CN116489616A - 一种基于5g的无人机集群通信网络架构*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于5G的无人机集群通信网络架构***，涉及通信技术领域。该***的一个具体实施方式包括：指挥中心，包括5G核心网和传输网模块；一个或多个指挥车，每个指挥车包括对应的5G基站；一个或多个无人机，每个无人机包括对应的5G终端；其中，5G核心网和传输网模块与5G基站通过有线或无线通信连接，5G终端与5G基站通过无线通信连接，多个无人机与预设距离范围内的指挥车对应配对，对应的5G基站与对应的5G终端组成通信网络。该实施方式满足未来无人机集群作战的自主智能与协同感知、任务规划及编队需求。

Description

一种基于5G的无人机集群通信网络架构***

技术领域

本发明涉及无人机通信技术领域，尤其涉及一种基于5G的无人机集群通信网络架构***。

背景技术

无人机集群作战将成为未来空中作战的典型作战模式，其不断扩展的任务领域对其通信网络提出了更高要求：进一步拓宽频带、提高频率利用率和信息传输容量以满足坐标、音频、图像以及高清视频等态势信息的快速共享；实现毫秒级的通信时延以支持无人机集群的智能决策、自主任务规划以及智能编队；具备更良好的电磁兼容性、低截获概率、抗欺骗能力、高安全性和抗干扰能力保证无人机通信***在恶劣战场环境下稳定、可靠、安全工作；提升互联互通互操作性与标准化水平，实现多机***兼容与协同工作，可接入全军作战网络等。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

当前的无人机集群作战主要通过视距数据链以及卫星中继实现空地及空空通信，数据传输速率有限，无法满足战场态势信息高速传输需求。现有的4G/LTE网络时延一般在30-70毫秒之间，能够用于部分对时延容忍度高的军民用无人机应用场景，但其数据传输效率及时延难以满足未来无人机集群作战的自主智能与协同感知、任务规划及编队需求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于5G的无人机集群通信网络架构***，能够利用指挥车搭载5G基站实现具有高速率、低时延、高可靠、低空立体覆盖、可灵活配置等特点的低空5G网络，解决当前无人机集群通信数据链带宽不足、延迟过高等痛点问题，满足低空城市作战场景下无人机集协同态势感知、协同任务规划、自主智能编队与决策控制等任务需求，发挥无人机集群作战优势。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于5G的无人机集群通信网络架构***，包括：指挥中心101，包括5G核心网和传输网1011；一个或多个指挥车102，每个所述指挥车102包括对应的5G基站1021；一个或多个无人机103，每个所述无人机103包括对应的5G终端1031；其中，所述5G核心网和传输网1011模块与所述5G基站1021通过有线或无线通信连接，所述5G终端1031与所述5G基站1021通过无线通信连接，多个所述无人机103与预设距离范围内的所述指挥车102对应配对，对应的所述5G基站1021与对应的所述5G终端1031组成通信网络。

可选地，所述指挥车102还包括轻量化5G核心网1022，在所述指挥中心101的通信连接中断的情况下，所述轻量化5G核心网1022代替所述5G核心网和传输网1011。

可选地，所述5G终端1031用于将所述无人机103采集的所述态势信息和/或所述业务数据发送至所述5G基站1021，其中所述态势信息包括视频和/或图像。

可选地，所述指挥车102还包括边缘计算平台1023，所述边缘计算平台1023用于接收所述态势信息和/或所述业务数据，确定所述态势信息和/或所述业务数据的时延是否不大于预设阈值，对所述时延不大于所述预设阈值的所述态势信息和/或所述业务数据进行分流处理，将处理后的所述态势信息和/或所述业务数据回传。

可选地，所述边缘计算平台1023还用于确定所述态势信息和/或所述业务数据的时延是否不大于预设阈值，对所述时延大于所述预设阈值的所述态势信息和/或所述业务数据进行分流，发送至所述5G核心网和传输网1011。

