一站多機控制方法、裝置和系統與流程

2023-05-15 21:30:41

本發明涉及無人機領域，尤其涉及一種一站多機控制方法、裝置和系統。

背景技術：

隨著新興航空控制、通信、信息處理、傳感器、導航等相關技術的發展，使得可以通過地面控制系統對無人機進行飛行數據的實時監控以及飛行姿態的控制，另外，還可以實現航點繪製以及自主規劃飛行航線等。但是，在行業內無人機與地面控制系統大多數都是一站單機模式，即一臺地面站僅能控制一個無人機，當多架無人機飛行時，需要多個地面站控制，無法實現靈活控制，及協同控制的功能。另外，地面控制系統與無人機的通信多數使用數傳電臺或使用無限路由器中繼處理等方式，這樣數據傳輸範圍有限，當無人機超視距飛行時，經常會出現通信鏈路中斷等問題。

技術實現要素：

本發明要解決的一個技術問題是提供一種能夠實現一個地面站設備控制多架無人機的方案。

根據本發明一方面，提出一種一站多機控制方法，包括：伺服器接收地面站設備發送的無人機控制指令，其中，無人機控制指令包含用於標識無人機的變量標識；伺服器根據變量標識獲取無人機的地址標識，根據無人機的地址標識將無人機控制指令通過行動網路發送至無人機的通信模塊中，以便無人機根據無人機控制指令執行操作，其中，無人機的通信模塊中包含無人機的地址標識。

進一步地，該方法還包括：伺服器接收無人機的通信模塊通過行動網路發送的無人機數據，其中，無人機數據包含變量標識，無人機的通信模塊綁定伺服器的IP位址；伺服器將無人機數據發送至地面站設備，以便地面站設備根據變量標識識別無人機數據。

進一步地，還包括：伺服器將無人機數據發送至地面站設備，以便地面站設備通過顯示裝置集中顯示無人機數據。

進一步地，行動網路為3G網絡和/或4G網絡；伺服器接收無人機的通信模塊通過行動網路發送的無人機數據包括：伺服器通過網際網路接收無人機的通信模塊通過3G網絡和/或4G網絡發送的無人機數據，其中，無人機的通信模塊將無人機的串口數據轉換為適用於3G網絡和/或4G網絡傳輸的數據。

進一步地，該方法還包括：伺服器保存多個無人機的變量標識與地址標識的對應關係，以便在接收到多個無人機控制指令時，根據變量標識獲取地址標識，並將各無人機控制指令發送到與變量標識相對應的無人機的通信模塊中，其中，地址標識為IP位址。

根據本發明的另一方面，還提出一種伺服器，包括：數據接收模塊，用於接收地面站設備發送的無人機控制指令，其中，無人機控制指令包含用於標識無人機的變量標識；地址識別模塊，用於根據變量標識獲取無人機的地址標識；數據發送模塊，用於根據無人機的地址標識將無人機控制指令通過行動網路發送至無人機的通信模塊中，以便無人機根據無人機控制指令執行操作，其中無人機的通信模塊中包含無人機的地址標識。

進一步地，數據接收模塊還用於接收無人機的通信模塊通過行動網路發送的無人機數據，其中，無人機數據包含變量標識，無人機的通信模塊綁定伺服器的IP位址；數據發送模塊還用於將無人機數據發送至地面站設備，以便地面站設備根據變量標識識別無人機數據。

進一步地，數據發送模塊還用於將無人機數據發送至地面站設備，以便地面站設備通過顯示裝置集中顯示無人機數據。

進一步地，行動網路為3G網絡和/或4G網絡；數據接收模塊還用於通過網際網路接收無人機的通信模塊通過3G網絡和/或4G網絡發送的無人機數據，其中，無人機的通信模塊將無人機的串口數據轉換為適用於3G網絡和/或4G網絡傳輸的數據。

進一步地，地址識別模塊還用於保存多個無人機的變量標識與地址標識的對應關係，以便在接收到多個無人機控制指令時，根據變量標識獲取地址標識，數據發送模塊將各無人機控制指令發送到與變量標識相對應的無人機的通信模塊中，其中，地址標識為IP位址。

根據本發明的另一方面，還提出一種無人機，包括：通信模塊，用於接收伺服器通過行動網路發送的無人機控制指令，其中，無人機控制指令包含用於標識無人機的變量標識，伺服器根據變量標識獲取無人機的地址標識，並根據無人機的地址標識發送無人機控制指令；執行模塊，用於根據無人機控制指令執行操作。

進一步地，通信模塊用於通過行動網路向伺服器發送無人機數據，以便伺服器將無人機數據發送至地面站設備，其中，無人機數據包含變量標識，無人機的通信模塊綁定伺服器的IP位址。

