本發(fā)明屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

目前，無(wú)人機(jī)與傳感器數(shù)據(jù)接入傳輸系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，無(wú)人機(jī)只提供傳感器安裝接口或供電接口，傳感數(shù)據(jù)的接入傳輸模塊獨(dú)立于無(wú)人機(jī)存在，不能將傳感器的遙測(cè)數(shù)據(jù)與無(wú)人機(jī)的遙控?cái)?shù)據(jù)充分融合在一起實(shí)現(xiàn)同步傳輸，系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信時(shí)效性低；并且，不支持?jǐn)U展多種探測(cè)傳感器的接入傳輸，系統(tǒng)擴(kuò)展性差；另外，不支持無(wú)人機(jī)及其搭載傳感器的唯一尋址功能，系統(tǒng)安全性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸系統(tǒng)及方法，其目的在于提高無(wú)人機(jī)及其上搭載傳感器的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效性，并實(shí)現(xiàn)唯一尋址。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸系統(tǒng)，包括傳感器載荷、IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)和地面遙控遙測(cè)單元；

其中，傳感器載荷搭載在IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)上，兩者通過(guò)數(shù)據(jù)接口相連，地面遙控遙測(cè)單元與IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)之間通過(guò)無(wú)線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；

其中，傳感器載荷用于信息采集，并對(duì)采集到的信息進(jìn)行波形調(diào)理、模式轉(zhuǎn)換，生成數(shù)字信號(hào)；并對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得遙測(cè)數(shù)據(jù)；

IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)用于將遙測(cè)數(shù)據(jù)與遙控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行封裝編碼，根據(jù)約定的協(xié)議生成IPv6數(shù)據(jù)包；其中，遙控?cái)?shù)據(jù)包括該載具平臺(tái)接收的無(wú)人機(jī)遙控指令以及發(fā)送的無(wú)人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)；

地面遙控遙測(cè)單元一方面用于向IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)發(fā)送無(wú)人機(jī)遙控指令，以控制IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)的姿態(tài)，另一方面根據(jù)IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)發(fā)送的IPv6數(shù)據(jù)包解析獲取遙測(cè)數(shù)據(jù)和無(wú)人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸，由此實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)平臺(tái)及其上搭載的傳感器載荷的全球唯一IPv6地址接入及數(shù)據(jù)傳輸。

優(yōu)選的，上述基于無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸系統(tǒng)，其IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)基于無(wú)人機(jī)，還包括飛行控制導(dǎo)航模塊、載具載荷數(shù)據(jù)融合模塊、IPv6編碼模塊和第一無(wú)線通信模塊；

載具載荷數(shù)據(jù)融合模塊的第一端作為IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)的數(shù)據(jù)接口，第二端與飛行控制導(dǎo)航模塊相連，第三端與IPv6編碼模塊的第一端相連；IPv6編碼模塊的第二端與第一無(wú)線通信模塊相連；

其中，飛行控制導(dǎo)航模塊用于根據(jù)遙控信號(hào)對(duì)IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)進(jìn)行姿態(tài)控制和導(dǎo)航；

載具載荷數(shù)據(jù)融合模塊用于根據(jù)約定的通信協(xié)議將遙控?cái)?shù)據(jù)與遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)遙控遙測(cè)信息融合，以提高通信帶寬與時(shí)效性；

IPv6編碼模塊用于將載具載荷數(shù)據(jù)融合模塊輸出的融合數(shù)據(jù)進(jìn)一步封裝成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包；

第一無(wú)線通信模塊用于將上述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包發(fā)送到地面遙控遙測(cè)單元，并用于接收地面遙測(cè)遙控單元發(fā)送的遙控指令。

優(yōu)選的，上述基于無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸系統(tǒng)，其傳感器載荷包括相互連接的傳感器探測(cè)模塊和載荷數(shù)據(jù)處理模塊；載荷數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端作為傳感器載荷的數(shù)據(jù)接口；

其中傳感器探測(cè)模塊用于采集擬探測(cè)的信息；載荷數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)采集到的信息進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換、信號(hào)調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，生成遙測(cè)數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，上述基于無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸系統(tǒng)，其地面遙控遙測(cè)單元包括依次相連的第二無(wú)線通信模塊、遙控模塊和數(shù)據(jù)解析模塊；通過(guò)第二無(wú)線通信模塊與上述第一無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)與地面遙控遙測(cè)單元之間的無(wú)線通信；

遙控模塊用于根據(jù)無(wú)人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)生成無(wú)人機(jī)遙控指令，該指令通過(guò)第二無(wú)線通信模塊向IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)控制以及導(dǎo)航；并用于通過(guò)第二無(wú)線通信模塊接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包；

數(shù)據(jù)解析模塊則依據(jù)約定的協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的拆分與解壓縮，獲取遙測(cè)數(shù)據(jù)和遙控?cái)?shù)據(jù)；通過(guò)對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼獲取探測(cè)信息；并根據(jù)從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包獲取的遙控?cái)?shù)據(jù)獲取無(wú)人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)無(wú)人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)生成無(wú)人機(jī)遙控指令；由此實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)IPv6化傳感器數(shù)據(jù)的接入傳輸。