可选地，所述5G核心网和传输网1011还用于接收所述态势信息和/或所述业务数据，对所述态势信息和/或所述业务数据进行处理和/或存储。

可选地，所述5G核心网和传输网1011还用于对所述态势信息和/或所述业务数据进行处理后，形成指令数据，将所述指令数据回传至对应的所述5G终端1031。

可选地，所述5G核心网和传输网1011还用于根据对应的所述5G终端1031的实时位置，将所述指令数据回传至所述5G终端1031距离最近的所述5G基站1021。

可选地，所述***还用于确定所述无人机103的当前状态，根据所述当前状态确定是否切换与所述无人机103配对的原指挥车102-1，若是，则使所述无人机103切换至新配对的指挥车102-2。

可选地，所述当前状态包括：所述无人机103的实时位置、所述通信网络的信道质量、与所述原指挥车102-1配对的所述无人机103的数量。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种基于5G的无人机集群网络通信方法，使用上述的一种基于5G的无人机集群通信网络架构***进行通信，包括：

步骤S1：所述无人机103通过所述5G终端1031将所述态势信息和/或业务数据发送至所述5G基站1021；

步骤S2：所述5G基站1021接收所述态势信息和/或业务数据后，进行分流处理；

步骤S2-1：对于低时延的所述态势信息和/或业务数据，在本地进行处理；

步骤S3-1：处理后，将处理后的所述态势信息和/或业务数据回传给发送所述态势信息和/或业务数据的无人机103；

步骤S2-2：对于非低时延的所述态势信息和/或业务数据，发送至所述5G核心网和传输网1011；

步骤S3-2：所述5G核心网和传输网1011接收后进行处理，生成指令，将指令回传至所述无人机103；

步骤S4：确定与所述无人机103配对的原所述指挥车102-1是否切换；

步骤S4-1：如果不切换，则通过原所述指挥车102-1回传至所述无人机103；

步骤S4-2：如果原所述指挥车102-1被切换，则使所述无人机103切换至新配对的指挥车102-2，并通过所述新配对的指挥车102回传指令或处理后的所述态势信息和/或业务数据。

可选地，在所述指挥中心101的通信连接中断的情况下，轻量化5G核心网1022代替所述5G核心网和传输网1011，其中所述指挥车102包括所述轻量化5G核心网1022。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：采用指挥车和无人机之间的通信协同，可以使用“基站-终端”的无线网络架构，即指挥车搭载基站设备，无人机作为终端接入基站；指挥车之间可以通过基站间接口通信，也可以通过指挥中心转发；同时，指挥车还可以进一步安装轻量化5G核心网，实现更高层级的通信管理控制和业务保障，提高网络抗毁弹性。数据分流处理，移动指挥车在边缘侧处理低时延数据，指挥中心集中处理大量非低时延数据，节省资源的同时进一步减小延迟。

上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。

其中：

图1是根据本发明实施例的一种基于5G的无人机集群通信网络架构***的示例性***架构图；

图2是适于用来实现本发明实施例的一种基于5G的无人机集群通信网络架构***的设备配置示意图；

图3是根据本发明实施例的一种基于5G的无人机集群网络通信方法的流程示意图；

图4是根据本发明实施例的另一种基于5G的无人机集群网络通信方法的流程示意图；

图5是根据本发明实施例的小型无人机在两辆指挥车基站间切换通过Xn口进行协同的示意图。

附图标记说明：

100-***，101-指挥中心，102-指挥车，103-无人机，1011-5G核心网和传输网，1021-5G基站，1022-轻量化5G核心网，1023-边缘计算平台，1031-5G终端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

图1是根据本发明实施例的一种基于5G的无人机集群通信网络架构***的示例性***架构图，如图1所示，所述***100包括指挥中心101，指挥中心101还包括5G核心网和传输网1011；一个或多个指挥车102，每个指挥车102还包括对应的5G基站1021；一个或多个无人机103，优选可快速移动的小型无人机，且飞行高度不超过300米的低空旋翼机，最大载荷不小于10公斤，水平移动速度不超过160千米/小时，还可搭载高清摄像头、红外传感器、雷达等一项或多项任务载荷，以及GPS接收机、5G终端、计算设备、存储设备、惯导***等多项功能载荷，每个无人机103还包括对应的5G终端1031，即每架无人机均配备机载5G终端1031。

