本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸技術領域，具體為一種基于4G網(wǎng)絡的飛行器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
背景技術：
目前，多旋翼飛行器由于構(gòu)造簡單、操作簡易，在影視媒體、物流傳輸、安全監(jiān)控等領域有一定的應用價值，是當前研究的一個熱點。多旋翼飛行器不僅能夠完成飛行任務，而且可以完成航拍任務。一般的航拍系統(tǒng)模塊主要是采用傳統(tǒng)的模擬無線圖傳模塊，或者是近些年興起的WiFi模塊。然而模擬無線圖傳模塊不易數(shù)字化處理，WiFi網(wǎng)絡可控距離短，以上方案只適合在對實時性和可靠性要求不高的某些領域內(nèi)應用。
技術實現(xiàn)要素：
針對以上問題，本發(fā)明提供了一種基于4G網(wǎng)絡的飛行器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠有效實現(xiàn)遠距離高速數(shù)據(jù)傳輸，且延時小丟包率低，傳輸效果好，可以有效解決背景技術中的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種基于4G網(wǎng)絡的飛行器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括機載終端和地面控制平臺，所述機載終端安裝在飛行器上，所述地面控制平臺用于進行數(shù)據(jù)接收和遠程控制，所述機載終端包括微控制器，所述微控制器的數(shù)據(jù)端連接有數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括外圍傳感器模塊和攝像頭模塊，分別用于實現(xiàn)飛行姿態(tài)參數(shù)采集和視頻數(shù)據(jù)采集，微控制器的網(wǎng)絡端口連接有4G通信模塊和衛(wèi)星定位模塊，微控制器還連接有電源模塊；所述地面控制平臺包括中心計算機，所述中心計算機還連接有網(wǎng)絡接入設備，所述網(wǎng)絡接入設備還連接有移動終端。
作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述微控制器采用基于ARMCortexM3內(nèi)核的STM32微控制器，且微控制器還連接有時鐘晶振和JTAG調(diào)試端口。
作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，：所述外圍傳感器模塊包括數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接有傳感器組。
作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述攝像頭模塊包括高清攝像頭，所述高清攝像頭的底部安裝有云臺，所述云臺內(nèi)還安裝有CMOS圖像處理器。
作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述4G通信模塊包括網(wǎng)絡控制器，所述網(wǎng)絡控制器上設置有SIM卡槽，SIM卡槽內(nèi)插接有4GSIM卡，網(wǎng)絡控制器的輸出端連接GPRS收發(fā)器。
作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述衛(wèi)星定位模塊包括北斗基帶芯片，所述北斗基帶芯片的輸入端連接有接收天線，輸出端連接有解碼器，定位模塊用于實現(xiàn)實時定位。
作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述電源模塊包括太陽能電池板，所述太陽能電池板的輸出端連接有光伏逆變器，所述光伏逆變器的輸出端連接有蓄電池，所述蓄電池的輸出端連接到各個單元的電源引腳。
作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述網(wǎng)絡接入設備包括網(wǎng)絡交換機和無線路由器，所述網(wǎng)絡交換機的輸出端還連接有Modem調(diào)制解調(diào)器，所述Modem調(diào)制解調(diào)器連接到微控制器的中心計算機。
作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述中心計算機內(nèi)置有云數(shù)據(jù)庫，云數(shù)據(jù)庫內(nèi)將接收到的數(shù)據(jù)分類制成數(shù)據(jù)表存儲，所述移動終端包括智能手機、平板電腦和智能手表，用于實現(xiàn)移動觀測。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：該基于4G網(wǎng)絡的飛行器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，通過設置數(shù)據(jù)采集單元，利用外圍傳感器模塊進行飛行器的飛行姿態(tài)參數(shù)采集，利用攝像頭模塊進行視頻數(shù)據(jù)采集，且通過設置云臺，有效實現(xiàn)攝像頭防抖，提高拍攝視頻的穩(wěn)定度；通過設置4G通信模塊，利用SIM卡槽插接4G電話卡，結(jié)合網(wǎng)絡控制器和GPRS收發(fā)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，大大提高傳輸速度和傳輸距離；通過設置衛(wèi)星定位模塊，利用北斗基帶芯片實現(xiàn)實時定位操作；通過設置電源模塊，利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，結(jié)合光伏逆變器和蓄電池實現(xiàn)供電，清潔環(huán)保；本發(fā)明能夠有效實現(xiàn)遠距離高速數(shù)據(jù)傳輸，且延時小丟包率低，傳輸效果好。
