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专利号: 2021114682415
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于可变消息格式数据链的无人机系统,其特征在于,该系统包括人机交互模块、报文生成模块、分段/重组模块、发送模块、接收模块及报文解析模块:人机交互模块,用于输入需要发送的消息及目的无人机编号,并显示目的无人机返回的消息;

报文生成模块包括消息提取单元和报文生成单元:消息提取单元,用于根据消息输入单元输入的消息查询数据元素字典得到该消息的编号,获得消息必要发送部分,即消息所属功能域,消息编号和消息内容;

报文生成单元,用于接收消息提取单元发送的消息的必要发送部分,并根据消息所属功能域,消息编号及消息内容,将其生成二进制报文;

分段/重组模块包括分段单元和重组单元:分段单元,用于根据分段阈值对报文生成单元生成的二进制报文进行分段生成报文段,并在每个报文段头部添加分段协议报头;

重组单元,用于根据报文段的分段协议报头重组报文;

发送模块包括发送单元和第一定时器单元:发送单元,用于接收报文段,并根据报文段携带的目的无人机编号发送消息给目的无人机;

第一定时器单元,用于根据报文段的分段协议报头携带的末段号,和控制端到目的无人机端的通信时延设置定时器,并根据收到的确认报文及定时器状态对分段报文进行重传或结束发送;

接收模块包括接收单元和第二定时器单元:接收单元,用于接收发送单元发送的所有报文段,并将所有报文段缓存到本地;

第二定时器单元,用于设置接收定时器,并根据报文段的分段报文协议报头携带的末段号,和控制端到无人机端的通信时延来启动接收定时器;

报文解析模块包括报文解析单元,报文解析单元用于根据重组报文的消息编号查询数据元素字典,根据数据元素字典对重组报文进行解析,并将解析内容传递给目的无人机。

2.根据权利要求1所述的一种基于可变消息格式数据链的无人机系统,其特征在于,分段协议报头包括源端口号、目的端口号、报文类型、报文头长度、报文序列号、端到端确认标识、当前段号、末段号。

3.根据权利要求1所述的一种基于可变消息格式数据链的无人机系统,其特征在于,分段单元根据各层协议标准中报头长度确定分段阈值MSSvmf,分段阈值的计算公式为:MSSvmf=MMTU‑(SH+UDP+IP)其中,MMTU是Internet上的标准MTU值,为576字节,SH是分组协议头部长度,UDP是UDP包首部长度,IP是IP报文首部长度。

4.一种基于可变消息格式数据链的无人机通信方法,其特征在于,包括以下步骤如下:S1、程序初始化,创建入口主线程及线程池,接收无人机入网注册请求,为无人机分配唯一识别编号,完成无人机在控制端的注册;

S2、监听无人机注册消息,通过消息输入单元将目的无人机编号及需要发送的消息传给报文生成模块,并利用消息展示单元显示目的无人机反馈的消息;

S3、报文生成模块根据可变消息格式生成报文,然后将生成的报文交给分段/重组模块;

S4、分段/重组模块根据分段阈值对报文进行分段,给每段报文添加分段协议报头并交给发送模块;

S5、发送模块将所有添加分段协议报头的报文段发送给接收模块;

S6、接收模块将所有报文段发送给重组单元,重组单元根据分段协议报头重组报文并发送给报文解析模块;

S7、报文解析模块解析重组后的报文并将解析内容传递给目的无人机。

5.根据权利要求4所述的一种基于可变消息格式数据链的无人机通信方法,其特征在于,在步骤S5中所有报文段发送完毕后设置第一时间阈值,并采用确认重传机制重新发送丢失的报文段,包括以下步骤:

若在第一时间阈值内,发送模块收到接收模块的部分确认消息,查询本地缓存的所有报文段找到未发送成功的报文段,重新发送未发送成功的报文段;

若超过第一时间阈值时,发送模块未收到接收模块的确认消息,则发送模块对接收模块发送请求确认消息,请求接收模块发送确认消息,若发送五次请求确认消息后都未收到确认消息,则放弃本次发送;

其中,第一时间阈值Tclock为Tclock=2×端到端时延。

6.根据权利要求4所述的一种基于可变消息格式数据链的无人机通信方法,其特征在于,在步骤S6中设置第二时间阈值,接收模块接收到第一个报文段后开始计时进行以下操作:

若在第二时间阈值内接收到发送模块的确认请求时,接收模块并未接收所有报文段,则接收模块给发送模块发送一个部分确认消息,并请求发送模块发送丢失的报文段;

若超过第二时间阈值时,接收模块并未接收所有所有报文段,则接收模块给发送模块发送一个部分确认消息,并请求发送模块发送丢失的报文段;

其中,第二时间阈值为Tclock1=(N+1)×端到端时延,其中N为末段号。

7.根据权利要求5或6所述的一种基于可变消息格式数据链的无人机通信方法,其特征在于,端到端时延为控制端到无人机端的通信时延,获取通信时延的过程为将无人机的唯一编识别号与无人机IP绑定存储到本地哈希表中,根据注册信息时间戳计算当前无人机与控制端的通信时延,将唯一编识别号与通信时延绑定存储到本地哈希表中,然后将唯一识别编号与通信时延返回给当前无人机。

8.根据权利要求4所述的一种基于可变消息格式数据链的无人机通信方法,其特征在于,报文生成模块生成报文的过程包括:S11、消息提取单元根据消息输入单元输入的消息查询数据元素字典,得到该消息的报文类型编号和消息必要发送部分,即消息所属功能域,消息编号及消息内容;

S12、报文生成单元根据报文类型在模板库中查找对应消息模板,将消息所属功能域,消息编号及消息内容填充进对应消息模板,完成报文的二进制编码;

S13、将完成二进制编码的报文交给分段/重组模块。

9.根据权利要求4所述的一种基于可变消息格式数据链的无人机通信方法,其特征在于,控制端给每次传输的报文分配一个序列号,若当前报文长度超过分段阈值MSSvmf,则对其进行分段,分段后的每段报文与第一段报文序列号保持一致,每个报文的段号依次增加,若当前报文长度没有超过分段阈值,则分段数为1。