CN113242078B - 一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接*** - Google Patents

一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接***，包括无人机数据平台和多个生态环境监测站，所述无人机数据平台包括无人机主体、机载通信模块、机载微处理器、无人机数据服务***；所述生态环境监测站包括多组监测传感模块、地面数据采集器、第一站载通信模块、站载微处理器，第二站载通信模块；本发明通过用无人机数据平台获取地面野外生态环境监测站既有存储数据，可节省人力物力，在人类到达监测现场比较困难的情况下，或存在较大危险情况下，以无人机数据采集平台临空的形式，实现无移动通信网络覆盖地区的生态环境地面监测数据遥采集。

Description

一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接***
技术领域
本发明涉及生态环境监测技术领域，具体涉及一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接***。
背景技术
基于GPRS的数据远程传输技术，对移动通信网络依赖非常高，在移动通信网络信号不足时，办公室计算机和远程数据采集器之间的连接非常不稳定，没有移动通信信号的地区，此技术方案不可行。
人工现场用笔记本电脑，通过USB转232口，连接数据采集器，通过数据采集软件下载数据，是比较普遍的方法。但是，在高山、冰川、戈壁、海洋、极地等特定地区，人工到现场难度比较大，风险比较高，效率非常低。往往被迫降低数据采集频率，造成关键数据晚获得，设备故障晚发现。
理论上，可以利用卫星传输数据，但是，大量地面生态环境监测数据通过卫星中转回传的经济成本过高，因为数据庞大，传输的效率过低。目前没有看到用卫星中转生态环境地面监测数据的应用。
通过手机蓝牙功能下载数据，受限于蓝牙技术本身，距离限于仪器周边约30米范围内，需要人工在现场操作手机或电脑，传输的速率低，文件小，距离近，且仅限于特定具体仪器，不适应生态环境监测传感器多样的情况，不具备普适性。
以上各种方案，都存在特定的应用场景，受限于网络或人工。除非人工抵达现场，目前缺少针对包括但不限于高山、冰川、戈壁、海洋、极地等特定艰险地区，人迹罕至或存在较大抵达困难的区域地面生态环境监测站数据获取的经济高效技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接***，以解决现有技术中缺少针对包括但不限于高山、冰川、戈壁、海洋、极地等特定艰险地区，人迹罕至或存在较大抵达困难的区域地面生态环境监测站数据获取的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接***，包括无人机数据平台和多个生态环境监测站，所述无人机数据平台包括无人机主体、机载通信模块、机载微处理器、无人机数据服务***；
所述生态环境监测站包括多组监测传感模块、地面数据采集器、第一站载通信模块、站载微处理器，第二站载通信模块；
所述地面数据采集器采集多组所述监测传感模块的采集数据，地面数据采集器将采集数据输送至站载微处理器中的存储模块，且所述生态环境监测站由第二站载通信模块与无人机数据平台的机载通信模块建立无线通信链路，所述第一站载通信模块向无人机数据服务***中发送存储在站载微处理器中的存储模块内存储的数据。
作为本发明的一种优选方案，所述无人机主体进入生态环境监测站所在的目标区域，通过机载通信模块，向所述目标区域覆盖无人机无线网络接入的服务信号，所述生态环境监测站通过第二站载通信模块感知无线接入服务信号，唤醒站载微处理器自动接入由所述机载微处理器、无人机数据服务***和机载通信模块构成的无人机平台无线网路，完成所述生态环境监测站与无人机数据平台之间的无线通信链路的握手。
作为本发明的一种优选方案，所述站载微处理器内设置有节点模块，相邻两个所述生态环境监测站之间设置有中继模块；
其中，所述节点模块用于对所述第一站载通信模块发送的数据流进行监听，获取第一站载通信模块在传输过程中的数据中断节点，并通过站载微处理器将数据中断节点发送至中继模块；
所述中继模块用于连接相邻两个所述生态环境监测站的第二站载通信模块和第一站载通信模块，并在当前第一站载通信模块和第二站载通信模块与无人机平台无线网络断开连接后，站载微处理器将通过第二站载通信模块将存储模块中携带数据中断节点的采集数据发送至下一个生态环境监测站的站载微处理器的存储模块。
作为本发明的一种优选方案，所述第二站载通信模块用于形成信令支路，所述第一站载通信模块用于形成采集数据的信息支路，并通过设置在站载微处理器内部的扩频模块将第一站载通信模块和第二站载通信模块的信息支路和信令支路以时分复接的方式形成连续比特流。
作为本发明的一种优选方案，第一站载通信模块通过串并变换将采集数据转换为多路并行数据，所述节点模块对多路并行数据进行同步监听，并在多路并行数据的某路连续比特流发生终止输送时，所述节点模块通过数据控制索引产生器产生伪比特流，第二站载通信模块将伪比特流传输至机载通信模块模块，并第二站载通信模块和第一站载通信模块将伪比特流以及伪比特流所对应的未被传输的采集数据发送至中继模块。