其中，5G核心网和传输网1011与5G基站1021通过有线或无线通信连接，5G核心网和传输网1011与5G基站1021之间的下一代接口(即NG接口)可以通过有线通信媒质，例如双绞线电缆、同轴电缆、光纤等连接，或者无线通信方式，例如毫米波频段的高速军用无线数据链、战术通信卫星等连接。5G终端1031与5G基站1021通过无线通信连接，如无线空中接口(Uu接口)通过5G新空口(NR接口)方式连接。进一步地，多辆指挥车102之间的5G基站1021也支持基站侧横向连接接口(如Xn接口)连接，用于无人机跨基站时实现数据不中断切换。多个无人机103与预设距离范围内的指挥车102对应配对，对应的5G基站1021与对应的5G终端1031组成通信网络。

指挥中心101一般为固定位置，5G核心网和传输网1011一般采用有线通信媒质如光纤，提供全局性的高速、可靠数据传输服务，以及对于整个网络的业务管理及资源配置，在战时有线通信设施被损坏或者不具备有线通信的条件下，可以采用无线通信方式，例如毫米波频段的高速军用无线数据链，提供和光纤同等级的传输能力。指挥车103可固定或可移动，用于搭载5G基站1021的相关设备。一个指挥中心101可配备多辆指挥车103。

5G基站1021优选小型化5G基站设备，易于车载，主要包括射频+天线、1U服务器(即基带处理单元，提供基带处理能力)；5G核心网和传输网1011主要提供5G网络的信令与用户面功能，采用SBA架构(服务化架构Service-based Architecture，是5G的重要特征，结合移动核心网的网络的特点和技术发展趋势，将网络功能划分为可重用的若干个“服务”)，全云化设计，3GPP标准中规定了5G核心网和传输网具备多个网元单元，如常用的AMF(Accessand Mobility Management Function，接入和移动性管理功能，执行注册、连接、可达性、移动性管理。为SMF提供会话管理消息传输通道，为用户接入时提供认证、鉴权功能，终端和无线的核心网控制面接入点)、SMF(Session Management function，会话管理功能，负责隧道维护、IP地址分配和管理、UP功能选择、策略实施和QoS中的控制、计费数据采集、漫游等)、UPF(User Port Function，用户端口功能，用户端口功能将特定的UNI要求适配到核心功能和***管理功能)、UDM(Unified Data Management，统一数据管理功能，负责用户标识、签约数据、鉴权数据的管理、用户的服务网元注册管理)等。主要接口包括：基站与终端之间的无线空口(Uu口)；5G基站1021与5G核心网和传输网1011之间的下一代接口(NG口)，一般采用传输网络承载。

无人机103搭载5G终端1031，以还可以包括高清摄像头、红外传感器、雷达等任务载荷，以及GPS接收机、计算设备、存储设备、惯导***等功能载荷，以5G无线方式接入指挥车103搭载的5G基站1021。

根据本发明的一个实施例，指挥车102还可部署轻量化5G核心网1022，在指挥中心101的通信连接中断的情况下，轻量化5G核心网1022可代替5G核心网和传输网1011进行临时接管，继续提供5G网络通信服务，保障了5G网络的健壮性和抗毁弹性。具体地，多辆指挥车102之间支持基站侧横向连接接口(Xn接口)连接，用于无人机103跨基站通信时实现数据不中断切换，因此在跨基站切换前，需要将数据的上下文信息从原基站1021预先传递到所要切换的新基站1021。这一过程是通过Xn接口完成的。但Xn接口是一种逻辑接口无法直接连接并传输信息，需要通过5G核心网和传输网1011的接口(如NG接口)建立两辆指挥车102的基站1021之间的Xn接口连接，从而实现数据的传输。例如，5G基站1031通过NG接口与5G核心网和传输网1011中AMF通信，通过AMF获取跨站切换时的上下文信息，从而实现指挥车102的5G基站1021切换的实时性与连续性。

