[发明专利]一种基于无人机宽带数据链下行链路的传输控制方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种基于无人机宽带数据链下行链路的传输控制方法，特别是在无人机下行链路传输大量数据包时缺少对发送速率的调整导致丢包率增加、时延现象严重的应用场景的一种基于无人机宽带数据链下行链路的传输控制方法。

背景技术

随着科技的发展，无人机在国内的使用越来越频繁，可用的领域也越来越广泛，可用来航拍，摄影，监控，运输等。而数据链则是一种以统一的数据格式和通信协议，以无线信道为主对信息进行实时、准确、保密传输的数据通信系统。

无人机数据链是无人机技术的核心模块，也是未来重点研究方向。它是收发信息以及传输数据的核心，负责控制信息的发送和采集数据的接收。所以随着技术的发展，无人机技术也在不断升级，需求也在提高。传输的实时性，抗干扰能力，准确性这些需求就成为了系统设计的关键性问题。而无人机宽带数据链是传输在较高频段上的数据链路，它传送一些数据量较大的信息数据，这对数据链路的传输的可靠性要求很高，但同样的，这也是需要解决的问题之一。

数据链具有很强的非对称性，即飞机向地面要传输大量的状态信息，包括姿态、方位、速度、高度、温度等飞机本身的信息以及搭载的各种设备的信息，例如高清视频信息、激光扫描信息等，而地面传输到飞机的信息就相对较少，包括控制信息、规划信息和参数信息等。本身无人机的飞行控制就有一定的难度，而且要在各种恶劣环境中完成作业，就要保证有抗干扰能力强的通信设备和可以应对各种复杂情况的数据链设计标准。

在无人机宽带数据链系统中，飞控数据链协议是核心之一，而飞控数据链可分为，上行链路和下行链路，上行链路是从地面端到无人机端的传输链路；下行链路是从无人机端到地面端的传输链路。在无人机宽带数据链中，上行链路上传一些控制信息等，下行链路传输一些无人机信息以及所获得的数据，比如图像，视频等。

由于无人机宽带数据链下行链路传输的数据量较大，所以对传输协议选择较多为UDP（用户数据报协议）传输协议，传输协议UDP（用户数据报协议）协议是一种无连接的传输层协议，它将应用层传下来的数据封装在一个数据包中进行传输，由于UDP协议（用户数据报协议）缺少拥塞控制，它不会因为数据包过多或过大就控制发送速率，在UDP协议（用户数据报协议）应用中随着传输数据的增加，丢包率和延时也随之增加。如果不降低发送速率，那么丢包或者掉帧情况会越来越严重。如果无人机的下行链路出现信息丢失，这是很致命的问题。所以需要对这个问题进行处理解决。

发明内容

本发明针对已有技术存在的不足，提供了一种基于在无人机宽带数据链中对下行链路进行传输控制的方法，提高在此背景下的数据链路传输消息的可靠性。

为达到上述目的，本发明的构思是：

无人机宽带数据链的传输链路，可分为上行链路和下行链路，上行链路主要是上传一些控制信息参数等，而下行链路传输的数据一般为图像，视频等信息量很大的数据，这里目前使用较多的是UDP协议（用户数据报协议），因为UDP协议（用户数据报协议）相对于TCP协议（传输控制协议）的三次握手来说，具有很好的传输效率，非常适用在对实时性要求较高的无人机上，但同样的，UDP协议（用户数据报协议）是一种可靠性较低的协议。

当无人机下传的数据仅为一些机载参数，传感器信息时，此时数据量不大可以快速传输，当所传输的为一些视频，图像等数据量过大或过多的数据时，而UDP协议（用户数据报协议）本身并没有什么拥塞控制，UDP协议（用户数据报协议）不会因为数据包过多或过大而控制发送速率，一旦产生拥塞，那么在缓冲区满的那个瞬间要发送的报文就很有可能被丢失，这对于无人机宽带数据链系统来说，地面端所得到的数据信息会不完整，这是致命的问题。

针对这种在无人机宽带数据链下行链路中会产生拥塞的情况，本发明提出了一种传输控制方法，该方法将利用三个参数对无人机下行链路传输过程的拥塞状况进行判断，采用四种不同的控制方式，提高传输链路可靠性。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

本发明特征在于利用时延反应链路拥塞情况，以窗口来控制发送速率，并加入拥塞阈值以及目标时延参数，通过判断时延的大小和丢包情况，对窗口值大小进行调整，具体操作步骤如下：

1）设定初始窗口值、拥塞阈值以及目标时延；

2）利用时间戳读取传输时延；

3）通过时延的数值以及丢包情况对窗口值进行调整。