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CN109460402B - 一种基于gps时空信息的遥测数据融合系统 - Google Patents

一种基于gps时空信息的遥测数据融合系统 Download PDF

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CN109460402B
CN109460402B CN201811551091.2A CN201811551091A CN109460402B CN 109460402 B CN109460402 B CN 109460402B CN 201811551091 A CN201811551091 A CN 201811551091A CN 109460402 B CN109460402 B CN 109460402B
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gps
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宋萍
郄有田
聂远靓
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Beijing Institute of Technology BIT
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Beijing Institute of Technology BIT
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    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications

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  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种基于GPS时空信息的遥测数据融合系统，包括：布设在测试目标飞行轨迹下方的一个测控终端、一个网关节点和n个无线收发节点，测控终端、网关节点和无线收发节点组成地面多跳自组织网络。无线收发节点具有以下功能：在测试目标飞行至所属无线收发节点收发范围内时，接收测试目标发送的遥测数据包；获取GPS时空信息；进行GPS时空信息与遥测数据包的数据融合处理；进行节点间的数据传输；对数据融合后的遥测数据包按照其中的GPS时间信息进行顺序存储；测控终端在测试目标飞行结束后，测控终端通过网关节点发送每个无线收发节点的回传命令，控制线收发节点将存储的遥测数据包进行多跳回传。该系统能够实现遥测数据完整和高效地传输与汇聚。

