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专利号: 2021112253190
申请人: 贵州师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于LoRa网关无人机群的水文监测系统,其特征在于,其包括云端终端、第一主无人机和第二主无人机,第一主无人机和第二主无人机分别配备LoRa网关;其中所述云端终端通过蜂窝网分别向所述第一主无人机和所述第二主无人机发送水文监测任务指令;

所述第一主无人机和所述第二主无人机之间通过LoRa网络通信连接;

所述第一主无人机和所述第二主无人机分别通过LoRa网关与若干从无人机通信连接,从而将所述水文监测任务指令发送至各自对应的从无人机;

所述从无人机通过控制自身的LoRa节点获取来自所述LoRa网关下发的水文监测任务指令,以此根据所述水文监测任务指令执行相应的水文监测任务操作;

所述从无人机还通过控制自身的LoRa节点将执行水文监测任务操作得到的水文监测数据,依次上传至其对应的第一主无人机或第二主无人机、以及所述云端终端;其中,所述水文监测任务指令包括所述云端终端下发水文监测任务指令的时间戳、LoRa节点上传水文监测数据对应的时间窗及其传输周期。

2.如权利要求1所述的基于LoRa网关无人机群的水文监测系统,其特征在于:所述从无人机在所述时间窗内将其自身的LoRa节点的通信频率切换至LoRa网关接收频率,从而将所述水文监测数据上传至其对应的第一主无人机或第二主无人机所连接的LoRa网关;

当所述从无人机控制其自身的LoRa节点将所述水文监测数据成功上传至LoRa网关后,再将其自身的LoRa节点的通信频率切换至LoRa网关指令发送频率,并实时侦听LoRa网关发送的水文监测任务指令;

其中,所述从无人机自身的LoRa节点为实时控制的LoRa节点,所述LoRa网关接收频率与所述LoRa网关指令发送频率不相同。

3.如权利要求1所述的基于LoRa网关无人机群的水文监测系统,其特征在于:所述从无人机通过其自身的LoRa节点获取来自所述LoRa网关下发的水文监测任务指令,并指示LoRa节点与所述LoRa网关进行时间同步;

控制所述LoRa节点在所述时间窗对应的时间段将采集得到的水文监测数据上传至所述LoRa网关;

控制所述LoRa节点在所述时间窗以外的时间段保持睡眠状态;

其中,所述从无人机自身的LoRa节点为非实时控制的LoRa节点。

4.如权利要求3所述的基于LoRa网关无人机群的水文监测系统,其特征在于:指示LoRa节点与所述LoRa网关进行时间同步具体包括:

所述LoRa网关记录其自身与每个LoRa节点之间进行时间同步所对应的时刻,并且从所述时刻起经过预设时间长度后,重新向每个LoRa节点下发时钟同步指令,以此指示每个LoRa节点再次与所述LoRa网关进行时间同步。

5.如权利要求3所述的基于LoRa网关无人机群的水文监测系统,其特征在于:当所述LoRa网关中缓存有来自所述云端终端且用于对所述LoRa节点进行控制的控制指令时,所述LoRa节点在所述时间窗对应的时间段接收所述LoRa网关下发的控制指令。

6.如权利要求2或3所述的基于LoRa网关无人机群的水文监测系统,其特征在于:所述LoRa节点将所述水文监测数据上传至所述LoRa网关后,若没有接收到所述LoRa网关返回的数据接收成功响应,则在所述时间窗对应的时间段将所述水文监测数据重新上传至所述LoRa网关;

若所述LoRa节点将所述水文监测数据经过预设次数重新上传至所述LoRa网关后,仍未接收到所述LoRa网关返回的数据接收成功响应,则指示所述LoRa节点向所述LoRa网关发送登录请求,以重新获得所述LoRa网关下发水文监测任务指令;

当所述LoRa节点执行完毕所述LoRa网关下发水文监测任务指令后,向所述LoRa网关反馈指令完成响应,以通知所述LoRa网关删除已被所述LoRa节点执行完毕的水文监测任务指令。

7.如权利要求2或3所述的基于LoRa网关无人机群的水文监测系统,其特征在于:获取所述LoRa网关向每个LoRa节点下发水文监测任务指令对应的指令信号强度和指令信号信噪比;

根据所述指令信号强度和所述指令信号信噪比,确定所述LoRa网关对每个LoRa节点的节点发射功率数据;再根据所述节点发射功率数据,调整所述LoRa网关自身的信号发射功率。

8.如权利要求7所述的基于LoRa网关无人机群的水文监测系统,其特征在于:根据所述指令信号强度和所述指令信号信噪比,确定所述LoRa网关对每个LoRa节点的节点发射功率数据;再根据所述节点发射功率数据,调整所述LoRa网关自身的信号发射功率具体包括:将所述指令信号强度和所述指令信号信噪比的乘积,作为所述LoRa网关对每个LoRa节点的节点发射功率数据;

将所述节点发射功率数据与预设节点发射功率阈值进行比对;若所述节点发射功率数据大于或等于预设节点发射功率阈值,则保持所述LoRa网关自身当前的信号发射功率不变;若所述节点发射功率数据小于预设节点发射功率阈值,则增大所述LoRa网关自身的信号发射功率。

9.如权利要求2所述的基于LoRa网关无人机群的水文监测系统,其特征在于:所述第一主无人机或所述第二主无人机通过对应的LoRa网关接收到所述水文监测数据后,作为信息中转站将所述水文监测数据打包存储。

10.如权利要求1所述的基于LoRa网关无人机群的水文监测系统,其特征在于:当所述从无人机将所述水文监测数据上传至其对应的第一主无人机或第二主无人机所连接的LoRa网关时,判断所述无人机对应的第一主无人机或第二主无人机当前所处的地点是否位于所述蜂窝网的信号覆盖范围内;

若所述第一主无人机和所述第二主无人机均位于所述蜂窝网的信号覆盖范围内,则指示所述第二主无人机将收集到的水文监测数据通过所述LoRa网络传送至所述第一主无人机后,再由所述第一主无人机将两个主无人机收集到的所有水文监测数据通过所述蜂窝网传送至所述云端终端;

若所述第一主无人机和所述第二主无人机中只有一个位于所述蜂窝网的信号覆盖范围内,则指示不位于所述信号覆盖范围内的主无人机将收集到的水文监测数据通过所述LoRa网络传送至位于所述信号覆盖范围内的主无人机,再由位于所述信号覆盖范围内的主无人机将两个主无人机收集到的所有水文监测数据通过所述蜂窝网传送至所述云端终端;

若所述第一主无人机和所述第二主无人机均不位于所述蜂窝网的信号覆盖范围内,则指示其中一个主无人机将收集到的水文监测数据通过所述LoRa网络传送至另一主无人机,再指示所述另一主无人机飞行至所述蜂窝网的信号覆盖范围内,并将两个主无人机收集到的所有水文监测数据通过所述蜂窝网传送至所述云端终端。