本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于北斗短消息的無人機控制方法。
背景技術(shù)：
北斗短消息通信終端是一種利用北斗導(dǎo)航衛(wèi)星傳輸消息信息的設(shè)備。基于無人機應(yīng)用的北斗短消息通信終端可分為機載終端與地面終端兩個模塊，北斗短消息機載終端、地面終端與北斗導(dǎo)航衛(wèi)星（含短消息傳輸功能）構(gòu)成北斗短消息通信鏈路。
傳統(tǒng)超視距通信條件下的無人機控制方法即在超視距通信范圍使用微波頻段（ka、ku、s）的衛(wèi)通鏈路對無人機進(jìn)行實時控制。在傳統(tǒng)超視距無人機控制方法中為保證無人機控制的安全性，使用寬帶（ka或ku頻段）衛(wèi)通鏈路進(jìn)行無人機控制的同時，同時采用窄帶（s或uhf頻段）衛(wèi)通鏈路進(jìn)行無人機應(yīng)急備份控制，這種備份方式需在無人機上加裝窄帶（s或uhf頻段）衛(wèi)星通信機載設(shè)備并在地面布置對應(yīng)的衛(wèi)通站以及租用對應(yīng)衛(wèi)星，該類衛(wèi)星通信設(shè)備具備體積大、重量重、功耗大、成本高、使用不便等缺點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在的問題，提供了一種基于北斗短消息的無人機控制方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于北斗短消息的無人機控制方法，包括以下過程：建立衛(wèi)星通信鏈路，地面指揮控制站通過衛(wèi)星通信鏈路以及衛(wèi)星通信鏈路機載終端將無人機控制指令發(fā)送至無人機的飛管計算機；建立北斗短消息通信鏈路，地面指揮控制站通過北斗短消息通信鏈路以及北斗短消息機載終端將無人機控制指令發(fā)送至無人機的飛管計算機；飛管計算機對來自衛(wèi)星通信鏈路和北斗短消息通信鏈路的無人機控制指令進(jìn)行判斷邏輯選擇；如果寬帶衛(wèi)星通信鏈路正常，飛管計算機使用衛(wèi)星通信鏈路的無人機控制指令進(jìn)行平臺控制，如果寬帶衛(wèi)星通信鏈路故障，啟用北斗短消息通信鏈路的通信機制，采用北斗短消息通信鏈路的無人機控制指令進(jìn)行平臺控制；輸出控制指令到對應(yīng)設(shè)備。
進(jìn)一步的，所述北斗短消息通信鏈路包括北斗短消息地面終端、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)和北斗地面總站，所述地面指揮控制站將無人機控制指令發(fā)送給北斗短消息地面終端，北斗短消息地面終端將控制指令對外發(fā)送，控制指令經(jīng)過地球同步軌道的北斗衛(wèi)星傳輸至北斗地面總站，北斗地面總站再將控制指令發(fā)送至地球同步軌道的北斗衛(wèi)星并通過北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至無人機上的北斗短消息機載終端。
進(jìn)一步的，所述基于北斗短消息的無人機控制方法，還包括以下過程：飛管計算機實時將無人機平臺當(dāng)前狀態(tài)信息傳輸至北斗短消息機載終端，北斗短消息機載終端通過地球同步軌道的北斗衛(wèi)星及北斗地面總站將該狀態(tài)信息發(fā)送至北斗短消息地面終端，北斗短消息地面終端將無人機平臺信息發(fā)送至地面指揮控制站；飛管計算機同時通過寬帶衛(wèi)星通信鏈路將無人機控平臺當(dāng)前狀態(tài)信息傳輸至地面指揮控制站。
進(jìn)一步的，所述北斗短消息通信鏈路的通信機制的具體過程為：（1）指揮控制站在北斗短消息地面終端上電后，發(fā)送北斗短消息地面終端狀態(tài)查詢命令，獲取北斗短消息地面終端信息發(fā)送頻度以及狀態(tài)反饋周期；（2）建立北斗短消息地面終端與機載終端的無線鏈路通信，北斗短消息機載終端將通信鏈路各狀態(tài)信息向飛管計算機進(jìn)行周期性回報，飛管計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后將無人機平臺信息及北斗短消息通信鏈路信息組成狀態(tài)信息回報幀，周期性傳至北斗短消息機載終端，并回報至地面指揮控制站；（3）地面指揮控制站根據(jù)北斗短消息地面終端信息的發(fā)送頻度以對應(yīng)頻度發(fā)送無人機應(yīng)急控制指令幀；（4）北斗短消息機載終端接收北斗短消息地面終端發(fā)送的應(yīng)急控制指令幀，并將所述應(yīng)急控制指令幀發(fā)送給飛管計算機；（5）飛管計算機根據(jù)鏈路使用判斷邏輯，在衛(wèi)星通信鏈路故障的情況下自動使用北斗短消息機載終端轉(zhuǎn)發(fā)的應(yīng)急控制指令幀進(jìn)行平臺應(yīng)急控制。
