一种基于卫星链路的一对多数据传输系统及方法_3

文档序号:9729877阅读:来源:国知局
无法接收,这样就会造成当网络交换机上同时出现TCP/IP和UDP组播数据时,TCP/IP数据不正常的情况,因此需要通过虚拟网络划分的方式将点对点传播协议数据和UDP组播协议隔离开。
[0053]机载网络交换机机载网络交换机根据机载网络协议自适应转换模块输出的任务载荷网络数据和采用TCP/IP或UDP点对点传播协议的飞机状态网络数据,判断是否同时存在UDP组播协议数据和点对点传播协议数据,当UDP组播协议数据和点对点传播协议数据同时存在时,机载网络交换机进行虚拟网络VLAN划分,其中调制解调器接入的接口设置为trunk 口,UDP组播协议数据占据一个虚拟网络组,点对点传播协议数据占据另一个虚拟网络组;两个虚拟网络组的数据进行逻辑隔离,不能实现通信;当UDP组播协议数据和点对点传播协议数据不同时存在时,机载网络交换机不进行虚拟网络划分。如为保证系统的可靠,也可将TCP和UDP点对点传播的协议数据分别置于两个虚拟网络组中。经过此操作,可以完全避免机载大带宽数据对接收到机载网络协议自适应转换模块中数据网络协议打包模块缓存的冲击,同时也可保证大带宽数据经过卫星链路地面多点的接收。
[0054]如图3所示,本发明的一种基于卫星链路的无人机数据多点传输的方法,包括如下步骤:
[0055]1根据当前无人机各任务载荷产生的数据,采用不同接口将各数据送至机载网络协议自适应转换模块;
[0056]2根据各任务载荷产生的数据的带宽和对应的地面接收点的个数,为每一种任务载荷产生的数据选择网络协议,根据选择的网络协议进行任务载荷网络数据打包;将打包后的数据分别进入指定网络接口 ;
[0057]3根据所有打包的任务载荷网络数据和采用TCP/IP或UDP点对点传播协议的飞机状态网络数据判定是否进行虚拟网络划分并产生虚拟网络划分的飞机状态数据,将产生的虚拟网络划分的飞机状态数据添加至所述飞机状态网络数据;将所述飞机状态网络数据和任务载荷网络数据进行数据交换;
[0058]4将交换后的数据进行调制解调后,卫星转发至地面;
[0059]5根据卫星转发的数据,地面经过卫星接收天线接收并进行解调,根据虚拟网络划分的飞机状态数据设置地面端网络交换机的接口,并将交换后的数据发送至各应用终端;
[0060]6地面端网络接收客户终端对来自于地面端网络交换机的数据进行网络协议帧头判断,根据协议帧头判断结果进行数据解译。[0061 ] 实施例
[0062]无人机载端挂载了多种任务载荷,包括高清光电载荷、语音中继电台等,高清光电载荷输出1080p高清图像数据,数据带宽需求至少大于2Mbps,语音中继电台为保证高保真及其他操作冗余,要求数据带宽需求至少大于1Mbps。无人机受到机体尺寸和供电约束,只能使用提供4Mbps带宽的机载动中通天线和机载调制解调器。总共有3个地面接收站。用户要求地面端需要三地同时观看机载高清图像,一地需要接收到数字化语音中继数据。需要注意的是,系统内所有使用到的TCP/IP地址、UDP组播地址、端口号等信息均是事先约定好的。
[0063](1)带宽分析及网络协议确定
[0064]2Mbps高清图像数据若需三地接收,则需要使用UDP组播协议,数字化语音中继数据则为点对点传输,可选择使用TCP/IP协议,开辟TCP握手信息缓存空间8Kbit,以上判断和操作均是在机载网络协议自适应转换模块中进行,经过卫星通信链路的数据为2Mbps加入UDP组播网络协议的高清图像数据和1Mbps加入TCP/IP协议的数字化语音中继数据,共需3Mbps带宽支持,小于系统能够提供的4Mbps卫星通信链路带宽。所有数据进入机载网络交换机,高清图像数据接入交换机编号为2的网口,数字化语音中继数据接入交换机编号为3的网口,调制解调器接入交换机编号为1的网口。
[0065](2)网络交换机配置方式
[0066]高清图像数据经过2口进入交换机时,1 口和3 口也会接到图像数据信息,由于图像信息是连续不断且广播式的,3 口的数字化语音中继数据TCP/IP协议栈中8Kbit缓存会长时间被占用,无法接到反馈包因此造成通信断路,1 口的调制解调器作为透明传输的信息通道对此无影响。因此为满足在使用UDP组播传输图像数据时,其他应用网口(如语音数据网口)仍然可以正常使用,需要网络交换机配置虚拟网络,即将2口和3口设置为两个逻辑隔离的虚拟网组,两口之间不能实现逻辑互通,这样2 口的图像数据便不会影响3 口的语音数据,同时2 口和3 口的数据均需要用到1 口的透传信息通道,则需要将1 口设置为trunk口,表示可以接收到所有虚拟网组的数据。