進一步地，通信模塊還用於將無人機的串口數據轉換為適用於3G網絡和/或4G網絡傳輸的數據，並通過3G網絡和/或4G網絡將無人機數據發送至伺服器。

根據本發明的另一方面，還提出一種地面站設備，包括：控制指令發送模塊，用於向伺服器發送無人機控制指令，其中，無人機控制指令包含用於標識無人機的變量標識，以便伺服器根據變量標識獲取無人機的地址標識，根據無人機的地址標識將無人機控制指令通過行動網路發送至無人機的通信模塊中，其中無人機的通信模塊中包含無人機的地址標識；和/或無人機數據接收模塊，用於接收伺服器發送的無人機數據，其中無人機數據包含變量標識，以便根據變量標識識別無人機數據。

進一步地，該地面站設備還包括無人機數據顯示模塊；無人機數據顯示模塊用於集中顯示無人機數據。

根據本發明的另一方面，還提出一站多機控制系統，包括上述的伺服器、上述的無人機和上述的地面站設備。

根據本發明的另一方面，還提出一種一站多機控制系統，包括：存儲器；以及耦接至存儲器的處理器，處理器被配置為基於存儲在存儲器的指令執行上述的方法。

與現有技術相比，本發明伺服器接收地面站設備發送的多個無人機控制指令，根據變量標識獲取無人機的地址標識，根據無人機的地址標識將無人機控制指令通過行動網路發送至對應的無人機的通信模塊中，以便無人機根據無人機控制指令執行操作，因此能夠實現一個地面站設備控制多架無人機。

進一步地，本發明基於自定義協議，地面站設備通過乙太網與伺服器進行通信，伺服器通過3G網絡和/或4G網絡與無人機進行通信，進而無人機還可以在超視距飛行時仍然能夠受控於地面站設備。

通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特徵及其優點將會變得清楚。

附圖說明

構成說明書的一部分的附圖描述了本發明的實施例，並且連同說明書一起用於解釋本發明的原理。

參照附圖，根據下面的詳細描述，可以更加清楚地理解本發明，其中：

圖1為本發明一站多機控制方法的一個實施例的流程示意圖。

圖2為本發明一站多機控制方法的另一個實施例的流程示意圖。

圖3為本發明伺服器的一個實施例的結構示意圖。

圖4為本發明無人機的一個實施例的結構示意圖。

圖5為本發明地面站設備的一個實施例的結構示意圖。

圖6為本發明一站多機控制系統的一個實施例的結構示意圖。

圖7為本發明一站多機控制系統的另一個實施例的結構示意圖。

圖8為本發明一站多機控制系統的再一個實施例的結構示意圖。

具體實施方式

現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的範圍。

同時，應當明白，為了便於描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸並不是按照實際的比例關係繪製的。

以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。

對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。

在這裡示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步討論。

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

圖1為本發明一站多機控制方法的一個實施例的流程示意圖。該一站多機控制方法包括以下步驟：

在步驟110，伺服器接收地面站設備發送的多個無人機控制指令。其中，無人機控制指令中攜帶一個用於標識無人機的變量標識。例如，地面站設備與無人機進行通信時使用自定義協議，自定義協議數據包的sisld欄位為一個8位變量標識，用於標識無人機的型號。

在步驟120，伺服器根據變量標識獲取無人機的地址標識。其中，可以在無人機的通信模塊綁定伺服器的IP位址，各無人機將自身的數據發送至伺服器後，伺服器可以獲取無人機的地址標識(源地址)以及變量標識，當伺服器接收到地面站設備發送的無人機控制指令時，根據指令中攜帶的變量標識就可以獲知無人機的地址標識，其中無人機的源地址可以為IP位址。

在步驟130，伺服器根據無人機的地址標識將無人機控制指令通過行動網路發送至對應的無人機的通信模塊。例如，伺服器根據1號無人機的地址標識，將1號無人機控制指令通過3G網絡發送至1號無人機的3G通信模塊中，其中，無人機的3G通信模塊中設置有無人機的地址標識。本領域的技術人員應當理解，3G網絡僅是用於舉例，隨著4G、5G等網絡的發展，還可以利用4G網絡、5G網絡及其他下一代網絡進行通信。

在步驟140，無人機根據無人機控制指令執行操作。各無人機接收的指令不同，可以執行不同的操作，例如1號無人機接收到盤旋指令後，在空中進行盤旋運動；2號無人機接收到下降指令後，執行下降操作；3號無人機接收到起升指令後，執行起升操作。