進(jìn)一步的，所述狀態(tài)信息回報幀的幀格式為：同步字1、同步字2、通訊狀態(tài)字、北斗短消息機載終端地址、北斗短消息機載終端狀態(tài)、無人機平臺狀態(tài)、校驗。
進(jìn)一步的，所述應(yīng)急控制指令幀的幀格式為：幀頭1、幀頭2、幀頭3、幀頭4、幀頭5、幀長度、北斗短消息地面終端地址、通信信息類別、北斗短消息機載終端地址、電文長度、應(yīng)答標(biāo)識、電文內(nèi)容、校驗。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述技術(shù)方案的有益效果為：
a.無需加裝傳統(tǒng)的窄帶（s頻段或uhf頻段）衛(wèi)通鏈路設(shè)備，僅通過加裝北斗短消息終端即可完成無人機超視距應(yīng)急備份控制，相對傳統(tǒng)的窄帶（s頻段或uhf頻段）衛(wèi)通鏈路設(shè)備，北斗短消息通信終端體積小、重量輕、功耗低、經(jīng)濟性好，實用性加強；
b.在無人機飛管計算機與北斗短消息機載終端間以及指揮控制站與北斗短消息地面終端間建立了一種適用于無人機控制及狀態(tài)信息傳輸?shù)耐ㄐ艡C制，提高了北斗短消息通信鏈路對無人機控制的效率與可靠性；
c.設(shè)計了飛管計算機對來自北斗短消息通信鏈路與寬帶衛(wèi)星通信鏈路控制信息的判斷邏輯，使無人機平臺能夠自動進(jìn)入或退出超視距應(yīng)急備份控制狀態(tài)。
附圖說明
圖1是本發(fā)明基于北斗短消息的無人機控制方法的工作原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
在超視距通信條件下，無人機需要在超視距通信范圍使用通信鏈路對無人機進(jìn)行實時控制。在無人機控制方法中為保證無人機控制的安全性，需要設(shè)置應(yīng)急備份控制。在本實施例中，一種基于北斗短消息的無人機控制方法，包括以下過程：建立衛(wèi)星通信鏈路，地面指揮控制站通過衛(wèi)星通信鏈路以及衛(wèi)星通信鏈路機載終端將無人機控制指令發(fā)送至無人機的飛管計算機；建立北斗短消息通信鏈路，地面指揮控制站通過北斗短消息通信鏈路以及北斗短消息機載終端將無人機控制指令發(fā)送至無人機的飛管計算機；飛管計算機對來自衛(wèi)星通信鏈路和北斗短消息通信鏈路的無人機控制指令進(jìn)行判斷邏輯選擇；如果寬帶衛(wèi)星通信鏈路正常，飛管計算機使用衛(wèi)星通信鏈路的無人機控制指令進(jìn)行平臺控制，如果寬帶衛(wèi)星通信鏈路故障，啟用北斗短消息通信鏈路的通信機制，采用北斗短消息通信鏈路的無人機控制指令進(jìn)行平臺控制；輸出控制指令到對應(yīng)設(shè)備。地面指揮控制站可通過北斗通信鏈路與寬帶衛(wèi)通鏈路對無人機進(jìn)行控制，一般情況下無人機飛管計算機優(yōu)選接收寬帶衛(wèi)星通信鏈路上傳的控制指令信息完成對無人機的控制，當(dāng)寬帶衛(wèi)通鏈路故障時，北斗短消息通信鏈路可以作為無人機超視距控制的應(yīng)急備份鏈路，并在應(yīng)急狀態(tài)下通過地面指揮控制站實時發(fā)送北斗短消息指令完成對無人機平臺的控制。
所述北斗短消息通信鏈路包括北斗短消息地面終端、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)和北斗地面總站，所述地面指揮控制站將無人機控制指令發(fā)送給北斗短消息地面終端，北斗短消息地面終端將控制指令對外發(fā)送，控制指令經(jīng)過地球同步軌道的北斗衛(wèi)星傳輸至北斗地面總站，北斗地面總站再將控制指令發(fā)送至地球同步軌道的北斗衛(wèi)星并通過北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至無人機上的北斗短消息機載終端。北斗短消息機載終端將該控制指令發(fā)送至飛管計算機；同時，地面指揮控制站通過寬帶衛(wèi)星通信鏈路將無人機控制指令發(fā)送至飛管計算機，飛管計算機對來自北斗短消息通信鏈路與衛(wèi)星通信鏈路的信息進(jìn)行選擇使用，從而完成超視距對無人機的控制。
無人機平臺的狀態(tài)信息需要實時的往地面指揮控制站傳送，才能實現(xiàn)地面控制站對無人機的監(jiān)控。所述基于北斗短消息的無人機控制方法，還包括以下過程：飛管計算機實時將無人機平臺當(dāng)前狀態(tài)信息傳輸至北斗短消息機載終端，北斗短消息機載終端通過地球同步軌道的北斗衛(wèi)星及北斗地面總站將該狀態(tài)信息發(fā)送至北斗短消息地面終端，北斗短消息地面終端將無人機平臺信息發(fā)送至地面指揮控制站；飛管計算機同時通過寬帶衛(wèi)星通信鏈路將無人機控平臺當(dāng)前狀態(tài)信息傳輸至地面指揮控制站。該過程使地面指揮控制站可以對無人機飛行全過程的信息監(jiān)控。