[0067](3)地面客户终端的接收方式
[0068]经过交换机1 口传入调制解调器的数据经过机载动中通天线、通信中继卫星、地面卫星天线、地面调制解调器和地面交换机的顺序链路节点到达地面客户终端,地面客户终端均接在地面交换机上并装载了各自的应用软件,即高清光电载荷监控终端装载了视频流媒体播放器,语音通话终端装载了语音收发软件并配PTT话机。但此时高清光电载荷终端并不知道高清数据以何种协议从交换机输出,因此流媒体播放器软件的数据接收模块需要使用帧头判断的方式,即同时判断数据是TCP/IP还是UDP(含UDP组播)协议,并进行解译。
[0069]本发明具有较强的普适性,并未限定于某一种无人机应用场景和某一款无人机型,各种无人机平台均可以对本发明及系统进行应用,同时,本发明中系统组网的思想和空地多点信息共享及互联的理念也可以应用于其他空间通信系统中。例如无人机可以换成有人飞机、导弹、地面作战车辆等能够产生大带宽数据的数据产生端。多个地面接收点也可以换成其它类型的数据接收端。
[0070]如图4所示,为本发明的另一种实施方式,一种基于卫星链路的一对多数据传输系统包括一个数据产生端、带有卫星天线的通信中继卫星和多个数据接收端;所述数据产生端包括多个能够产生不同带宽数据的任务载荷、网络协议自适应转换模块、数据产生端网络交换机、数据产生端调制解调器和数据产生端卫星天线,每个数据接收端包括接收端卫星天线、接收端调制解调器、接收端网络交换机、接收端网络接收客户终端;每个任务载荷产生的数据具有与之对应个数的数据接收端接收;数据产生端和多个数据接收端在同一局域网段内;接收端网络接收客户终端兼容TCP/IP点对点传播协议、UDP点对点传播协议以及UDP组播协议;
[0071]网络协议自适应转换模块根据各任务载荷产生的数据带宽和对应的数据接收端个数为相应的任务载荷产生的数据选择网络协议、根据选择的网络协议进行任务载荷网络数据打包并送入数据产生端网络交换机的指定网络接口;当某一任务载荷产生的数据带宽乘以该任务载荷对应的接收端个数大于卫星链路总带宽时,该任务载荷产生的数据使用UDP组播协议进行任务载荷网络数据打包,当某一任务载荷产生的数据带宽乘以该任务载荷对应的接收端个数不大于卫星链路总带宽时,该任务载荷产生的数据被选择使用TCP/IP或UDP点对点传播协议进行任务载荷网络数据打;
[0072]数据产生端网络交换机根据网络协议自适应转换模块输出的任务载荷网络数据和采用TCP/IP或UDP点对点传播协议的产生端状态网络数据判定是否进行虚拟网络划分并产生虚拟网络划分的状态数据,将产生的虚拟网络划分的状态数据添加至所述产生端状态网络数据;数据产生端网络交换机将所述产生端状态网络数据和任务载荷网络数据进行数据交换后发送至数据产生端调制解调器;
[0073]数据产生端调制解调器从数据产生端网络交换机将所有网络数据取出并转换为射频信号,送入数据产生端卫星天线,数据产生端卫星天线传至所述通信中继卫星,通过通信中继卫星发送至多个数据接收端;
[0074]多个数据接收端通过接收端卫星天线同时接收通信中继卫星发送的信号并经过接收端调制解调器转换为网络格式数据,送入接收端网络交换机,接收端网络交换机根据虚拟网络划分的状态数据判断是否进行虚拟网络划分,地面端网络接收客户终端对来自于接收端网络交换机的数据进行协议帧头判断,根据协议帧头判断结果进行数据解译。
[0075]本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
【主权项】
1.一种基于卫星链路的无人机数据多点传输的系统,其特征在于:包括无人机机载端、带有卫星中继天线的通信中继卫星和多个地面接收点,无人机机载端包括所有任务载荷、机载网络协议自适应转换模块、机载网络交换机、机载调制解调器和机载动中通天线;每个地面接收点包括地面卫星天线、地面调制解调器、地面端网络交换机和地面端网络接收客户终端;无人机机载端和多个数据接收端处于由卫星无线通信信道组建的同一局域网段内;地面
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