[发明专利]一种升空通信中继无人机通视计算方法

说明书

本发明提供了一种升空通信中继无人机通视计算方法，根据通信中继无人机和任务无人机的位置、高度，利用地理信息系统高程数据库，计算和判断中继机对任务机的通信链路是否通视，若不通视，则地面控制系统发出警报并自动向中继机发送爬升指令，从而引导通信中继机的高度控制，保证中继机到任务机的通信链路畅通可视，能及时快速的调整好中继机的高度，使得中继机到任务机的通信链路畅通可视，维护整个无人机系统的通信可靠性和稳定性。

技术领域

本发明涉及无人机通信领域，更具体地说，是指一种升空通信中继无人机通视计算方法。

背景技术

近年来，无人机以机动灵活、快速高效的优势在灾情视察、电力巡检、植保等多方面发挥了作用。地面通信设备有限的距离延伸能力制约了指挥控制系统的有效控制，增大了任务的难度。无人机作为一个空中通信节点能够提供有效的通信带宽，增大通信覆盖范围，以通信中继无人机为空基平台进行无线电通信中转已为众多无人机系统使用。通信中继无人机系统的应用如图1所示。

通信中继无人机系统在多山地区由于山体的遮挡以及远距离传输时地球曲率的影响时常出现通信中断，使任务无人机失控。地面飞行操作员在没有任何提示的情况下，只能手动控制中继机的高度，找到中继机合适的位置，这种操作费时费力且结果未知，降低了通信系统的可靠性和稳定性。

目前未见相关的升空通信中继无人机通视计算方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种升空通信中继无人机通视计算方法，根据通信中继无人机和任务无人机的位置、高度，利用地理信息系统高程数据库，考虑了地球曲率影响下的无线链路最远传输距离和山体遮挡的因素，计算和判断中继机对任务机的通信链路是否通视，若不通视，则地面控制系统发出警报并自动向中继机发送爬升指令，从而引导通信中继机的高度控制，保证中继机到任务机的通信链路畅通可视，提高整个无人机通信系统的可靠性和稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的步骤如下：

步骤1：实时获取中继机R的经纬度坐标(L_R，B_R)、高度H_R，获取任务机M的经纬度坐标(L_M，B_M)、高度H_M；

步骤2：受地球曲率半径(6371km)的影响以及大气层对电波的折射作用，中继机到任务机的链路传输极限直视距离的修正值为其中H_R和H_M单位为米，求得D_max后，单位换算为千米，无线电波传输的有效直视距离D_e为极限直视距离的70％，即：D_e＝0.7D_max，计算中继机到任务机的链路传输有效直视距离为：

其中，H_R和H_M单位为米，求得D_e后，单位换算为千米；

步骤3：将中继机R的经纬度坐标(L_R，B_R)转换为平面直角大地直角坐标下的位置(X_R，Y_R)，将任务机M的经纬度坐标(L_M，B_M)转换为大地直角坐标下的位置(X_M，Y_M)，根据空间两点间的距离公式可计算出中继机至任务机的距离为：

步骤4：比较D_RM和D_e，若D_RM＜D_e，则进入步骤5；若D_RM≥D_e，则地面监控系统发出警报并向中继机发送爬升指令，在中继机升高的过程中继续执行步骤1至步骤4，直至D_RM＜D_e；