在該實施例中，伺服器接收地面站設備發送的多個無人機控制指令，根據變量標識獲取無人機的地址標識，根據無人機的地址標識將無人機控制指令通過行動網路發送至對應的無人機的通信模塊中，以便無人機根據無人機控制指令執行操作，因此能夠實現一個地面站設備控制多架無人機。

圖2為本發明一站多機控制方法的另一個實施例的流程示意圖。該一站多機控制方法包括以下步驟：

在步驟210，在無人機的通信模塊中設置伺服器的IP位址。例如，使用PC機連接到3G網絡或4G網絡上，然後訪問192.168.1.1網站，將伺服器的IP和埠號配置好，並在通信模塊中綁定伺服器IP位址。

在步驟220，各無人機通過通信模塊將無人機數據發送至3G網絡或4G網絡上，其中，若行動網路為3G網絡，則通信模塊為3G通信模塊，若行動網路為4G網絡，則通信模塊為4G通信模塊。無人機數據中包含一個8位變量標識，根據變量標識可以識別不同的無人機。例如，在該實施例中無人機與地面站設備使用自定義協議進行通信，其中，自定義協議數據包中可以包含STX欄位、LEN欄位、MANUID欄位、SISID欄位、MSGID欄位、PAYLOAD欄位以及CKA、CKB欄位，各欄位的含義如表1所示：

表1

無人機數據可以為無人機飛行數據或飛行姿態等數據，通信模塊可以將無人機的串口數據轉換為3G網絡或4G網絡能夠傳輸的數據。

在步驟230，伺服器通過Internet網絡與3G網絡或4G網絡連接，同時接收多個無人機的數據。由於無人機通信模塊中的設置有伺服器的IP位址，因此無人機可以準確將數據的發送到伺服器中，伺服器獲知無人機的地址標識(源地址)，進而可以保存各無人機的地址標識與變量標識的對應關係。

在步驟240，伺服器將各無人機數據通過乙太網發送至地面站設備。

在步驟250，地面站設備通過顯示裝置集中顯示各無人機數據。例如，通過地面站軟體，可以同時看到多架無人機的飛行數據和飛行軌跡，以便管理人員可以對數據進行實時監控。

在步驟260，地面站設備通過乙太網向伺服器發送多個無人機控制指令，其中，無人機控制指令中包含變量標識。

在步驟270，伺服器根據變量標識獲知無人機的地址標識，將各無人機控制指令通過3G網絡或4G網絡發送至與該地址標識相對應的無人機的通信模塊中。

在步驟280，各無人機根據接收的控制指令執行相應的操作。

在該實施例中，地面站設備向伺服器發送多個控制指令，伺服器根據變量標識將各控制指令發送至對應的無人機上，無人機根據控制指令可以執行相應的操作，因此實現了一站多機控制。另外，基於自定義協議，地面站設備通過乙太網與伺服器進行通信，伺服器通過3G網絡與無人機進行通信，地面站設備能夠在無人機超視距飛行時控制無人機。進一步地，由於無人機通過伺服器可以接入乙太網，為無人機行業與網際網路行業緊密連接奠定基礎。

圖3為本發明伺服器的一個實施例的結構示意圖。該伺服器包括數據接收模塊310、地址識別模塊320和數據發送模塊330，其中：

數據接收模塊310用於接收地面站設備發送的多個無人機控制指令，例如，通過乙太網接收地面站設備發送的多個無人機控制指令。其中，各無人機控制指令中攜帶一個用於標識無人機的變量標識。例如，地面站設備與無人機進行通信時使用自定義協議，自定義協議數據包的sisld欄位為一個8位變量標識，用於標識無人機的型號。

地址識別模塊320用於根據變量標識獲取無人機的地址標識。其中，可以在無人機的通信模塊綁定伺服器的IP位址，各無人機將自身的數據發送至伺服器後，伺服器可以獲取無人機的地址標識以及變量標識，當伺服器接收到地面站設備發送的無人機控制指令時，根據指令中攜帶的變量標識就可以獲知無人機的地址標識。

數據發送模塊330用於根據無人機的地址標識將無人機控制指令通過行動網路發送至對應的無人機的通信模塊，以便無人機根據無人機控制指令執行操作。例如，數據發送模塊330根據1號無人機的地址標識，將1號無人機控制指令通過3G網絡發送至1號無人機的3G通信模塊中，其中，無人機的3G通信模塊中設置有無人機的地址標識，各無人機接收的指令不同，可以執行不同的操作。