根据本发明的一个实施例，5G终端1031还用于将无人机103采集的态势信息和/或业务数据发送至5G基站1021，其中态势信息包括视频和/或图像。

其中态势信息是指根据其无人机103搭载的任务载荷，采集的视频、图像、红外成像、雷达反射截面积等态势信息，利用机载计算设备进行压缩等预处理后，5G终端1031将态势信息发送至5G基站1021，让指挥中心101的相关设备进行存储、处理及决策，一般属于对于实时性要求不高的数据。业务数据是指无人机103自身的位置、姿态、速度、高度等飞行状态信息，经初步处理后，同样通过5G终端1031发送至指挥车102搭载的5G基站1021，可用于无人机集群协同编队、任务规划等，属于低时延数据，对时延要求高。无人机103上搭载高清摄像头、红外传感器、雷达等一项或多项任务载荷，以及GPS接收机、计算设备、存储设备、惯导***等多项功能载荷。机载计算设备与高清摄像头、红外传感器、雷达、GPS接收机、惯导***等设备间可以通过专门接口连接，例如HDMI接口、UART接口、USB接口等。机载计算设备为单核或多核心处理器，可包含嵌入式处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等等，能够对任务载荷采集的数据以及GPS、姿态、速度等数据进行预处理，并将其转换成5G终端能够发送的信息流。机载计算设备与5G终端间可通过专用网口连接。

根据本发明的一个实施例，指挥车102还可部署边缘计算平台1023，边缘计算平台1023用于接收态势信息和/或业务数据，确定态势信息和/或业务数据的时延是否不大于第一预设阈值，对时延不大于预设阈值的态势信息和/或业务数据进行分流后本地处理，将处理后的态势信息和/或业务数据回传。利用边缘计算，指挥车103部署的边缘计算平台1023进行靠近无线侧的业务计算和分析，有效的降低时延。

边缘计算平台1023可以提供边缘侧本地业务分流的能力，分流功能的关键点有两个：分流规则和分流策略。分流策略的下发：在初始业务配置阶段，可以通过边缘计算平台1023设置业务的分流策略，即：5G网络所承载的业务中，哪些业务的数据需要在本地进行分流，针对低时延要求的业务的数据可以设置为本地分流，具体的分流策略可以通过边缘计算平台1023与分流单元之间的MP2接口(该接口是ETSI标准组织中定义的内部接口)进行下发。(2)分流规则的设置：分流单元根据下发的分流策略实现对网络某些特定业务的的数据的本地分流，具体分流规则有多种形式，如：IP五元组、端口ID、DNS等方式，也可以是几种形式的组合。

根据本发明的另一个实施例，边缘计算平台1023还用于确定态势信息和/或业务数据的时延是否不大于第二预设阈值，对时延大于第二预设阈值的态势信息和/或业务数据进行分流，根据IP五元组、端口ID等预设的分流规则发送至5G核心网和传输网1011。进一步地，第一预设阈值可以等于第二预设阈值。例如，当某态势信息和/或业务数据的时延要求低于预设阈值时，说明该态势信息和/或业务数据对于时延要求高，需要尽快处理并反馈，边缘计算平台1023将时延要求高的态势信息和/或业务数据分流至本地就近进行处理并回传，而对于时延要求低的态势信息和/或业务数据，有更长的时延时间进行通信，边缘计算平台1023将这部分态势信息和/或业务数据分流至5G核心网和传输网1011进行处理。根据态势信息和/或业务数据的时延要求，提高数据处理效率，降低数据传输和处理时延，支撑无人机集群进行任务规划或自主智能决策等。其中，边缘计算平台1023可包括分流单元以及多业务边缘平台(MEP)，多业务边缘平台可以承载无人机集群协同编队、自主任务规划等智能算法的运行，分流单元用于对态势信息和/或业务数据进行分流。

