[0001] 本申请涉及飞行器通信技术领域，尤其涉及一种飞行器通信系统、方法以及素材传输方法。

[0002] 无人机等飞行器通过搭载各种传感器、通信设备和控制系统来实现飞行任务，并广泛应用于航拍摄影、农业、测绘、物流配送等领域。在无人机的飞行过程中，地面站系统向
无人机发送控制指令和任务，通过数据链路将这些指令传输给无人机，无人机接收到指令
后，根据指令的要求进行航向控制、高度控制和位置控制等操作，实现飞行任务的执行过
程。同时，无人机通过搭载的传感器和相机采集各类数据和图像，并将这些数据和图像传输
回地面站系统，以供处理、分析和监控，使操作人员可以实时获取无人机飞行状态、环境信
息和图像资料，并作出相应的决策和调整。

[0003] 在无人机飞行过程中实现控制和数据图像传输都依赖于稳定的通信链路。然而，无人机飞行过程中，信号传输可能受到地形、建筑物、电磁干扰、距离等影响，导致通信链路
不稳定或中断，影响无人机的控制和数据图像传输，以致产生飞行安全问题。而且现有的无
人机与地面的通信方式范围有限，制约了无人机的航程增长。

[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发
明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本发明保护的范围。

[0034] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第
二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”
的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0035] 还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下
文清楚地指明其他情况，否则单数形式的“一”“一个”及“该”意在包括复数形式。

[0036] 还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

[0037] 请参阅图1－图2，本申请实施例提供了一种飞行器通信系统，包括：

[0038] 边缘计算装置，边缘计算装置被配置为安装于飞行器上，并可获取飞行器的数据信息和向飞行器发送控制指令，边缘计算装置包括第一无线电模块和第一移动通信模块；

[0039] 地面站系统，地面站系统包括第二无线电模块和第二移动通信模块；

[0040] 其中，第一无线电模块与第二无线电模块连接建立无线电通信链路，第一移动通信模块和第二移动通信模块与云端服务交互信息，建立移动网络通信链路。

[0041] 边缘计算装置是一种用于处理和存储数据的设备，可以被放置在网络边缘，靠近数据来源的地方，和云计算数据中心相对，边缘计算装置通常配备有嵌入式系统、传感器、
网络接口等硬件和软件，以实现对数据的实时处理、分析和存储，从而提高数据处理的效率
和准确性，降低数据传输的延迟和网络带宽的需求。

[0042] 下面以无人机为例对本实施例进行具体说明，当然本申请中的飞行器不限于无人机。

[0043] 对于无人机而言，数据来源为无人机端，包括无人机的状态信息和拍摄的照片素材等数据信息，边缘计算装置安装在无人机上，可以获取无人机的数据信息进行处理并与
地面站系统进行信息交互，同时能够接收地面站系统发出的控制指令并发送给无人机执
行。具体的，边缘计算装置可以使用英伟达NX为核心板，底层系统Ubuntu系统，通过大疆
OSDK接口获取无人机相关数据，当然也可以使用其他接口作为与其他无人机系统的连接，
对此不做过多陈述。通过边缘计算装置能够提升无人机的计算能力、存储和通信能力，将部
分数据处理和存储任务转移到边缘计算装置上，可以提高数据的处理速度，降低数据延迟，
并且可以减少无人机的数据传输量。进一步，由于计算能力的提升使得无人机可以更深入
地执行任务，能够高效处理大量的图像数据和传感器数据，并且能够更好地适应各种情况
下需要进行数据分析和决策的任务。

[0044] 并且，边缘计算装置还与地面站系统建立了两条通信链路，分别为无线电通信链路和移动网络通信链路，能够在不影响无人机本身与地面的通信链路的情况下建立额外的
通信链路，即边缘计算装置在不冲突原有无人机通信的情况下扩展了通信链路，提升了通
信的稳定性。

[0045] 其中，

[0046] 第一无线电模块和第二无线电模块之间通过无线电波建立传输通道，建立了无线电通信链，例如，可以使用1.4Ghz频率的无线电系统进行数据交互。无线电通信链路是无人
机常用的通信链路，具有传输稳定性高、传输速度快的特点，但容易受到外界环境的影响，
导致通信不稳定甚至通信断开，而且通信距离受限，影响无人机的飞行距离。

