

第三位置信息确定模块，用于根据所述各个卫星的星历信息，确定所述各个卫星的当前位置信息和所述各个卫星的通信覆盖范围的半径；

第三距离确定模块，用于根据所述各个卫星的当前位置信息和所述无人机的规划路径信息，确定在所述无人机即将移出所述第一卫星的通信覆盖范围的情况下，所述各个卫星在地面上的投影到所述无人机之间的距离；

候选卫星确定模块，用于在所述各个卫星在地面上的投影到所述无人机之间的距离小于对应的卫星的通信覆盖范围的半径的情况下，将对应的卫星确定为与所述无人机连接的候选卫星。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，第三卫星确定模块，包括；

通信质量参数输入模块，用于确定与所述多个第二卫星对应的通信质量参数，并将与所述多个第二卫星对应的通信质量参数，输入至预先设置的通信质量模型；

第三判定模块，用于判定所述通信质量模型输出的与所述各个第二卫星对应的通信质量百分数是否大于预设的通信质量百分数阈值；以及

第三卫星确定子模块，用于将所述通信质量百分数大于预设的通信质量百分数阈值的第二卫星确定为所述第三卫星。

10. 一种针对无人机的卫星通信调度装置，其特征在于，包括：

处理器；以及

存储器，与所述处理器连接，用于为所述处理器提供处理以下处理步骤的指令：

基于预先存储的与无人机对应的轨迹信息表，确定所述无人机的当前位置信息，其中所述轨迹信息表用于指示所述无人机的各个时刻对应的规划路径信息；

基于所述无人机的当前位置信息，以及第一卫星的星历信息，判定所述无人机是否在所述第一卫星的通信覆盖范围的边缘，其中所述第一卫星为当前与所述无人机通信连接的卫星；

根据所述无人机的规划路径信息以及各个卫星的星历信息，确定多个第二卫星，其中所述多个第二卫星为即将与所述无人机建立通信连接的候选卫星；

在所述多个第二卫星中，确定第三卫星，其中所述第三卫星为所述多个第二卫星中即将与所述无人机建立通信连接的目标卫星；以及

利用所述第三卫星，将与所述无人机对应的数据信息传输至相应的终端设备。