在該實施例中，該伺服器可以實現多架無人機數據的轉發、多架無人機數據的存儲及部分數據的解析等工作，例如伺服器接收地面站設備發送的多個無人機控制指令，根據變量標識獲取無人機的地址標識，根據無人機的地址標識將無人機控制指令通過行動網路發送至對應的無人機的通信模塊中，以便無人機根據無人機控制指令執行操作，因此能夠實現一個地面站設備控制多架無人機。

在本發明的另一個實施例中，數據接收模塊310還用於接收無人機的通信模塊通過行動網路發送的無人機數據。例如，通信模塊為3G通信模塊，可以先在無人機的3G通信模塊中設置伺服器的IP位址，若通信模塊為4G通信模塊，可以在無人機的4G通信模塊中設置伺服器的IP位址，各無人機通過通信模塊將無人機數據發送至3G網絡或4G網絡上，伺服器通過Internet網絡與3G網絡或4G網絡連接，同時接收多個無人機的數據。由於無人機通信模塊中的設置有伺服器的IP位址，因此無人機可以準確的將數據發送到伺服器中。

地址識別模塊320還用於保存無人機的變量標識與地址標識的對應關係，以便地面站設備發送多個無人機控制指令時，根據無人機控制指令中的變量標識識別地址標識。其中，伺服器根據各無人機下發的數據，獲知無人機的地址標識，進而可以保存各無人機的地址標識與變量標識的對應關係。

數據發送模塊330還用於將各無人機數據通過乙太網發送至地面站設備，以便地面站設備通過顯示裝置集中顯示各無人機數據。其中，無人機數據可以為無人機飛行數據或飛行姿態等數據。

在該實施例中，伺服器接收各無人機發送的數據後，可以保存無人機變量標識和地址標識的對應的關係，以便地面站設備發送多個無人機控制指令時，根據無人機控制指令中的變量標識識別地址標識，並將控制指令發送給對應的無人機，因此實現了一站多機控制，另外，伺服器將各無人機數據轉發至地面站設備，地面站設備可以集中顯示各無人機的數據，方便管理人員查看、監控。

圖4為本發明無人機的一個實施例的結構示意圖。該無人機包括通信模塊410和執行模塊420，其中：

通信模塊410用於接收伺服器通過行動網路發送的無人機控制指令。例如，該通信模塊為3G通信模塊或4G通信模塊，伺服器獲取無人機控制指令的變量標識後，獲取無人機的源地址，即地址標識，根據地址標識將無人機控制指令通過3G網絡或4G網絡發送至無人機的通信模塊中。其中，無人機與地面站設備通過自定義協議進行通信，自定義協議數據包中的各欄位可以如表1所示。

執行模塊420用於根據無人機控制指令執行操作，例如，1號無人機接收到盤旋指令後，在空中進行盤旋運動；2號無人機接收到下降指令後，執行下降操作；3號無人機接收到起升指令後，執行起升操作。

在該實施例中，各無人機接收伺服器發送的無人機控制指令後，可以根據控制指令執行相應的操作，由於在無人機中設置了3G通信模塊或4G通信模塊，因此多架無人機使用3G網絡或4G網絡直接與伺服器通信，解決了一對多的通信鏈路問題。

在本發明的另一個實施例中，在無人機設置通信模塊410，其中通信模塊可以為3G通信模塊或4G通信模塊，通信模塊中可以綁定伺服器的IP位址，還可以在通信模塊中集成串口模塊，將無人機的串口數據轉換為能夠通過3G網絡或4G網絡傳輸的數據，因此，無人機可以通過通信模塊410將自身的數據通過3G網絡或4G網絡發送至伺服器。伺服器接收到數據後，獲取無人機的源地址，並保存地址標識與變量標識的對應關係，以便地面站設備發送控制指令時，將控制指令發送至通信模塊410。另外，無人機通過伺服器可以接入乙太網，為無人機行業與網際網路行業緊密連接奠定基礎。

在該實施例中，通過在無人機中設置通信模塊，並且綁定伺服器的IP位址，因此無人機可以通過3G網絡或4G網絡將數據發送至伺服器，伺服器接收到控制指令後，也可以發送至對應的無人機的通信模塊中，從而實現一站多機控制，另外，由於無人機設置了通信模塊，並且通過3G網絡或4G網絡與伺服器進行通信，因此，在無人機處於超視距飛行狀態時，依然可以通過一個地面站設備進行控制。

