CN206226437U - 一种数据传输装置以及无人机的数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种数据传输装置以及无人机的数据传输系统，数据传输装置包括与无人机飞行控制器通信的底板、位于底板上的并与底板通信的数传模块以及网络通信模块，数传模块用于与手持遥控器通信，网络通信模块用于与服务器通信。本实用新型将网络通信模块、数传模块两个模块放在同一块硬件底板上面，数据同时通过两种方式向网络通信模块以及数传模块传输数据，保证了数据的稳定性，缩小了无人机的体积，也实现了数据的无距离限制传输以及数据的多终端显示，同时，本实用新型的模块从硬件上划分成底板，数传模块，网络通信模块，可以方便各个模块独立地更新迭代，而不影响其他模块。提高了升级的便捷性、经济性、以及模块的复用性。

Description

一种数据传输装置以及无人机的数据传输系统

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，特别是涉及一种数据传输装置以及无人机的数据传输系统。

背景技术

无人驾驶飞机简称无人机(Unmanned Aerial Vehicle，简称UAV)，是一种利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。随着无人机技术的快速发展，无人机经常被应用于城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业。

通常无人机包括了飞行控制系统，飞行控制系统包括飞行控制器、传输模块、IMU(Inertial measurement unit，惯性测量单元)模块、陀螺仪、高度测量模块(如气压计、超声波测距、雷达测距)、GPS定位模块，飞行控制器读取IMU模块、陀螺仪、高度测量模块、GPS定位模块输出相关的飞行数据，利用这些飞行数据以及接收到的遥控指令，控制无人机飞行。

飞行控制器还可以通过传输模块接收RTK(real time kinematic，实时动态)基准站发送的差分数据，同时，飞行控制器收到手持遥控器或者服务器请求，通过传输模块将相关飞行数据发送给遥控器或者服务器。

传输模块包括了网络通信模块和数传模块，两种模块各有优缺点。数传通信延时低，但是通信距离短。GPRS传输模块通信延时较高，但是通信距离长。因此，网络通信模块一般与服务器进行通信，数传模块一般与手持遥控器通信，同时接收RTK基准站所发送的差分数据。

由于飞行控制器控制需要非常迅速地控制无人机，同时飞行控制器处理差分数据需要耗费大量的时间，而手持遥控器对无人机进行监控时需要飞行控制器发送一次数据，服务器监控无人机进行监控时又需要飞行控制器发送一次数据，而且，网络通信模块和数传模块都有各自的通信协议，飞行控制器还需要针对各自的协议生成不同的数据包，使得飞行控制器重复传输数据，这对于飞行控制器极其宝贵的处理时间来说非常不利。

另外，飞行控制器接口有限，而传输模块占用了两个接口，不利于飞行控制器的小型化。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种数据传输装置以及无人机的数据传输系统。

为了解决上述问题，本实用新型实施例公开了一种数据传输装置，所述数据传输装置位于无人机中，所述数据传输装置包括与无人机飞行控制器通信的底板、位于所述底板上的并与所述底板通信的数传模块以及网络通信模块，所述数传模块用于与手持遥控器通信，所述网络通信模块用于与服务器通信。

优选地，所述底板包括与所述飞行控制器通信的MCU，以及分别供所述数传模块和所述网络通信模块使用的插座。

优选地，所述数传模块和所述网络通信模块通过所述插座分别与所述底板可拆卸式连接。

优选地，所述可拆卸式连接包括插针连接。

优选地，所述MCU至少包括第一串口、第二串口以及第三串口，所述第一串口与所述飞行控制器相连，所述第二串口与所述网络通信模块的插座相连，所述第三串口与所述数传模块的插座相连。

优选地，所述底板通过指定的业务协议与所述飞行控制器通信；所述底板通过指定的第一通信协议与所述数传模块通信；所述底板通过指定的第二通信协议与所述网络通信模块通信。

优选地，所述第一通信协议与所述第二通信协议并不相同。

优选地，所述网络通信模块为蜂窝移动通信模块。

优选地，所述数传模块还与RTK基准站通信。

本实用新型实施例还公开了一种无人机的数据传输系统，所述系统包括飞行控制器、与所述飞行控制器相连的底板、位于所述底板上并与所述底板通信的数传模块以及网络通信模块，与所述数传模块通信的手持遥控器，与所述网络通信模块通信的服务器，所述手持遥控器与所述服务器通信。