建立合理的北斗短消息通信鏈路的通信機制，才能保證北斗短消息通信鏈路對無人機控制的效率以及可靠性。所述北斗短消息通信鏈路的通信機制的具體過程為：（1）指揮控制站在北斗短消息地面終端上電后，發(fā)送北斗短消息地面終端狀態(tài)查詢命令，獲取北斗短消息地面終端信息發(fā)送頻度（1次/分鐘；1次/30秒；1次/10秒；1次/1秒）以及狀態(tài)反饋周期（反饋周期默認(rèn)為1s）；（2）建立北斗短消息地面終端與機載終端的無線鏈路通信，北斗短消息機載終端將通信鏈路各狀態(tài)信息向飛管計算機進(jìn)行周期性回報，飛管計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后將無人機平臺信息及北斗短消息通信鏈路信息組成狀態(tài)信息回報幀，周期性傳至北斗短消息機載終端，并回報至地面指揮控制站；用于無人機飛行全過程對無人機飛行平臺重要信息監(jiān)控；（3）當(dāng)超視距通信范圍寬帶衛(wèi)星通信鏈路出現(xiàn)通信故障，無人機需要在超視距進(jìn)行應(yīng)急控制，地面指揮控制站根據(jù)北斗短消息地面終端信息的發(fā)送頻度以對應(yīng)頻度發(fā)送無人機應(yīng)急控制指令幀；該指令幀發(fā)送成功后北斗短消息地面終端回報發(fā)送成功反饋信息，若回報發(fā)送未成功則地面指揮控制站重新發(fā)送；（4）北斗短消息機載終端接收北斗短消息地面終端發(fā)送的應(yīng)急控制指令幀，并將所述應(yīng)急控制指令幀發(fā)送給飛管計算機；（5）飛管計算機根據(jù)鏈路使用判斷邏輯選擇，在衛(wèi)星通信鏈路故障的情況下自動使用北斗短消息機載終端轉(zhuǎn)發(fā)的應(yīng)急控制指令幀進(jìn)行平臺應(yīng)急控制。
所述狀態(tài)信息回報幀的幀格式為：同步字1（0xaa）、同步字2(0x55)、通訊狀態(tài)字、北斗短消息機載終端地址(范圍0~2097151)、北斗短消息機載終端狀態(tài)、無人機平臺狀態(tài)、校驗。其中同步字1、同步字2為幀頭；所述通信狀態(tài)字的內(nèi)容為北斗短消息通信鏈路的通訊狀態(tài)，用于表示飛管計算機與北斗短消息機載終端數(shù)據(jù)通訊狀態(tài)（故障/正常）；所述北斗短消息機載終端狀態(tài)的內(nèi)容為北斗短消息機載終端狀態(tài)信息，包括北斗短消息機載終端處理芯片狀態(tài)、天線狀態(tài)、通道狀態(tài)、主板狀態(tài)、使用北斗衛(wèi)星波束狀態(tài)等內(nèi)容；所述無人機平臺狀態(tài)的內(nèi)容為無人機平臺重要狀態(tài)信息，包括：飛機位置信息、發(fā)動機狀態(tài)、飛行模態(tài)、目標(biāo)航路點、各鏈路通信狀態(tài)等重要狀態(tài)信息；所述校驗的內(nèi)容為和校驗，字節(jié)序號第0~74所有字節(jié)和取低8位。
所述應(yīng)急控制指令幀的幀格式為：幀頭1（0x24）、幀頭2（0x54）、幀頭3、（0x58）幀頭4（0x53）、幀頭5（0x51）、幀長度、北斗短消息地面終端地址(范圍0~2097151)、通信信息類別(0x46)、北斗短消息機載終端地址(范圍0~2097151)、電文長度、應(yīng)答標(biāo)識(0x00)、電文內(nèi)容、校驗。所述幀長度的內(nèi)容為本幀長度，固定值，表示整幀長度96字節(jié)；所述通信信息類別(0x46)表示本幀為報文普通通信格式、傳輸內(nèi)容為代碼；所述電文長度的內(nèi)容為電文內(nèi)容長度，固定值，表示電文內(nèi)容長度為78字節(jié)；所述應(yīng)答標(biāo)識(0x00)表示北斗短消息機載終端對該幀的應(yīng)答狀態(tài)；所述電文內(nèi)容的內(nèi)容為應(yīng)急控制指令，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括用于無人機超視距應(yīng)急控制指令：如發(fā)動機應(yīng)急啟動、應(yīng)急返航、航路點切換等重要控制指令；所述校驗的內(nèi)容為和校驗，字節(jié)序號第0~94所有字節(jié)和取低8位。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。如果本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神所做的非實質(zhì)性改變或改進(jìn)，都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求保護的范圍。