按照本發(fā)明的另一方面，基于上述系統(tǒng)提供了一種基于無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸方法，包括如下步驟：

(1)根據(jù)采集到的傳感數(shù)據(jù)生成遙測(cè)數(shù)據(jù)；

(2)在標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議中增加IPv6解析封裝適配層；在IPv6解析封裝適配層的IPv6數(shù)據(jù)負(fù)載中，按照約定的協(xié)議將遙控?cái)?shù)據(jù)與遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合與封裝，生成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包；

(3)對(duì)接收端對(duì)收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分拆與解壓縮，獲取遙測(cè)數(shù)據(jù)和遙控?cái)?shù)據(jù)；

(4)對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將傳感器測(cè)量值value還原，并將測(cè)量值value與其對(duì)應(yīng)測(cè)量時(shí)刻的無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)空間三維坐標(biāo)(x，y，z)及時(shí)間信息t一一映射對(duì)應(yīng)，生成數(shù)據(jù)列表(value，x，y，z，t)；

對(duì)遙控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行解析，獲得無(wú)人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)；根據(jù)無(wú)人機(jī)姿態(tài)與擬探測(cè)的環(huán)境數(shù)據(jù)生成無(wú)人機(jī)遙控指令。

優(yōu)選地，上述的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸方法，約定的協(xié)議的有效載荷凈荷的幀格式具體為：

起始標(biāo)志比特、遙控遙測(cè)數(shù)據(jù)負(fù)載長(zhǎng)度比特、消息幀序號(hào)比特、發(fā)消息幀設(shè)備系統(tǒng)號(hào)比特、發(fā)消息幀設(shè)備單元號(hào)比特、有效載荷消息包號(hào)比特、遙控遙測(cè)數(shù)據(jù)比特、檢驗(yàn)比特。

總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本發(fā)明提供的一種基于無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸方法，提高無(wú)人機(jī)及其搭載的傳感器的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效性、系統(tǒng)擴(kuò)展性、全球唯一尋址特性和系統(tǒng)安全性，極具應(yīng)用價(jià)值；

(2)本發(fā)明提供的一種基于無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸方法，提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性和兼容性；

(3)本發(fā)明提供的一種基于無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸方法，滿足系統(tǒng)全球唯一尋址特性和數(shù)據(jù)安全性需求。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例提供的基于無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖；

圖2是實(shí)施例中載荷載具數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)流向圖；

圖3是實(shí)施例中基于無(wú)人機(jī)IPv6化的傳感數(shù)據(jù)接入傳輸方法流程示意圖；

圖4是實(shí)施例中的協(xié)議幀格式示意圖；

圖5是實(shí)施例中根據(jù)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

以下以一種基于無(wú)人機(jī)IPv6化的光纖氣體傳感接入傳輸系統(tǒng)及方法為具體實(shí)施例，來(lái)具體闡述本發(fā)明；實(shí)施例提供的這種系統(tǒng)，采用光纖氣體傳感器作為傳感器探測(cè)模塊；其系統(tǒng)框圖如圖1所示；包括傳感器載荷、IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)和地面遙控遙測(cè)單元；

傳感器載荷搭載在IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)上，該載具平臺(tái)通過(guò)無(wú)線通信方式與地面遙控遙測(cè)單元通信，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)及其搭載的光纖氣體傳感載荷的全球唯一IPv6地址接入及數(shù)據(jù)傳輸功能。

本實(shí)施例中，傳感器載荷包括互連的光纖氣體傳感探測(cè)模塊和載荷數(shù)據(jù)處理模塊；其中，光纖氣體傳感探測(cè)模塊用于在光學(xué)傳感區(qū)域進(jìn)行污染氣體(譬如氮氧化物：NO與NO2，含硫氧化物：SO2與SO3、CO)的氣敏性光學(xué)檢測(cè)，并將探測(cè)到的光信號(hào)為電信號(hào)；實(shí)施例中，采用如光電探測(cè)器PD完成光電轉(zhuǎn)換；

載荷數(shù)據(jù)處理模塊則用于將光電轉(zhuǎn)換生成的電壓信號(hào)進(jìn)行波形調(diào)理，(包括放大、整形和濾波)，模數(shù)轉(zhuǎn)換，生成遙測(cè)數(shù)據(jù)后緩存；本實(shí)施例中，按采樣順序?qū)b測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化均值處理，并通過(guò)RS232-TTL標(biāo)準(zhǔn)接口發(fā)送至IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)。

IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)基于無(wú)人機(jī)，還包括飛行控制導(dǎo)航模塊、載具載荷數(shù)據(jù)融合模塊、IPv6編碼模塊和第一無(wú)線通信模塊；

飛行控制導(dǎo)航模塊用于根據(jù)地面發(fā)送的遙控指令控制無(wú)人機(jī)的姿態(tài)及航線，具有航線自主能力，并將無(wú)人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)RS232-TTL標(biāo)準(zhǔn)接口發(fā)送至載具載荷數(shù)據(jù)融合模塊；