根据本发明的一个实施例，可以根据数据的类型确定其时延，例如，预设速度、位置等业务数据为低时延数据，并对这些数据预设为处理的高优先级或预设低时延值，使得该类数据可以被边缘计算平台1023识别，并留在本地进行直接处理；预设视频、雷达等态势信息为高时延数据，并对这些数据预设为处理的低优先级或预设高时延值，使得该类数据可以被边缘计算平台1023识别，分流至指挥中心或云端进行处理。

根据本发明的一个实施例，边缘计算平台1023还用于将处理后的态势信息和/或业务数据回传至无人机103，无人机103根据接收到的处理数据调整其位置、姿态、速度和高度等，实现无人机集群的协同编队和自主任务规划等。

根据本发明的一个实施例，5G核心网和传输网1011还用于接收态势信息和/或业务数据，对态势信息和/或业务数据进行处理和/存储。

根据本发明的一个实施例，5G核心网和传输网1011还用于对态势信息和/或业务数据进行处理后，形成指令数据，将指令数据回传至对应的5G终端1031。

根据本发明的一个实施例，5G核心网和传输网1011还用于根据对应的5G终端1031的实时位置，将指令数据回传至5G终端1031配对的5G基站1021，再由配对的5G基站1021回传至对应的无人机103的5G终端1031。进一步地，如果指挥中心101对态势信息和/或业务数据进行融合分析后有决策指令(即指令数据)生成，可以通过发送数据的指挥车102的原路径下发至无人机103，无人机103根据指令数据调整其飞行路线以及载荷参数，例如摄像头角度等，执行协同态势感知等任务。

根据本发明的一个实施例，所述***还用于确定所述无人机103的当前状态，根据所述当前状态实时位置、信道质量等判断确定是否需要切换与所述无人机103配对的原接入的指挥车102-1，若是，则使所述无人机103切换至新配对的指挥车102-2。其中当前状态包括：无人机103的实时位置、所述通信网络的信道质量、与所述原指挥车102-1配对的所述无人机103的数量。具体地，无人机103根据实时位置以及参考信号接收功率RSRP和信号信噪比SINR等信号质量参数(即信道质量)，确定配对的原指挥车102-1是否需要切换。若是，则无人机103通过原指挥车102-1请求指挥中心101的5G核心网和传输网1011建立原指挥车102-1与新配对的指挥车102-2的基站1021之间的横向接口连接实现数据不中断切换，并通过新配对的指挥车102-2回传指令或处理后的态势信息和/或业务数据，从而保障数据的通信。一般情况下，无人机103优先与距离最近且信号质量最好的指挥车102进行配对，进一步缩短数据传输距离，降低时延。

根据本发明的一个实施例，还可以确定与该指挥车102配对的无人机103的数量是否等于预设最高配对数量，若小于预设最高配对数量，则接受其他无人机103与其配对，若等于预设最高配对数量，则不接受其他无人机103与其配对。根据对指挥车102配对的无人机103的数量设置最高数量阈值，保障指挥车102的负载能够稳定运行。

根据本发明的一个实施例，5G基站1021与5G核心网和传输网1011之间的无线通信连接还使用NG接口。当5G核心网和传输网1011由指挥中心101提供时，可以实现多辆指挥车102之间的5G网络的协同，具体体现在指挥车102之间Xn接口的切换，这将有助于拓展无人机的活动范围。

图2是适于用来实现本发明实施例的一种基于5G的无人机集群通信网络架构***的设备配置示意图，如图2所示，无人机、指挥车、指挥中心的设备配置方法如下：

(1)指挥中心侧部署轻量化5G核心网1022，硬件形态可以是1U或2U(U是长度单位，1U＝4.445cm)的服务器，至少部署AMF(移动与接入管理功能)、SMF(会话管理功能)、UDM(统一数据管理功能)、AUSF(鉴权管理功能)、UPF(用户面功能)等网元功能。上述网元功能以软件的方式部署在服务器上。