附圖說明
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1-機載終端；2-地面控制平臺；3-微控制器；4-數(shù)據(jù)采集單元；5-外圍傳感器模塊；6-攝像頭模塊；7-4G通信模塊；8-衛(wèi)星定位模塊；9-電源模塊；10-中心計算機；11-網(wǎng)絡接入設備；12-移動終端；13-時鐘晶振；14-JTAG調(diào)試端口；15-數(shù)據(jù)采集卡；16-傳感器組；17-高清攝像頭；18-云臺；19-CMOS圖像處理器；20-網(wǎng)絡控制器；21-SIM卡槽；22-GPRS收發(fā)器；23-北斗基帶芯片；24-接收天線；25-解碼器；26-太陽能電池板；27-光伏逆變器；28-蓄電池；29-網(wǎng)絡交換機；30-無線路由器；31-Modem調(diào)制解調(diào)器；32-云數(shù)據(jù)庫。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例：
請參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術方案：一種基于4G網(wǎng)絡的飛行器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括機載終端1和地面控制平臺2，所述機載終端1安裝在飛行器上，所述地面控制平臺2用于進行數(shù)據(jù)接收和遠程控制，所述機載終端1包括微控制器3，所述微控制器3的數(shù)據(jù)端連接有數(shù)據(jù)采集單元4，所述數(shù)據(jù)采集單元4包括外圍傳感器模塊5和攝像頭模塊6，分別用于實現(xiàn)飛行姿態(tài)參數(shù)采集和視頻數(shù)據(jù)采集，微控制器3的網(wǎng)絡端口連接有4G通信模塊7和衛(wèi)星定位模塊8，微控制器3還連接有電源模塊9；所述地面控制平臺2包括中心計算機10，所述中心計算機10還連接有網(wǎng)絡接入設備11，所述網(wǎng)絡接入設備11還連接有移動終端12；
所述微控制器3采用基于ARMCortexM3內(nèi)核的STM32微控制器，且微控制器3還連接有時鐘晶振13和JTAG調(diào)試端口14；所述外圍傳感器模塊5包括數(shù)據(jù)采集卡15，所述數(shù)據(jù)采集卡15的輸入端連接有傳感器組16；所述攝像頭模塊6包括高清攝像頭17，所述高清攝像頭17的底部安裝有云臺18，所述云臺18內(nèi)還安裝有CMOS圖像處理器19；
所述4G通信模塊7包括網(wǎng)絡控制器20，所述網(wǎng)絡控制器20上設置有SIM卡槽21，SIM卡槽21內(nèi)插接有4GSIM卡，網(wǎng)絡控制器20的輸出端連接GPRS收發(fā)器22；所述衛(wèi)星定位模塊8包括北斗基帶芯片23，所述北斗基帶芯片23的輸入端連接有接收天線24，輸出端連接有解碼器25；所述電源模塊9包括太陽能電池板26，所述太陽能電池板26的輸出端連接有光伏逆變器27，所述光伏逆變器27的輸出端連接有蓄電池28；所述網(wǎng)絡接入設備11包括網(wǎng)絡交換機29和無線路由器30，所述網(wǎng)絡交換機29的輸出端還連接有Modem調(diào)制解調(diào)器31，所述Modem調(diào)制解調(diào)器31連接到微控制器3的中心計算機10；所述中心計算機10內(nèi)置有云數(shù)據(jù)庫32，所述移動終端12包括智能手機、平板電腦和智能手表。
本發(fā)明的工作原理：所述機載終端1安裝在飛行器上，用于實現(xiàn)飛行器的飛行姿態(tài)參數(shù)采集和4G數(shù)據(jù)傳輸，所述地面控制平臺2用于接收數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)分析處理現(xiàn)實；
4G，第四代移動電話行動通信標準，指的是第四代移動通信技術，該技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等；4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比目前的家用寬帶ADSL(4兆)快25倍，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求；此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴展到整個地區(qū)；很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性；
所述北斗基帶芯片23采用二號RDSS基帶芯片BDM100，基帶芯片是用來合成即將發(fā)射的基帶信號，或?qū)邮盏降幕鶐盘栠M行解碼；具體地說，就是發(fā)射時，把音頻信號編譯成用來發(fā)射的基帶碼；接收時，把收到的基帶碼解譯為音頻信號；同時，也負責地址信息(手機號、網(wǎng)站地址)、文字信息(短訊文字、網(wǎng)站文字)、圖片信息的編譯；
所述微控制器3采用基于ARMCortexM3內(nèi)核的STM32微控制器，是基于ARMCortexM3內(nèi)核的一種專門為高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用而設計的；