如圖2所示，載具載荷數(shù)據(jù)融合模塊通過(guò)RS232-TTL標(biāo)準(zhǔn)接口分別與飛行控制導(dǎo)航模塊、IPv6地址編碼模塊以及傳感器載荷的載荷數(shù)據(jù)處理模塊連接。

載具載荷數(shù)據(jù)融合模塊根據(jù)約定的協(xié)議，將無(wú)人機(jī)姿態(tài)信息、遙控信息與遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝處理，實(shí)現(xiàn)遙控遙測(cè)信息融合一體化，以節(jié)省通信帶寬，提高通信的實(shí)時(shí)性；本實(shí)施例中按照?qǐng)D3所示的約定協(xié)議進(jìn)行上述的封裝處理；

實(shí)施例中，約定的協(xié)議的有效載荷凈荷的幀格式具體為：起始標(biāo)志STX比特、遙控遙測(cè)數(shù)據(jù)負(fù)載長(zhǎng)度LEN比特、消息幀序號(hào)SEQ比特、發(fā)消息幀設(shè)備系統(tǒng)號(hào)SYS比特、發(fā)消息幀設(shè)備單元號(hào)COMP比特、有效載荷消息包號(hào)MSG比特、遙控遙測(cè)數(shù)據(jù)比特、檢驗(yàn)比特；

具體的封裝處理過(guò)程如圖4所示：從緩存中提起有效載荷消息包號(hào)MSG所對(duì)應(yīng)的消息包結(jié)構(gòu)，寫入起始標(biāo)識(shí)STX；提取消息預(yù)設(shè)負(fù)載長(zhǎng)度LEN，寫入數(shù)據(jù)包；提取發(fā)消息幀設(shè)備的系統(tǒng)號(hào)SYS、單元號(hào)COMP，依次寫入數(shù)據(jù)包；填入遙控遙測(cè)數(shù)據(jù)比特、計(jì)算CRC校驗(yàn)值并寫入數(shù)據(jù)包，計(jì)算消息幀序號(hào)SEQ，寫入數(shù)據(jù)包。

IPv6地址編碼模塊則用于實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的128位IPv6全球唯一編碼，并在如圖3所示的框架中，增加了IPv6解析封裝適配層，通過(guò)IPv6解析封裝適配層將上述數(shù)據(jù)包進(jìn)一步封裝成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包；通過(guò)第一無(wú)線通信模塊將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包傳輸至地面遙控遙測(cè)單元。

地面遙控單元包括與IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)的第一無(wú)線通信模塊匹配的第二無(wú)線通信模塊、遙控模塊和數(shù)據(jù)解析模塊；無(wú)線通信模塊可采用電臺(tái)通信模塊，或者其它提供RS232-TTL標(biāo)準(zhǔn)接口的網(wǎng)絡(luò)通信模塊；遙控模塊用于生成無(wú)人機(jī)遙控指令，該指令通過(guò)第二無(wú)線通信模塊向IPv6化無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)控制以及導(dǎo)航；并用于通過(guò)第二無(wú)線通信模塊接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包；實(shí)施例中，上述的RS232-TTL標(biāo)準(zhǔn)接口也可以采用RS232、USB、RJ45等類型的接口代替。

數(shù)據(jù)解析模塊則依據(jù)約定的協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的拆分與解壓縮，獲取遙測(cè)數(shù)據(jù)和遙控?cái)?shù)據(jù)；通過(guò)對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，獲取遙測(cè)信息；并根據(jù)從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包獲取的遙控?cái)?shù)據(jù)獲取無(wú)人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)無(wú)人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)生成無(wú)人機(jī)遙控指令；在本實(shí)施例中，遙控模塊上搭載有256KB RAM存儲(chǔ)芯片，遙控遙測(cè)數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)芯片上動(dòng)態(tài)迭代緩存，供數(shù)據(jù)解析模塊調(diào)用。

數(shù)據(jù)解析模塊通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包分拆，獲取無(wú)人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)以及遙測(cè)數(shù)據(jù)；通過(guò)對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將傳感器測(cè)量值(value)還原，并將測(cè)量值(value)與測(cè)量時(shí)刻的無(wú)人機(jī)載具平臺(tái)空間三維坐標(biāo)(x，y，z)及時(shí)間(t)信息一一映射對(duì)應(yīng),形成數(shù)據(jù)列表(value，x，y，z，t)，以TXT文本格式存儲(chǔ)于地面遙控遙測(cè)單元的SD卡，供隨時(shí)取用。

實(shí)施例提供的這種基于無(wú)人機(jī)IPv6化的光纖氣體傳感接入傳輸系統(tǒng)及方法，數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性高，并且具有全球唯一尋址特性，提高了數(shù)據(jù)安全性；可以在同一終端上實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)遙控與遙測(cè)數(shù)據(jù)接收解析；可用于危險(xiǎn)區(qū)域的氣體探測(cè)，無(wú)需人力近距離處理，保護(hù)了人員安全，極具應(yīng)用價(jià)值。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。