(2)指挥车上部署小型化5G RAN，硬件形态包括射频+天线、1U服务器(提供基带处理能力)，可选择性部署轻量化5G核心网1022，提供备份，至少部署AMF、SMF、UDM等网元功能。

(3)还需要考虑用于NG口回传的另一种无线通信设备的部署。

5G基站1021包括两种类型，一种为gNB，另一种为ng-eNB。两类基站均可提供5G NR网络的用户面和控制面服务。gNB和ng-eNB之间，以及每种基站之间通过Xn接口进行交互，并且两类基站均通过NG接口连接到5G核心网和传输网1011。具体来说，通过NG-C接口接入到5G核心网和传输网1011的AMF节点(提供控制面服务的节点)，通过NG-U接口接入到5G核心网和传输网1011的UPF节点(提供用户面服务的节点)。根据本发明的实施例，采用5G网络的SA网络模式，即“Stand-Alone”独立部署模式。

图3是根据本发明实施例的一种基于5G的无人机集群网络通信方法的流程示意图，如图3所示，包括：

步骤S1：无人机103通过机载的5G终端1031将态势信息和/或业务数据发送至指挥车102搭载的5G基站1021。具体地，可以利用机载计算设备进行压缩等预处理后，根据态势信息和/或业务数据的类型生成低时延数据或非低时延数据，将预处理后的态势信息和/或业务数据发送至配对的5G基站1021。

步骤S2：指挥车102的车载5G基站1021接收无人机103发送的态势信息和/或业务数据后，其搭载的边缘计算平台1023的分流单元进行分流处理。

步骤S2-1：对于需要就近处理的低时延态势信息和/或业务数据，直接在本地对数据进行计算等处理。

步骤S3-1：边缘计算平台1023处理后，将处理后的数据回传给发送该数据的无人机103，支撑其进行协同编队与自主任务规划等。

步骤S2-2：对于非低时延数据，采用前述有线或者无线的方式发送至指挥中心101的5G核心网和传输网1011进行存储、处理及决策等。

步骤S3-2：如果指挥中心101对数据进行融合分析后有决策指令生成，将指令回传至发送该数据的无人机103。

步骤S4：确定发送该数据的无人机103与之配对组网的原指挥车102-1是否切换，即是否可以按照原路径回传处理后的数据或指令。

步骤S4-1：如果不切换，则通过原指挥车102-1回传至无人机103。即原路径无变化，通过原路径回传至发送该数据的无人机103。

步骤S4-2：当由于发送该数据的无人机103的实时位置的变化以及信道质量变化等原因，造成了5G无线侧的切换，即原指挥车102-1被切换，则无人机103可通过原指挥车102-1请求指挥中心101的5G核心网和传输网1011建立原指挥车102-1与新配对指挥车102-2基站之间的横向接口连接实现数据不中断切换，无人机103则与新指挥车102-2配对后通过新路径回传指令或处理后的数据。

步骤S5：无人机103根据接收的处理后的数据或指令调整其位置、姿态、速度、高度和飞行路线等，例如摄像头角度等，实现协同态势感知、支撑其进行协同编队、自主任务规划等。

进一步地，在指挥中心101的通信连接中断的情况下，轻量化5G核心网1022代替所述5G核心网和传输网1011，其中指挥车102包括轻量化5G核心网1022。具体地，如果指挥中心101被毁坏，或者指挥中心101与指挥车102之间的连接中断时，指挥车102中部署的轻量化5G核心网1022可以快速接管网络，继续为原无人机提供5G网络服务，支撑其进行协同编队、自主任务规划、态势感知等任务。

图4是根据本发明实施例的另一种基于5G的无人机集群网络通信方法的流程示意图；如图4所示，当指挥中心101被毁坏，或者指挥中心101与指挥车102之间的有线及无线连接中断时，指挥车103部署的轻量化5G核心网1022可以快速接管网络，继续为无人机103提供5G网络通信服务，支撑其进行协同编队、自主任务规划、态势感知等任务，保障通信连接。