作为本发明的一种优选方案，所述机载微处理器为自动获取的所述站载微处理器的数据自动划分存储区域，站载处理器在完成存储模块的采集数据传输后，第一站载通信模块和第二站载通信模块依次与所述无人机平台无线网路自动断开连接。
作为本发明的一种优选方案，所述无人机数据服务***包括中继通信模块、数据处理模块和机载存储模块；
其中，所述中继通信模块通过微波通信与所述中继模块感知认证连接，并在中继通信模块与中继模块通信感知认证连接后向中继模块发送数据传输触发信号；
数据处理模块，用于对伪比特流所对应的未传输采集数据与机载存储单元中带有伪比特流的数据进行重新排序和顺序播放存储，获得完整的数据。
作为本发明的一种优选方案，所述中继模块将伪比特流以及伪比特流所对应的未传输的采集数据通过所述下一个生态环境监测站的第一站载通信模块发送至站载微处理器。
作为本发明的一种优选方案，第二站载通信模块利用伪比特流在当前所述生态环境监测站与无人机数据平台之间的无线通信链路的握手时，通过第二站载通信模块向所述站载微处理器发起数据轮询指令请求，所述站载微处理器根据数据轮询指令请求通过第一站载通信模块将伪比特流所对应的采集数据发送至机载微处理器，由机载微处理器发送至机载存储模块。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明的目的在于提供一种在地面野外生态环境监测站与无人机数据平台之间建立通信连接的***，实现用无人机数据平台获取地面野外生态环境监测站既有存储数据。该方法可节省人力物力，在人类到达监测现场比较困难的情况下，或存在较大危险情况下，以无人机数据采集平台临空的形式，实现无移动通信网络覆盖地区的生态环境地面监测数据遥采集。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供无人机数据平台和地面野外生态环境监测站之间建立无线连接的结构框架图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接***，包括无人机数据平台和多个生态环境监测站，
所述无人机数据平台包括无人机主体、机载通信模块、机载微处理器、无人机数据服务***；
所述生态环境监测站包括多组监测传感模块、地面数据采集器、第一站载通信模块、站载微处理器，第二站载通信模块；
所述地面数据采集器采集多组所述监测传感模块的采集数据，地面数据采集器将采集数据输送至站载微处理器中的存储模块，且所述生态环境监测站由第二站载通信模块与无人机数据平台的机载通信模块建立无线通信链路，所述第一站载通信模块向无人机数据服务***中发送存储在站载微处理器中的存储模块内存储的数据。
其中，所述无人机主体进入生态环境监测站所在的目标区域，通过机载通信模块，向所述目标区域覆盖无人机无线网络接入的服务信号，所述生态环境监测站通过第二站载通信模块感知无线接入服务信号，唤醒站载微处理器自动接入由所述机载微处理器、无人机数据服务***和机载通信模块构成的无人机平台无线网路，完成所述生态环境监测站与无人机数据平台之间的无线通信链路的握手。
所述站载微处理器内设置有节点模块，相邻两个所述生态环境监测站之间设置有中继模块；
其中，所述节点模块用于对所述第一站载通信模块发送的数据流进行监听，获取第一站载通信模块在传输过程中的数据中断节点，并通过站载微处理器将数据中断节点发送至中继模块；
所述中继模块用于连接相邻两个所述生态环境监测站的第二站载通信模块和第一站载通信模块，并在当前第一站载通信模块和第二站载通信模块与无人机平台无线网络断开连接后，站载微处理器将通过第二站载通信模块将存储模块中携带数据中断节点的采集数据发送至下一个生态环境监测站的站载微处理器的存储模块。
所述第二站载通信模块用于形成信令支路，所述第一站载通信模块用于形成采集数据的信息支路，并通过设置在站载微处理器内部的扩频模块将第一站载通信模块和第二站载通信模块的信息支路和信令支路以时分复接的方式形成连续比特流。
第一站载通信模块通过串并变换将采集数据转换为多路并行数据，所述节点模块对多路并行数据进行同步监听，并在多路并行数据的某路连续比特流发生终止输送时，所述节点模块通过数据控制索引产生器产生伪比特流，第二站载通信模块将伪比特流传输至机载通信模块模块，第二站载通信模块和第一站载通信模块将伪比特流以及伪比特流所对应的未被传输的采集数据发送至中继模块。
所述机载微处理器为自动获取的所述站载微处理器的数据自动划分存储区域，站载处理器在完成存储模块的采集数据传输后，第一站载通信模块和第二站载通信模块依次与所述无人机平台无线网路自动断开连接。
所述无人机数据服务***包括中继通信模块、数据处理模块和机载存储模块；
其中，所述中继通信模块通过微波通信与所述中继模块感知认证连接，并在中继通信模块与中继模块通信感知认证连接后向中继模块发送数据传输触发信号；
数据处理模块，用于对伪比特流所对应的未传输采集数据与机载存储单元中带有伪比特流的数据进行重新排序和顺序播放存储，获得完整的数据。