圖5為本發明地面站設備的一個實施例的結構示意圖。該地面站設備包括控制指令發送模塊510和無人機數據接收模塊520，其中：

控制指令發送模塊510用於伺服器發送多個無人機控制指令，例如，向1號無人機發送盤旋指令，向2號無人機發送下降指令，向3號無人機發送起升指令等。其中，各無人機控制指令中攜帶一個用於標識無人機的變量標識。例如，地面站設備與無人機進行通信時使用自定義協議，自定義協議數據包的sisld欄位為一個8位變量標識，用於標識無人機的型號。伺服器通過乙太網接收到控制指令後，可以根據變量標識獲取無人機的地址標識，根據無人機的地址標識將無人機控制指令通過行動網路發送至無人機的通信模塊中，無人機根據控制指令執行相應的操作，其中，行動網路可以為3G網絡、4G網絡或其他下一代網絡。

無人機數據接收模塊520用於接收伺服器發送的無人機數據，其中無人機數據可以為飛行數據、飛行姿態等數據。例如，地面站設備可以根據無人機數據中的變量標識識別出是哪一架無人機發送的數據，進而根據無人機數據獲知無人機的狀態。

在一個實施例中，該地面站設備還可以包括無人機數據顯示模塊530，無人機數據顯示模塊530用於集中顯示無人機數據。例如，在一個界面中，同時顯示1號無人機、2號無人機以及3號無人機的飛行數據。

在圖5所示的實施例中，地面站設備基於自定義協議可以通過伺服器與無人機進行通信，進而實現通過一個地面站設備控制多架無人機，另外，由於地面站設備通過乙太網與伺服器通信，伺服器通過行動網路與無人機通信，因此，在無人機處於超視距飛行時，地面站設備仍然可以對無人機進行控制。

圖6為本發明一站多機控制系統的一個實施例的結構示意圖。該一站多機控制系統包括地面站設備610、伺服器620和多架無人機630，其中，地面站設備610、伺服器620和無人機630已在上述實施例中進行了詳細介紹，此處不再進一步闡釋。

地面站設備610基於自定義協議通過伺服器620與無人機630進行通信，其中自定義數據包包含的欄位如表1所示。地面站設備610和無人機630發送的消息中均包含有用於標識無人機的變量標識，伺服器620實現數據的轉發、存儲及部分數據的解析等工作，因此，可以實現一個地面站設備控制多架無人機。另外，地面站設備610與伺服器620之間通過乙太網通信，伺服器620通過Internet網絡連接到行動網路上，進而與無人機630進行通信，因此，在無人機處於超視距飛行時，地面站設備仍然可以對無人機進行控制。進一步地，無人機630通過伺服器620接入乙太網，為無人機行業與網際網路行業緊密連接奠定基礎。

圖7為本發明一站多機控制系統的另一個實施例的結構示意圖。該多層級從屬數據展示裝置包括存儲器710和處理器720。其中：

存儲器710可以是磁碟、快閃記憶體或其它任何非易失性存儲介質。存儲器用於存儲圖1-2所對應實施例中的指令。

處理器720耦接至存儲器710，可以作為一個或多個集成電路來實施，例如微處理器或微控制器。該處理器720用於執行存儲器中存儲的指令，能夠實現一站多機控制。

在一個實施例中，還可以如圖8所示，一站多機控制系統800包括存儲器810和處理器820。處理器820通過BUS總線830耦合至存儲器810。該一站多機控制系統800還可以通過存儲接口840連接至外部存儲裝置850以便調用外部數據，還可以通過網絡接口860連接至網絡或者另外一臺計算機系統(未標出)。此處不再進行詳細介紹。

在該實施例中，地面站設備基於自定義協議通過伺服器向多架無人機發送控制指令，各無人機根據控制指令執行操作，實現了一站多機控制，另外，無人機與伺服器通過3G網絡通信，伺服器與地面站通過乙太網通信，進而能夠在無人機處於超視距飛行狀態下，依然能夠受控與地面站設備。

至此，已經詳細描述了本發明。為了避免遮蔽本發明的構思，沒有描述本領域所公知的一些細節。本領域技術人員根據上面的描述，完全可以明白如何實施這裡公開的技術方案。

可能以許多方式來實現本發明的方法以及裝置。例如，可通過軟體、硬體、固件或者軟體、硬體、固件的任何組合來實現本發明的方法以及裝置。用於所述方法的步驟的上述順序僅是為了進行說明，本發明的方法的步驟不限於以上具體描述的順序，除非以其它方式特別說明。此外，在一些實施例中，還可將本發明實施為記錄在記錄介質中的程序，這些程序包括用於實現根據本發明的方法的機器可讀指令。因而，本發明還覆蓋存儲用於執行根據本發明的方法的程序的記錄介質。

雖然已經通過示例對本發明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術人員應該理解，以上示例僅是為了進行說明，而不是為了限制本發明的範圍。本領域的技術人員應該理解，可在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發明的範圍由所附權利要求來限定。