附图中的流程图或框图，图示了按照本发明各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，其执行顺序依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框以及其组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本发明实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的或模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括发送单元或模块、获取单元、确定单元和第一处理单元。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于5G的无人机集群通信网络架构***，其特征在于，包括：

指挥中心(101)，包括5G核心网和传输网(1011)；

一个或多个指挥车(102)，每个所述指挥车(102)包括对应的5G基站(1021)；

一个或多个无人机(103)，每个所述无人机(103)包括对应的5G终端(1031)；

其中，所述5G核心网和传输网(1011)与所述5G基站(1021)通过有线或无线通信连接，所述5G终端(1031)与所述5G基站(1021)通过无线通信连接，多个所述无人机(103)与预设距离范围内的所述指挥车(102)对应配对，对应的所述5G基站(1021)与对应的所述5G终端(1031)组成通信网络。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述指挥车(102)还包括轻量化5G核心网(1022)，在所述指挥中心(101)的通信连接中断的情况下，所述轻量化5G核心网(1022)代替所述5G核心网和传输网(1011)。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述5G终端(1031)用于将所述无人机(103)采集的态势信息和/或业务数据发送至所述5G基站(1021)，其中所述态势信息包括视频和/或图像。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述指挥车(102)还包括边缘计算平台(1023)，所述边缘计算平台(1023)用于接收所述态势信息和/或所述业务数据，确定所述态势信息和/或所述业务数据的时延是否不大于预设阈值，对所述时延不大于所述预设阈值的所述态势信息和/或所述业务数据进行分流处理，将处理后的所述态势信息和/或所述业务数据回传。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述边缘计算平台(1023)还用于确定所述态势信息和/或所述业务数据的时延是否不大于预设阈值，对所述时延大于所述预设阈值的所述态势信息和/或所述业务数据进行分流，发送至所述5G核心网和传输网(1011)。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述5G核心网和传输网(1011)还用于接收所述态势信息和/或所述业务数据，对所述态势信息和/或所述业务数据进行处理和/或存储。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述5G核心网和传输网(1011)还用于对所述态势信息和/或所述业务数据进行处理后，形成指令数据，将所述指令数据回传至对应的所述5G终端(1031)。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述5G核心网和传输网(1011)还用于根据对应的所述5G终端(1031)的实时位置，将所述指令数据回传至所述5G终端(1031)配对的所述5G基站(1021)。

9.一种基于5G的无人机集群网络通信方法，其特征在于，使用权利要求3-10所述的任一种基于5G的无人机集群通信网络架构***进行通信，包括：

步骤S1：所述无人机(103)通过所述5G终端(1031)将所述态势信息和/或业务数据发送至所述5G基站(1021)；

步骤S2：所述5G基站(1021)接收所述态势信息和/或业务数据后，进行分流处理；

步骤S2-1：对于低时延的所述态势信息和/或业务数据，在本地进行处理；

步骤S3-1：处理后，将处理后的所述态势信息和/或业务数据回传给发送所述态势信息和/或业务数据的无人机(103)；

步骤S2-2：对于非低时延的所述态势信息和/或业务数据，发送至所述5G核心网和传输网(1011)；

步骤S3-2：所述5G核心网和传输网(1011)接收后进行处理，生成指令，将指令回传至所述无人机(103)；

步骤S4：确定与所述无人机(103)配对的原所述指挥车(102-1)是否切换；

步骤S4-1：如果不切换，则通过原所述指挥车(102-1)回传至所述无人机(103)；

步骤S4-2：如果原所述指挥车(102-1)被切换，则使所述无人机(103)切换至新配对的指挥车(102-2)，并通过所述新配对的指挥车(102)回传指令或处理后的所述态势信息和/或业务数据。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述指挥中心(101)的通信连接中断的情况下，轻量化5G核心网(1022)代替所述5G核心网和传输网(1011)，其中所述指挥车(102)包括所述轻量化5G核心网(1022)。