本实用新型实施例包括以下优点：

本实用新型将网络通信模块、数传模块两个模块放在同一块硬件底板上面，数据同时通过两种方式向网络通信模块以及数传模块这两个模块传输数据，保证了数据的稳定性，缩小了无人机的体积，也实现了数据的无距离限制传输以及数据的多终端显示。

进一步地，本实用新型为两种传输模块设计了较为通用的通信协议，传输模块只与底板通信，而具体业务相关的业务协议由底板与飞行控制器实现。传输模块与底板的通信协议改动的可能性较小，业务协议改动可能性较高，这样的划分可以降低开发的时间成本。

进一步地，本实用新型的模块从硬件上划分成底板，数传模块，网络通信模块，可以方便各个模块独立地更新迭代，而不影响其他模块。提高了升级的便捷性、经济性、以及模块的复用性。如果模块出故障也方便查错和替换，降低维护成本。例如数传模块，原本是2.4G数传，更换成其它频段的数传，只需把数传模块替换，不影响底板和网络通信模块，这样可以提高模块的复用性、便捷性和经济性。

进一步地，底板得到第一传输配置和/或第二传输配置以后，确定飞行数据项目，以进行数据的筛选后才向飞行控制器请求与飞行数据项目对应的飞行数据，则向飞行控制器请求的数据都是经过筛选后得到的数据，无需飞行控制器再次处理，减小飞行控制器的工作量，更能保证飞行安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的一种数据传输装置的结构框图；

图2是本实用新型实施例的一种无人机的数据传输系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，示出了本实用新型实施例的一种数据传输装置100的结构框图。

参照图1，在本实用新型实施例中，数据传输装置100可以包括与无人机飞行控制器通信的底板1、位于底板1上的并与该底板1通信的数传模块2以及网络通信模块3，数传模块2用于与手持遥控器通信，网络通信模块3用于与服务器通信。所述网络通信模块可以是无线局域网模块，也可以是蜂窝移动通信模块。

具体的，数据传输装置100是安装在无人机上的一种用于使得无人机与手持遥控器和服务器传输数据的装置。

在本实用新型实施例中，底板1可以用于与无人机的飞行控制器通信，在底板1中可以包括MCU(Micro Control Unit，微控制单元)。

在具体实现中，该底板1可以是无人机中的一个或多个硬件底板，其上面集成了一个或多个MCU，其中，MCU可以是集成了内处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、计数器、以及I/O端口为一体的一块集成芯片。在此硬件电路基础上，其可以将要处理的数据、计算方法、步骤、操作命令编制成程序，存放于MCU内部或外部存储器中，MCU在运行时能自动地、连续地从存储器中取出并执行。

在本实用新型实施例中，底板1上除了包括MCU，还可以包括分别供数传模块2和网络通信模块3使用的插座。则该MCU至少可以包括第一串口、第二串口以及第三串口，该第一串口与飞行控制器相连，该第二串口与网络通信模块3的插座相连，该第三串口与数传模块2的插座相连。

进一步地，数传模块2和网络通信模块3可以通过插座分别与底板1进行可拆卸式连接。

进一步地，为了便于实现数据传输装置100的小型化，数传模块2和网络通信模块3可以位于同一底板中，分别通过插座分别与同一个底板进行可拆卸式连接。

作为一种示例，该可拆卸式连接可以包括插针连接。

当然，除了上述插针连接，该可拆卸式连接还可以包括其他的连接方式，本实用新型实施例对此不作限制。

在本实用新型实施例中，底板1可以通过指定的业务协议与飞行控制器通信，以及通过指定的第一通信协议与数传模块2通信，以及通过指定的第二通信协议与网络通信模块3通信。

具体的，底板1与飞行控制器、数传模块2、网络通信模块3的通信过程可以通过底板1上的MCU来实现，MCU可以通过第一串口利用指定的业务协议与无人机飞行控制器通信，以及通过第二串口利用指定的第一通信协议与数传模块2通信，以及通过第三串口利用指定的第二通信协议与网络通信模块3通信。

