一种兼容UAV的地空无线传感网络通信装置与方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105828345A(43)申请公布日2016.08.03(21)申请号201610301127.6H04W84/18(2009.01)(22)申请日2016.05.06H04L29/08(2006.01)(71)申请人华南农业大学地址510642广东省广州市天河区五山路483号(72)发明人岳学军王林惠王健刘永鑫凌康杰甘海明王举全东平吴东明李丽生(74)专利代理机构广东广信君达律师事务所44329代理人李斌杨晓松(51)Int.Cl.H04W16/18(2009.01)H04W36/00(2009.01)H04W36/14(2009.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称一种兼容UAV的地空无线传感网络通信装置与方法(57)摘要本发明公开了一种兼容UAV的地空无线传感网络通信装置，包括传感监测系统、移动平台系统、一体化Wi-Fi网络通信系统以及调度管制平台；传感器监测系统是指在传感器网络中，任意散落在被监测区内的传感节点实时监测目标区域内的特定变量对象；移动平台系统是挂载Wi-Fi通信模块的UAV，采用旋翼垂直起降平台，实现UAV飞行速度和轨迹的可控性；一体化Wi-Fi网络通信系统指以Wi-Fi通信方式为主，参照蜂窝移动通信网络的结构；所述的调度管制平台是一套用于无人机飞行路径管制、无线网路拓扑控制信息及环境变量信息采集的软件平台。本发明能够满足栅格化的网络发展需求，建立以网络为中心的UAV通信网络，实现足够的稳定性、可靠性、强大的互联互通和互操作性。CN105828345ACN105828345A权利要求书1/3页1.一种兼容UAV的地空无线传感网络通信装置，其特征在于，包括传感监测系统、移动平台系统、一体化Wi-Fi网络通信系统以及调度管制平台；所述传感器监测系统是指在传感器网络中，任意散落在被监测区内的传感节点实时监测目标区域内的特定变量对象；所述移动平台系统是挂载Wi-Fi通信模块的UAV，采用旋翼垂直起降平台，实现UAV飞行速度和轨迹的可控性，该移动平台系统可受调度管制平台的飞行路径规划的约束，移动平台系统可根据业务需要挂载相应设备；所述一体化Wi-Fi网络通信系统指以Wi-Fi通信方式为主，参照蜂窝移动通信网络的结构，构建由机载通信模块、传感节点通信模块、基站服务器和交换控制中心网关节点四大部分组成的地-空数据链通信网络；所述的操作调度管制平台是一套用于无人机飞行路径管制、无线网路拓扑控制信息及环境变量信息采集的软件平台，用于实现GIS专题图展示、实时飞行参数显示、基站覆盖区、负载量、通信质量可视化、基站通信参数在线调整、环境变量信息实时显示、历史记录查询。2.根据权利要求1所述的兼容UAV的地空无线传感网络通信装置，其特征在于，所述各传感节点电路板上集成了多种类型环境变量传感器，当传感节点接收到来自基站的数据采集指令后立即判断指令类型，并按照指令以设定的格式，将传感器采集到的数据发送至基站。3.根据权利要求1所述的兼容UAV的地空无线传感网络通信装置，其特征在于，所述机载通信模块是指移动平台系统上挂载的机载Wi-Fi模块内置TCP/IP协议栈，具有高速串行接口转Wi-Fi功能，用于实现高速串行接口和无线网之间的数据透明转换，移动平台系统在跨空域切换时，采用链路层触发的双链路切换模式，软件上采取负载移动策略，实现一体化网络Wi-Fi终端自动切换机制；所述链路层触发的双链路切换模式是指机载Wi-Fi模块同时与两个基站服务器的无线接入点通信，基站链路层服务器监控链路状态，如果发现新的网络，则决定是否要进行切换；如果决定切换，服务器将把两条链路中的一条连接到新的网络，并发出链路层触发；机载Wi-Fi模块通过新网络进行注册，同时保持另一条链路的数据通信工作；注册成功之后，机载Wi-Fi模块在新的网络进行数据收发，然后把另一条链路也连接到新网络来。4.根据权利要求1所述的兼容UAV的地空无线传感网络通信装置，其特征在于，所述的传感节点通信模块是指各传感节点中的Wi‐Fi模块时刻保持着与基站中的Wi‐Fi模块间的通信，并将传感节点所采集数据上传给基站，传感节点和基站组成的局域通信网络具有自组织的功能，单个节点经过初始的通信和协商，形成一个传输信息的多跳网络，每个传感网络装备设有一个连接到传输网络的网关，传输网络是由一个单跳链接或一系列的无线网络节点组成的。5.根据权利要求4所述的兼容UAV的地空无线传感网络通信装置，其特征在于，所述传感节点中的Wi-Fi模块内置TCP/IP协议栈，具有高速串行接口转Wi-Fi功能，用于实现高速串行接口和无线网之间的数据透明转换，通过Wi-Fi模块相关配置命令设置传感节点为UDP客户端，基站为UDP服