無人機多載荷數據動態復接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于無人機測控通信協議的多載荷數據動態復接方法。
【背景技術】
[0002]近年來，無人機系統的應用越來越廣泛，用戶對于無人機具備多任務及多載荷接入能力的需求也不斷增加，用戶與測控通信系統之間交互的信息類型越來越多，接口形式也趨于多樣化。無人機與地面設備之間依靠鏈路通信協議進行數據通信傳輸，數據類型包括遙測信息、測距信息、實時圖像信息等等。目前現有的通信傳輸方式主要有以下幾種:(1)各種數據依靠各自的鏈路通道進行傳輸，不同數據之間傳輸通道相對獨立；此方法的問題是沒有數據融合的思想，須同時占用太多的有限傳輸帶寬資源，此外使用太多鏈路傳輸通道，也不便于進行統一管理。(2)各種數據通過一條鏈路通道進行傳輸，每種數據類型在通信協議中，數據的長度和數據的存放位置相對固定。此方法的問題是有一定的簡單數據融合思想，但也僅僅只是簡單的或固定的數據復接，同樣存在浪費鏈路資源，復接的效率及傳輸通道的有效利用率太低等缺陷。
【發明內容】
[0003]為了克服上述現有技術占用帶寬資源過多，鏈路有效利用率太低等問題，本發明提出了一種占用帶寬資源少、復接效率高的無人機多載荷數據動態復接方法。
[0004]本發明的上述目的可以通過以下措施來達到，一種無人機多載荷數據動態復接方法，具有如下技術特征:
針對無人機不同鏈路速率，將無人機通信分為高、中、低速3種應用場景，結合每種應用場景的實際特點，采用一臺包含一片可編程門陣列芯片FPGA和一片數字信號處理芯片DSP構成的協議處理設備，其中，FPGA芯片接收各種載荷數據后，通過EMIF總線將各種載荷數據傳送至DSP芯片中，DSP芯片按各種載荷數據預設段大小，依次分為多段后，再分別進行適配操作，并根據適配結果構造出一個數據復接單元，把數據復接單元長度預設為可選擇其一的三個固定值；數據適配完成后，將載荷數據存放到各對應的緩存區中；待復接指令發起后，DSP芯片依次掃描讀取各緩存區進行動態復接組幀；依據定時周期發起傳輸幀的復接，然后，在包含了低速和高速載荷數據類型的高速場景下，采用基于低速短數據固定復接和高速長數據動態復接的混合復接方案；中速場景下，對于所有數據均采用動態復接方式；低速場景下，數據類型和數據長度全部不固定，采用純動態復接方案。
[0005]本發明相比于現有技術具有如下有益效果:
占用帶寬資源少。發明針對不同鏈路速率的通信應用場景，分別提出了高速、中速、低速三種應用場景下的傳輸幀數據動態復接方案。相比于現有技術，僅需使用一條鏈路傳輸通道，就可完成多種載荷數據同時傳輸，最大限度的減少了資源帶寬的使用；
復接效率高。針對無人機通信的高速、中速、低速3種應用場景，結合每種應用場景的實際特點，分別提出了 3種載荷數據動態復接方案。在3種載荷數據動態復接方案中，FPGA芯片接收各種載荷數據后，通過EMIF總線將各種載荷數據傳送至DSP芯片中，DSP芯片按各種載荷數據預設段大小，依次分為多段后，再分別進行適配操作，復接效率高。
[0006]利用率高。本發明針對高速、中速、低速應用場景分別提出了相應的復接方法。高速場景下采用了基于低速短數據固定復接和高速長數據動態復接的混合復接方案；中速場景下采用了基于固定復接單元長度的動態復接方案；低速場景下采用了純動態復接方案。提出的動態復接技術方法，對傳輸幀內容進行實時的動態優化，最大限度的提高了該條鏈路傳輸通道的有效利用率。而且在低速傳輸場景下，采用了純動態復接方案，數據類型和數據單元長度全部不固定，周期復接指令發起后，直接根據當前載荷數據緩存多少和傳輸幀空間剩余量中的較小值，動態決定復接數據長度。這種方案的靈活性最大，鏈路的有效利用率也最高。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明無人機多載荷數據處理流程示意圖。
[0008]圖2是本發明無人機多載荷數據復接操作示意圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0010]參閱圖1。實施本發明方法的硬件設備主要是一臺由一片可編程門陣列芯片FPGA和一片數字信號處理DSP芯片組成的協議處理設備。其中FPGA芯片主要實現接口功能，用于接入包括RS422、RS232、LVDS、USB、網絡、光纖等各種接口在內的載荷設備；DSP芯片主要實現協議處理功能，包含數據的分段、適配、存儲、復接成幀等操作。每種載荷數據接入協議處理終端設備后，都分別進行數據分段、數據適配和存儲等預處理操作。待定時復接指令發起后進行復接組幀，此時DSP芯片依據預設的優先級順序，依次掃描各載荷數據緩存區，并讀取填充至傳輸幀，直至數據讀完或幀空間填滿。
[0011]本發明提出的無人機多載荷數據動態復接方法，針對無人機不同鏈路速率，將無人機通信分為高速、中速、低速共3種應用場景。FPGA芯片通過各接口接收載荷數據后，通過EMIF總線將數據傳送至DSP芯片中，DSP芯片將收到的各數據按預設段大小依次分為多段，再對每個數據段進行適配操作，根據數據適配結果構造出一個數據復接單元；數據復接單元長度預設為可根據需要選擇其一的三個固定值；數據適配完成后，將載荷數據存放到各自對應的緩存區；待復接指令發起后，DSP芯片依次掃描并讀取各緩存進行復接組幀?’傳輸幀的復接依據定時周期發起。所謂動態復接是指，每個周期內，傳輸幀中所復接的載荷數據的種類、長度、以及數據復接位置都是實時動態變化的。其優點是，可以對傳輸幀內容進行實時的動態優化，最大限度的提高鏈路傳輸幀的有效利用率。在同時包含了低速和高速載荷數據類型的高速場景下，采用基于低速短數據固定復接和高速長數據動態復接的混合復接方案。低速數據長度較短，數據更新率慢，采用位置固定復接方式；高速數據長度較大，數據更新率快，采用固定長度單元的動態復接方案。中速場景下，對于低速短數據和高速長數據，均采用動態復接方式；低速場景下，數據類型和數據長度全部不固定，采用不定長的動態處理方式對接入的各種載荷數據采用純動態的復接方案，直接根據載荷數據緩存多少和幀空間剩余量中的較小值，決定復接數據長度。
[0012]載荷數據類型既包括諸如遙測數據、話音數據、測距數據等低速短數據，也包括高清視頻數據、高清照片數據、高速載荷等各種高速長數據。各種低速、中高速載荷數據經FPGA芯片接入協議處理設備中，并通過EMIF總線傳送給DSP。DSP芯片將收到的各種載荷數據依次進行數據分段操作，當收到的某種載荷數據超過預先設定的數據段大小，依次分為多段，剩余不足一段時，則補充默認數據至預定段大小。若當前收到某