其中，指定的业务协议可以是无人机厂商根据无人机业务的不同而定义的协议，其用来实现飞行控制器与底板1之间的通信过程，其根据无人机执行业务的不同而变化较大。

指定的第一通信协议和第二通信协议可以分别用来实现底板1与数传模块2、网络通信模块3之间的通信过程，无人机执行的业务不同对通信协议的影响较小。

在实际应用中，第一通信协议与第二通信协议可以相同，也可以不同，本领域技术人员可以根据实际情况对第一通信协议和第二通信协议进行选择，本发明实施例对此不作限制。

通过搭建本实用新型实施例的数据传输装置100，数据传输装置100在启动后，数传模块2可以向手持遥控器获取第一传输配置、网络通信模块3 可以向服务器获取第二传输配置。

作为一种示例，第一传输配置和第二传输配置均可以包括飞行数据项目、飞行数据发送时间间隔等，其中，飞行数据项目可以包括无人机位置信息、无人机电池数据、无人机航线数据、无人机当前飞行速度数据、喷洒系统数据等数据。

数传模块2获得第一传输配置以后，可以将第一传输配置通过第二串口发送至MCU，MCU得到第一传输配置以后，可以按照飞行数据发送时间间隔，例如1s，向飞行控制器请求与所述飞行数据项目对应的飞行数据，并按照第一通信协议可以将所述与所述飞行数据项目对应的飞行数据封装成第一数据包，以及可以将第一数据包通过第二串口发送至对应的数传模块2，数传模块2可以再将第一数据包发送至手持遥控器。

和/或，

网络通信模块3获得第二传输配置以后，可以将第二传输配置通过第三串口发送至MCU，MCU得到第二传输配置以后，可以按照飞行数据发送时间间隔，例如1s，向飞行控制器请求与所述飞行数据项目对应的飞行数据，并按照第二通信协议可以将所述与所述飞行数据项目对应的飞行数据封装成第二数据包，以及可以将第二数据包通过第三串口发送至网络通信模块3，网络通信模块3可以再将第二数据包通过无线局域网或移动网络等通信方式发送至服务器。

在本实用新型实施例中，底板得到第一传输配置和/或第二传输配置以后，确定飞行数据项目，以进行数据的筛选后才向飞行控制器请求与飞行数据项目对应的飞行数据，则向飞行控制器请求的数据都是经过筛选后得到的数据，无需飞行控制器再次处理，减小飞行控制器的工作量，更能保证飞行安全性。

本实用新型将网络通信模块、数传模块两个模块放在同一块硬件底板上面，数据同时通过两种方式向网络通信模块以及数传模块这两个模块传输数据，保证了数据的稳定性，缩小了无人机的体积，也实现了数据的无距离限制传输以及数据的多终端显示。

进一步地，本实用新型为两种传输模块设计了较为通用的通信协议，传输模块只与底板通信，而具体业务相关的业务协议由底板与飞行控制器实现。传输模块与底板的通信协议改动的可能性较小，业务协议改动可能性较高，这样的划分可以降低开发的时间成本。

进一步地，本实用新型的模块从硬件上划分成底板，数传模块，网络通信模块，可以方便各个模块独立地更新迭代，而不影响其他模块。提高了升级的便捷性、经济性、以及模块的复用性。如果模块出故障也方便查错和替换，降低维护成本。例如数传模块，原本是2.4G数传，更换成其它频段的数传，只需把数传模块替换，不影响底板和网络通信模块，这样可以提高模块的复用性、便捷性和经济性。

进一步地，底板得到第一传输配置和/或第二传输配置以后，确定飞行数据项目，以进行数据的筛选后才向飞行控制器请求与飞行数据项目对应的飞行数据，则向飞行控制器请求的数据都是经过筛选后得到的数据，无需飞行控制器再次处理，减小飞行控制器的工作量，更能保证飞行安全性。

进一步的，在本实用新型实施例的数据传输装置100基础上，参照图2示出了本实用新型实施例的一种无人机的数据传输系统200的结构框图。

在本实用新型实施例中，参照图2，数据传输系统可以包括飞行控制器4、与所述飞行控制器4相连的底板1、位于底板1上并与底板1通信的数传模块2以及网络通信模块3，与数传模块2通信的手持遥控器5，与网络通信模块3通信的服务器6，并且，手持遥控器5可以与服务器6通信。

基于图2的数据传输系统200，在一种实施方式中，当数传模块2异常时，手持遥控器5可以利用移动网络或者无线局域网将第一传输配置发送至服务器6，服务器6可以利用移动网络或者无线局域网将接收到的第一传输配置发送至网络通信模块3。