[0047] 第一移动通信模块、第二通信模块利用4G或5G网络与云端服务器通信，建立了移动网络通信链路。例如，使用RM500Q作为飞行器与云端服务器的5G链路，采集无人机相关飞
行参数、无人机图传等，通过广域网的形式将数据发送至云端服务器，用户可以上云、通过
终端获取云端飞行器的相关实时状态信息。使用移动网络通信具有信号覆盖范围广、通信
信号稳定的优势，但受限于运营商网络，在没有良好的信号覆盖时，会影响无人机与地面的
通信。

[0048] 边缘计算装置与地面站系统间建立了两种通信链路，并且无线电通信链路与无人机原有通信链路之间无干扰，根据无人机飞行时的两种通信链路的通信质量情况切换两种
通信链路，充分利用两种通信链路的优势，规避其劣势，能够保证无人机飞行过程中的通信
稳定性，并结合地面站系统能够实现无人机的中继飞行和异地起降，增加飞行距离，节省任
务执行过程返航的时间。

[0049] 本实施例中，在边缘计算装置安装到无人机上后，无人机与边缘计算装置构成了天空端，无人机原地面遥控器与地面站系统构成了地面端，天空端与地面端进行数据传输
的通信链路实际有三条，第一条为无人机原有通信链路，为无线电通信，第二条和第三条为
边缘计算装置与地面站系统建立的无线电通信链路和移动网络通信链路。

[0050] 其中，无线电通信链路的通信频段与飞行器自身的无线电通信频段不同。无人机自身无线电频段一般是2.4Ghz或5.8Ghz，由于无人机使用的频段通常是有限的资源，随着
无人机数量的增加，会导致频段的使用过度，可能会导致频段的拥堵和干扰。本实施例中的
无线电通信链路的通信频段选择1.4Ghz频段，具有信号覆盖范围广、穿透能力强、抗干扰性
强的优点，同时不会与无人机自身无线的通信产生同频干扰，影响到无人机自身的功能，也
就是说地面端仍然可以通过无人机原有通信链路获取无人机的飞行数据，而且并不因边缘
计算装置与地面站系统之间采用无线电通信链路或移动网络通信链路进行数据传输而产
生影响。

[0051] 本实施例中，边缘计算装置还包括第一WiFi模块，地面站系统还包括第二WiFi模块，第一WiFi模块与第二WiFi模块建立WiFi连接，用于飞行器与地面站系统进行数据交换。
本实施例中的WiFi模块用于无人机落地后的素材传输，将边缘计算装置中存储的素材传输
到地面站系统。具体的，可以WiFi模块可以使用AX211模块，使用WiFi6协议，相对于原有的
将存储设备取出连接到电脑上、通过数据线连接等方式效率大幅提升，而且WiFi模块不接
入公网，可以保证数据安全。

[0052] 本实施例中，地面站系统还包括第一选择模块，第一选择模块被配置为监测无线电通信链路与移动网络通信链路的通信质量，并使地面站系统在无线电通信链路通信质量
不佳时切换至移动网络通信链路。在无人机飞行过程中，当地面站系统监测到采集的无线
电增益信号不佳时即无线电通信链路通信质量不佳，将控制地面站系统提前切换到4G/5G
通讯即移动网络通信链路，而且由于无论是无线电通信链路还是移动网络通信链路，其传
输的内容都是一致的，对于用户来讲，基本能够实现无感切换，保持操作控制和显示的流畅
性。

[0053] 本实施例中，地面站系统包括机巢节点和中继节点，第一无线电模块被配置为在不同节点的第二无线电模块之间切换连接。为了提升无人机的飞行距离或者实现异地降
落，可以设置多个机巢节点或者中继节点，其中机巢节点可供无人机起降并保持通信链路
畅通，而中继节点仅能够提供中继服务，保持通信链路畅通，并不支持无人机起降，这样只
要在合适的距离设置中继节点或者机巢节点，就可以大大扩展无人机的飞行距离，不会受
到无线电通信范围的影响，而且设置异地降落的机巢节点还可以使无人机在异地起降，在
执行任务时可以无需返航，节省任务执行时的返航时间。