所述中继模块将伪比特流以及伪比特流所对应的未传输的采集数据通过所述下一个生态环境监测站的第一站载通信模块发送至站载微处理器。
第二站载通信模块利用伪比特流在当前所述生态环境监测站与无人机数据平台之间的无线通信链路的握手时，通过第二站载通信模块向所述站载微处理器发起数据轮询指令请求，所述站载微处理器根据数据轮询指令请求通过第一站载通信模块将伪比特流所对应的采集数据发送至机载微处理器，由机载微处理器发送至机载存储模块。
进一步说明的是，所述生态环境监测站通过该太阳能供电模块进行供电。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接***，包括无人机数据平台和多个生态环境监测站，其特征在于，
所述无人机数据平台包括无人机主体、机载通信模块、机载微处理器、无人机数据服务***；
所述生态环境监测站包括多组监测传感模块、地面数据采集器、第一站载通信模块、站载微处理器，第二站载通信模块；
所述地面数据采集器采集多组所述监测传感模块的采集数据，地面数据采集器将采集数据输送至站载微处理器中的存储模块，且所述生态环境监测站由第二站载通信模块与无人机数据平台的机载通信模块建立无线通信链路，所述第一站载通信模块向无人机数据服务***中发送存储在站载微处理器中的存储模块内存储的数据；
其中，所述无人机主体进入生态环境监测站所在的目标区域，通过机载通信模块，向所述目标区域覆盖无人机无线网络接入的服务信号，所述生态环境监测站通过第二站载通信模块感知无线接入服务信号，唤醒站载微处理器自动接入由所述机载微处理器、无人机数据服务***和机载通信模块构成的无人机平台无线网路，完成所述生态环境监测站与无人机数据平台之间的无线通信链路的握手；
其中，所述站载微处理器内设置有节点模块，相邻两个所述生态环境监测站之间设置有中继模块；
其中，所述节点模块用于对所述第一站载通信模块发送的数据流进行监听，获取第一站载通信模块在传输过程中的数据中断节点，并通过站载微处理器将数据中断节点发送至中继模块；
所述中继模块用于连接相邻两个所述生态环境监测站的第一站载通信模块以及连接相邻两个所述生态环境监测站的第二站载通信模块，并在当前第一站载通信模块和第二站载通信模块与无人机平台无线网络断开连接后，站载微处理器将通过第一站载通信模块将存储模块中携带数据中断节点的采集数据发送至下一个生态环境监测站的站载微处理器的存储模块；
所述第二站载通信模块用于形成信令支路，所述第一站载通信模块用于形成采集数据的信息支路，并通过设置在站载微处理器内部的扩频模块将所述第一站载通信模块形成的信息支路和所述第二站载通信模块形成的信令支路以时分复接的方式形成连续比特流。
2.根据权利要求1所述的一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接***，其特征在于，第一站载通信模块通过串并变换将采集数据转换为多路并行数据，所述节点模块对多路并行数据进行同步监听，并在多路并行数据的某路连续比特流发生终止输送时，所述节点模块通过数据控制索引产生器产生伪比特流；
第二站载通信模块将伪比特流传输至机载通信模块，并且通过第二站载通信模块将伪比特流发送至中继模块，以及通过第一站载通信模块将伪比特流所对应的未被传输的采集数据同步发送至所述中继模块。
3.根据权利要求1所述的一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接***，其特征在于，所述机载微处理器为自动获取的所述站载微处理器的数据自动划分存储区域，站载处理器在完成存储模块的采集数据传输后，第一站载通信模块和第二站载通信模块依次与所述无人机平台无线网路自动断开连接。
4.根据权利要求2所述的一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接***，其特征在于，所述无人机数据服务***包括中继通信模块、数据处理模块和机载存储模块；
其中，所述中继通信模块通过微波通信与所述中继模块感知认证连接，并在中继通信模块与中继模块通信感知认证连接后向中继模块发送数据传输触发信号；
数据处理模块，用于对伪比特流所对应的未传输采集数据与机载存储单元中带有伪比特流的数据进行重新排序和顺序播放存储，获得完整的数据。
5.根据权利要求4所述的一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接***，其特征在于，所述中继模块将伪比特流以及伪比特流所对应的未传输的采集数据通过所述下一个生态环境监测站的第一站载通信模块发送至站载微处理器。
6.根据权利要求5所述的一种无人机数据平台与地面监测站之间的无线连接***，其特征在于，第二站载通信模块利用伪比特流在当前所述生态环境监测站与无人机数据平台之间的无线通信链路的握手时，通过第二站载通信模块向所述站载微处理器发起数据轮询指令请求，所述站载微处理器根据数据轮询指令请求通过第一站载通信模块将伪比特流所对应的采集数据发送至机载微处理器，由机载微处理器发送至机载存储模块。
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