[发明专利]一种基于以太网的无人飞行器编队飞行控制数据链系统

说明书

本发明公开了一种基于以太网的无人飞行器编队飞行控制数据链系统，属于无人飞行器编队控制技术领域，包括地面站计算机、无线数传地面终端和无线数传机载终端，无线数传机载终端安装在无人飞行器上，并与无人飞行器的机载计算机的串口相连，无线数传地面终端与无线数传机载终端之间构成一对一的通信链路，无线数传地面终端通过串口电平转换模块与以太网串口服务器相连，以太网串口服务器和地面站计算机分别通过网线与以太网交换机相连，组成以太网局域网络。本发明选用无线数传、串口服务器、以太网交换机等成熟的硬件搭建，为无人飞行器编队作业控制系统提供了一个工作可靠、性能强大、成本可控的数据链解决方案。

技术领域

本发明涉及一种无人飞行器编队飞行控制数据链，特别是涉及一种基于以太网的无人飞行器编队飞行控制数据链系统，属于无人飞行器编队控制技术领域。

背景技术

近年来，伴随着一股小型民用航空器的热潮，小型无人飞行器被广泛用于航拍、测绘、农业作业、武警消防、医疗救助等领域。这些无人飞行器的应用广泛使用地面站系统，通过无线数传与无人飞行器机载控制计算机进行通信，实现对无人飞行器的控制和监控。与单机作业相比，无人机编队作业的应用还处于探索阶段，多见于表演性质的技术展示，原因在于没有成熟可靠的数据链解决方案。现有的无线数传多采用串口与地面计算机进行通信，限于无线通信的带宽、串口的通讯速率以及计算机有限的串口资源，即便是用一对多的无线数传实现地面计算机与多架无人飞行器通讯，其带宽也无法满足要求。

在单机作业中，通讯链路的延时不会对无人飞行器的作业造成严重影响，而在编队作业中，过大的网络延时会直接造成编队混乱，甚至发生相互碰撞事故，因此，通讯延时短、带宽充足的数据链解决方案是开展无人机飞行器编队作业的核心技术之一。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种基于以太网的无人飞行器编队飞行控制数据链系统，利用现有技术，基于以太网设计了一个成本可控、硬件可靠、带宽充足的编队飞行控制系统的数据链解决方案。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种基于以太网的无人飞行器编队飞行控制数据链系统，包括地面站计算机、无线数传地面终端和无线数传机载终端，所述无线数传机载终端安装在无人飞行器上，并与无人飞行器的机载计算机的串口相连，进行数据的收发，所述无线数传地面终端与所述无线数传机载终端之间构成一对一的通信链路，用于保证所述无线数传地面终端与所述无线数传机载终端之间通信的实时性，所述无线数传地面终端通过串口电平转换模块与以太网串口服务器相连，将带宽较小的无线数传通信，转化为带宽较大的以太网通信，所述以太网串口服务器和所述地面站计算机分别通过网线与以太网交换机相连，组成以太网局域网络，所述地面站计算机通过以太网向无人飞行器发送控制指令和接收飞行数据。

进一步的，所述地面站计算机与所述以太网交换机之间具有1000M的带宽，用于保证数据链路的实时性。

进一步的，所述以太网串口服务器、所述地面站计算机和所述以太网交换机之间组成以太网局域网络，用于保证编队飞行地面站控制的扩展性。

进一步的，所述地面站计算机具有包括USB 2.0、USB 3.0和PCIe插槽在内的多种I/O和扩展接口，同时工作温度范围达到0～60℃。

进一步的，所述以太网交换机包括配置单元和检测单元；所述的配置单元，用于预先设置配置修改条件，所述的配置修改条件为以太网交换机的端口PHY状态、配置功能项、配置选项的对应关系；所述的检测单元，用于检测以太网交换机的端口PHY状态，并判断检测到的端口PHY状态是否满足配置单元预先设置的配置修改条件，如果是，则修改所述配置修改条件中配置功能项的配置为所述配置修改条件中的配置选项。