网络通信模块3获得第一传输配置以后，可以将第一传输配置通过第三串口发送至MCU，MCU得到第一传输配置以后，可以从第一传输配置确定中提取飞行数据发送时间间隔以及飞行数据项目，并按照飞行数据发送时间间隔，例如1s，向飞行控制器请求与所述飞行数据项目对应的飞行数据，MCU获得与所述飞行数据项目对应的飞行数据以后，可以按照第二通信协议将所述与所述飞行数据项目对应的飞行数据封装成第二数据包，以及可以将第二数据包通过第三串口发送至网络通信模块3，网络通信模块3可以再将第二数据包通过无线局域网或移动网络等通信方式发送至服务器6，服务器6最后可以通过无线局域网或者移动网络等通信方式将第二数据包发送至手持遥控器5。

在上述数据传输过程中，数据传输的链路可以为“服务器6--网络通信模块3--底板1--飞行控制器4”，当数传模块2异常时，可以通过上述链路完成手持遥控器5与飞行控制器4的通信过程。

在另一种实施方式中，当网络通信模块3异常时，服务器6可以利用移动网络或者无线局域网将第二传输配置发送至手持遥控器5，手持遥控器5可以将接收到的第二传输配置发送至数传模块2。

数传模块2获得第二传输配置以后，可以将第二传输配置通过第二串口发送至MCU，MCU得到第二传输配置以后，可以从第一传输配置确定中提取飞行数据发送时间间隔以及飞行数据项目，并按照飞行数据发送时间间隔，例如1s，向飞行控制器请求与所述飞行数据项目对应的飞行数据，并可以按照第一通信协议将所述与所述飞行数据项目对应的飞行数据封装成第一数据包，以及可以将第一数据包通过第二串口发送至对应的数传模块2，数传模块2可以再将第一数据包发送至手持遥控器5，手持遥控器5最后可以通过无线局域网或者移动网络等通信方式将第一数据包发送至服务器6。

在上述数据传输过程中，数据传输的链路可以为“手持遥控器5--数传模块2--底板1--飞行控制器4”，当网络通信模块3异常时，可以通过上述链路完成服务器6与飞行控制器4的通信过程。

需要说明的是，上述手持遥控器5与服务器6之间利用移动网络或者无线局域网的通信过程仅仅是一种示例，本领域技术人员还可以根据实际情况选用其他的通信方式进行数据传输，本实用新型实施例对此均不作限制。

在本实用新型中，对于发送给飞行控制器4的数据，可由“飞行控制器4--底板1--数传模块2--手持遥控器5”、“飞行控制器4--底板1--网络通信模块3--服务器6”这两条通信链路同时进行，但由于实际使用环境的复杂和不确定性，在某一链路断开的情况下，由于手持遥控器5与服务器6可以通信，仍然可以通过另外一条通信链路进行通信，保证了通信的可靠性及稳定性。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种数据传输装置，位于无人机中，其特征在于，所述数据传输装置包括与无人机飞行控制器通信的底板、位于所述底板上的并与所述底板通信的数传模块以及网络通信模块，所述数传模块用于与手持遥控器通信，所述网络通信模块用于与服务器通信。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底板包括与所述飞行控制器通信的MCU，以及分别供所述数传模块和所述网络通信模块使用的插座。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数传模块和所述网络通信模块通过所述插座分别与所述底板可拆卸式连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述可拆卸式连接包括插针连接。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述MCU至少包括第一串口、第二串口以及第三串口，所述第一串口与所述飞行控制器相连，所述第二串口与所述网络通信模块的插座相连，所述第三串口与所述数传模块的插座相连。

6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述底板通过指定的业务协议与所述飞行控制器通信；所述底板通过指定的第一通信协议与所述数传模块通信；所述底板通过指定的第二通信协议与所述网络通信模块通信。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一通信协议与所述第二通信协议并不相同。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述网络通信模块为蜂窝移动通信模块。

9.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述数传模块还与RTK基准站通信。

10.一种无人机的数据传输系统，其特征在于，包括飞行控制器、与所述飞行控制器相连的底板、位于所述底板上并与所述底板通信的数传模块以及网络通信模块，与所述数传模块通信的手持遥控器，与所述网络通信模块通信的服务器，所述手持遥控器与所述服务器通信。