(1)所述微控制器3用于進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)輸出控制，它所要處理的信息包括陀螺儀、角速率傳感器姿態(tài)數(shù)據(jù)、電調(diào)控制輸出、遙控器控制輸入及攝像頭云臺舵機控制輸出；所述時鐘晶振13提供標準的機器振蕩周期，所述JTAG調(diào)試端口14用于連接上位機進行調(diào)試，并下載處理程序；
所述電源模塊9為機載終端1供電，從而驅(qū)動整個裝置進行工作，所述太陽能電池板26將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，所述光伏逆變器27將輸出的電能進行直流降壓變換，所述蓄電池28將變換后的電壓變換成穩(wěn)定低壓直流電，分送到各個單元的電源引腳處；
(2)所述數(shù)據(jù)采集單元4用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集操作：所述外圍傳感器模塊5用于實現(xiàn)對飛行器飛行姿態(tài)參數(shù)的采集操作，所述傳感器組16包括角速率傳感器、飛行速度傳感器、溫度傳感器和光敏信息傳感器，分別采集飛行過程的飛行角度、速度、大氣溫度和光照強度等信息，所述數(shù)據(jù)采集卡15將采集到的值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；
所述攝像頭模塊6用于實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)采集，所述高清攝像頭17采集視頻數(shù)據(jù)，所述云臺18可以保持高清攝像頭17穩(wěn)定，所述CMOS圖像處理器19將高清攝像頭17采集的視頻數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)后再進行壓縮編碼發(fā)送至微控制器3；
(3)所述微控制器3接收到采集的數(shù)據(jù)后，調(diào)用內(nèi)部程序?qū)?shù)據(jù)進行初步壓縮處理，然后傳輸至4G通信模塊7進行發(fā)送；所述衛(wèi)星定位模塊8用于確定當前的飛行器實時位置，所述北斗基帶芯片23控制接收來自北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)的信號，所述接收天線24通過電磁感應接收電磁波信號，并將信號進行放大，北斗基帶芯片23接收到放大電波后在進行濾波并解調(diào)，得到原始信號送入到解碼器25，解碼器25將數(shù)字信號進行解碼還原成經(jīng)緯度信息，并送至微控制器3與數(shù)據(jù)采集單元4采集到的數(shù)據(jù)一同發(fā)送；
所述網(wǎng)絡控制器20在SIM卡槽21中插入經(jīng)過聯(lián)網(wǎng)認證后的USIM卡，網(wǎng)絡控制器20將連接至現(xiàn)有的移動4G通信網(wǎng)絡，并且進行傳輸信道的參數(shù)配置，所述GPRS收發(fā)器22將待發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)后并進行打包壓縮，按照配置好的傳輸信道上傳至指定網(wǎng)絡端口；
(4)所述中心計算機10安裝在實驗室或者調(diào)控中心，通過網(wǎng)絡接入設備11引入網(wǎng)絡并進行數(shù)據(jù)收發(fā)，所述網(wǎng)絡交換機29實現(xiàn)網(wǎng)絡直連，所述無線路由器30用于實現(xiàn)無線連接，網(wǎng)絡交換機29將接收到的數(shù)據(jù)送入到Modem調(diào)制解調(diào)器31，所述Modem調(diào)制解調(diào)器31對接收到的數(shù)據(jù)進行解包操作，也可以將待發(fā)送數(shù)據(jù)進行打包，解包后的數(shù)據(jù)送入到中心計算機10，所述中心計算機10將接收到的數(shù)據(jù)進行分類整理并逐條分析，建立云數(shù)據(jù)庫32；所述無線路由器30還可以形成WLAN熱點，與移動終端12形成小型局域網(wǎng)進行數(shù)據(jù)共享，從而通過移動終端12如智能手機等，也可以隨時進行數(shù)據(jù)監(jiān)測并發(fā)出遙控指令。
該基于4G網(wǎng)絡的飛行器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，通過設置數(shù)據(jù)采集單元4，利用外圍傳感器模塊5進行飛行器的飛行姿態(tài)參數(shù)采集，利用攝像頭模塊6進行視頻數(shù)據(jù)采集，且通過設置云臺18，有效實現(xiàn)攝像頭防抖，提高拍攝視頻的穩(wěn)定度；通過設置4G通信模塊7，利用SIM卡槽21插接4G電話卡，結(jié)合網(wǎng)絡控制器20和GPRS收發(fā)器22實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，大大提高傳輸速度和傳輸距離；通過設置衛(wèi)星定位模塊8，利用北斗基帶芯片23實現(xiàn)實時定位操作；通過設置電源模塊9，利用太陽能電池板26將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，結(jié)合光伏逆變器27和蓄電池28實現(xiàn)供電，清潔環(huán)保；本發(fā)明能夠有效實現(xiàn)遠距離高速數(shù)據(jù)傳輸，且延時小丟包率低，傳輸效果好。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。