[0054] 具体的，边缘计算装置还包括第二选择模块，第二选择模块被配置为监测不同节点的第二无线电模块的无线电能力，并使第一无线电模块选择无线电能力强的第二无线电
模块切换连接。无线电模块是点对点连接的，只能与一个设备连接，因此边缘计算装置上的
第一无线电模块只能先与当前连接的节点的第二无线电模块断开连接，才能与其他节点的
第二无线电模块连接，边缘计算装置需要实时监控各个节点的第二无线电模块的无线电能
力，当无人机靠近该节点且该节点的无线电能力强于无人机当前连接节点的无线电能力
时，控制第一无线电模块断开当前连接，并与无线电能力更强的节点的第二无线电模块建
立连接。该过程只需很短的时间，并不会对无人机的飞行产生影响，该切换过程可能会发生
在地面站系统通过无线电通信链路与无人机通信时，但由于切换过程只需很短的时间，即
便遇到切换过程超时的问题，也能够及时切换到移动网络通信链路并不会对无人机的控
制、数传和图传产生过多影响，能够保持无线电通信链路的通信质量。该切换过程还可能会
发生在地面站系统通过移动网络通信链路与无人机通信时，切换后的无线电通信链路的通
信质量可能会达到要求，使地面站系统切换到无线电通信链路与无人机通信。

[0055] 请参照图3，本申请实施例还提供了一种飞行器通信方法，包括：

[0056] 建立地面与飞行器之间的通信链路，除自身与地面端通信链路外，飞行器通过边缘计算装置与地面站系统间建立无线电通信链路和移动网络通信链路，无线电通信链路作
为主链路，移动网络通信链路作为备用链路；

[0057] 监测地面站系统与飞行器之间的通信链路并切换连接，地面站系统监测无线电通信链路与移动网络通信链路的通信质量，当无线电通信链路通信质量不佳时，切换到移动
网络通信链路；

[0058] 监测地面站系统节点的无线电能力并切换连接，边缘计算装置监测地面站系统不同节点的无线电能力，当飞行器靠近的节点的无线电能力强于当前连接的节点无线电能力
时，飞行器切换连接到无线电能力更强的节点并重新建立无线电通信链路；

[0059] 飞行器持续通过自身通信链路与地面系统通信。

[0060] 以无人机从机巢起飞到异地降落的过程为例对飞行器的通信方法进行说明：

[0061] 第一阶段：无人机在机巢中上电，此时边缘计算装置上电，无线电通信链路、移动网络通信链路建立，可以将无人机的数据信息发送至地面站系统，地面站系统接收到后，可
以上报至用户；

[0062] 第二阶段：无人机飞离机巢，无人机与地面站系统通过无线电通信链路进行交互通信，移动网络通信链路作为备用链路，持续向云端服务器发送心跳包，心跳包内容与无线
电通信链路向地面站系统发送的数据相同，当地面站系统监测到无线电增益信号不佳时，
提前切换至4G/5G通讯方式；

[0063] 第三阶段：无人机飞向中继节点，当无人机监测到正在飞向的中继节点的无线电能力优于其当前连接的机巢或其他中继节点的无线电能力时，则断开与当前节点的无线电
连接，与中继节点进行无线电连接。

[0064] 第四阶段：无人机异地降落，与第三阶段相似，无人机与异地的机巢节点进行无线电连接，控制无人机降落。

[0065] 需要注意的是，在整个过程中，无人机原有的通信链路不受影响，地面端仍然可以通过无人机原有链路获取无人机数据。

[0066] 请参照图4，本申请实施例还提供了一种飞行器素材传输方法，包括：

[0067] 获取飞行器拍摄的照片素材并存储；

[0068] 对照片素材进行实时解析并存储；

[0069] 通过第一链路和第二链路与地面实时通信，将实时解析后的素材传输至地面站系统；

[0070] 飞行器落地后，通过第一WiFi模块和第二WiFi模块建立连接，将存储的素材传输至地面站系统。

[0071] 具体而言，

[0072] 无人机在飞行过程中通过摄像头拍摄获得照片素材；

[0073] 边缘计算装置捕获无人机拍摄的照片素材，下载并存储到本地，存储到本地指边缘计算装置的存储设备中；

[0074] 边缘计算装置对照片素材进行实时解析，具体包括，AI识别计算、全景拼接、快速正射拼接等，在空中进行解算后存储到本地；同时，

[0075] 边缘计算装置通过无线电通信链路和移动网络通信链路将实时解析后的素材实时回传至地面站系统；

[0076] 当无人机落地后，边缘计算装置将存储在本地的素材压缩，并通过WiFi连接将压缩后的素材传输至地面站系统。

[0077] 以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，
这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要
求的保护范围为准。