Description

一种基于GPS时空信息的遥测数据融合系统
技术领域
本发明涉及数据融合技术领域，具体涉及一种基于GPS时空信息的遥测数据融合系统。
背景技术
目前针对远距离高速飞行测试目标参数的测试方式主要是遥测。在测试过程中，飞行测试目标上的射频模块实时地发送飞行测试目标的参数信息，地面接收系统实时地接收该参数信息。传统的遥测数据地面接收方法主要分为遥测车接收和小型地面接收站两种。遥测车具有较强的遥测数据接收能力，但体积庞大、价格昂贵，传统的小型地面接收站虽然便携性好且功耗与成本较低，但其受限于飞行目标和地面遥测数据接收站之间的通信距离，无法有效获取远距离飞行目标的遥测数据。
在该遥测系统中，根据空中飞行测试目标的飞行轨迹来安置地面遥测数据接收节点的地理位置。由于飞行测试目标的速度快、距离远和跨度大，为了获取整个飞行区域的完整遥测数据，地面遥测数据接收节点的位置布设、数据融合和传输策略至关重要。传统的测试系统中的无线收发节点无法进行有效的数据融合处理，数据量出现大量的冗余和重复，造成传输资源的浪费，从而大大降低了整个测试系统的工作效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于GPS时空信息的遥测数据融合系统，能够实现遥测数据完整和高效地传输与汇聚。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于GPS时空信息的遥测数据融合系统包括：布设在测试目标飞行轨迹下方的一个测控终端、一个网关节点和n个无线收发节点，测控终端、网关节点和无线收发节点组成地面多跳自组织网络，n个无线收发节点的收发范围覆盖整个飞行轨迹，测控终端通过控制网关节点来间接控制无线收发节点。
无线收发节点包含主控制器、无线收发模块、GPS信号接收模块、遥测数据接收模块以及存储模块。
遥测数据接收模块，用于在测试目标飞行至所属无线收发节点收发范围内时，接收测试目标发送的遥测数据包。
GPS信号接收模块，用于获取GPS时空信息，包括GPS空间信息即节点的地理位置信息、以及GPS时间信息即节点接收到遥测数据包时的时间信息。
主控制器，用于进行遥测数据包的解析、GPS信号的解析、GPS时空信息与遥测数据包的数据融合处理。
无线收发模块，用于进行节点间的数据传输。
存储模块，用于对数据融合后的遥测数据包按照其中的GPS时间信息进行顺序存储。
测控终端，用于在测试目标飞行结束后，通过控制网关节点发送广播命令获取各无线收发节点的GPS空间信息及其存储模块中首尾遥测数据包的GPS时间信息，即首尾时间信息；测控终端根据各无线收发节点的首尾时间信息确定各无线收发节点的回传数据包时间段。
测控终端通过网关节点发送每个无线收发节点的回传命令。
无线收发节点收到回传命令之后将存储的遥测数据包进行多跳回传。
进一步地，测试目标上具备射频模块，射频模块用于采集测试数据并将测试数据打包成遥测数据包，遥测数据包经空地传输链路发送给遥测数据接收模块。
进一步地，无线收发节点收到回传命令之后将存储的遥测数据包进行多跳回传，具体为：无线收发节点接收其上一跳节点发送的遥测数据包之后，将上一跳节点发送的遥测数据包存储到当前无线收发节点的存储模块，当前无线收发节点将上一跳节点发送的遥测数据包与存储模块中已有的遥测数据包中重复部分进行优选存储，选择完整程度较高的重复部分进行存储。
进一步地，无线收发节点收到回传命令之后将存储的遥测数据包进行多跳回传，还包括：当前无线收发节点接收上一跳节点发送的遥测数据包时，实时根据其中的GPS时间信息统计丢失的数据包，并对丢失的数据包的GPS时间信息进行缓存；上一跳节点的遥测数据包发送完成之后，当前无线收发节点将所有丢失数据包的GPS时间信息回传给上一跳节点，上一跳节点将所有丢失数据包的GPS时间信息对应的遥测数据包进行重传。
有益效果：
本发明提供了一种基于GPS时空信息的遥测数据融合系统。该系统由测控终端、一个网关节点和多个无线收发节点组成的地面多跳自组织网络。该地面多跳自组织网络能够根据GPS时空信息和遥测数据来进行数据融合处理；测控终端根据各节点的GPS空间信息与首尾数据包的GPS时间信息来确定各节点要回传的数据包段；节点内部根据数据包携带的GPS时间来进行遥测数据包的排序存储，从而实现了重复遥测数据的有效数据融合，且节点内部的以GPS时空信息为依据的遥测数据库的建立丢包检测与重传过程。与传统遥测系统相比具有低成本、遥测数据完整性高等优点，另一方面与传统的无线测试网络相比具有数据冗余性低、传输效率高和丢包率低等优点。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于GPS时空信息的遥测数据融合系统组成示意图；
图2为本发明实施例中无线收发节点的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种基于GPS时空信息的遥测数据融合系统，系统组成如图1所示，包括：布设在测试目标飞行轨迹下方的一个测控终端、一个网关节点和n个无线收发节点，测控终端、网关节点和无线收发节点组成地面多跳自组织网络，n个无线收发节点的收发范围覆盖整个飞行轨迹，测控终端通过控制网关节点来间接控制无线收发节点。
无线收发节点的组成如图2所示，包含主控制器、无线收发模块、GPS信号接收模块、遥测数据接收模块以及存储模块。
其中的遥测数据接收模块，用于在测试目标飞行至所属无线收发节点收发范围内时，接收测试目标发送的遥测数据包。其中测试目标上具备射频模块，射频模块用于采集测试数据并将测试数据打包成遥测数据包，遥测数据包经空地传输链路发送给遥测数据接收模块。
GPS信号接收模块，用于获取GPS时空信息，包括GPS空间信息即节点的地理位置信息、以及GPS时间信息即节点接收到遥测数据包时的时间信息。
主控制器，用于进行遥测数据包的解析、GPS信号的解析、GPS时空信息与遥测数据包的数据融合处理。
无线收发模块，用于进行节点间的数据传输；即实现上一跳节点将遥测数据包通过无线收发模块发送给下一跳节点。
存储模块，用于对数据融合后的遥测数据包按照其中的GPS时间信息进行顺序存储；本发明实施例中存储模块可以是高速内存或者外部存储器。
测控终端，用于在测试目标飞行结束后，通过控制网关节点发送广播命令获取各无线收发节点的GPS空间信息及其存储模块中首尾遥测数据包的GPS时间信息，即首尾时间信息；测控终端根据各无线收发节点的首尾时间信息确定各无线收发节点的回传数据包时间段。
测控终端通过网关节点发送每个无线收发节点的回传命令。
无线收发节点收到回传命令之后将存储的遥测数据包进行多跳回传。
其中多跳回传过程，具体为：无线收发节点接收其上一跳节点发送的遥测数据包之后，将上一跳节点发送的遥测数据包存储到当前无线收发节点的存储模块，当前无线收发节点将上一跳节点发送的遥测数据包与存储模块中已有的遥测数据包中重复部分进行优选存储，选择完整程度较高的重复部分进行存储。通过重复数据包的优选操作实现了数据包重复段覆盖或替换，不仅减少了下一跳传输的数据量，而且提高数据包的完整性。
多跳回传过程中，还包括如下丢包检测与重传过程：
当前无线收发节点接收上一跳节点发送的遥测数据包时，实时根据其中的GPS时间信息统计丢失的数据包，并对丢失的数据包的GPS时间信息进行缓存；上一跳节点的遥测数据包发送完成之后，当前无线收发节点将所有丢失数据包的GPS时间信息回传给上一跳节点，上一跳节点将所有丢失数据包的GPS时间信息对应的遥测数据包进行重传。该丢包检测与重传的过程，是基于GPS时间信息建立的，大大降低了整个系统的丢包率。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于GPS时空信息的遥测数据融合系统，其特征在于，所述系统包括：布设在测试目标飞行轨迹下方的一个测控终端、一个网关节点和n个无线收发节点，所述测控终端、网关节点和无线收发节点组成地面多跳自组织网络，所述n个无线收发节点的收发范围覆盖整个飞行轨迹，测控终端通过控制网关节点来间接控制无线收发节点；
所述无线收发节点包含主控制器、无线收发模块、GPS信号接收模块、遥测数据接收模块以及存储模块；
所述遥测数据接收模块，用于在测试目标飞行至所属无线收发节点收发范围内时，接收所述测试目标发送的遥测数据包；
所述GPS信号接收模块，用于获取GPS时空信息，包括GPS空间信息即无线收发节点的地理位置信息、以及GPS时间信息即无线收发节点接收到所述遥测数据包时的时间信息；
所述主控制器，用于进行所述遥测数据包的解析、所述GPS信号的解析、GPS时空信息与所述遥测数据包的数据融合处理；
所述无线收发模块，用于进行无线收发节点间的数据传输；
所述存储模块，用于对数据融合后的遥测数据包按照其中的GPS时间信息进行顺序存储；
所述测控终端，用于在所述测试目标飞行结束后，通过控制网关节点发送广播命令获取各无线收发节点的GPS空间信息及其存储模块中首尾遥测数据包的GPS时间信息，即首尾时间信息；所述测控终端根据各无线收发节点的首尾时间信息确定各无线收发节点的回传数据包时间段；
所述测控终端通过所述网关节点发送每个所述无线收发节点的回传命令；
所述无线收发节点收到所述回传命令之后将存储的遥测数据包进行多跳回传。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试目标上具备射频模块，所述射频模块用于采集测试数据并将所述测试数据打包成遥测数据包，所述遥测数据包经空地传输链路发送给所述遥测数据接收模块。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线收发节点收到所述回传命令之后将存储的遥测数据包进行多跳回传，具体为：
无线收发节点接收其上一跳无线收发节点发送的遥测数据包之后，将上一跳无线收发节点发送的遥测数据包存储到当前无线收发节点的存储模块，当前无线收发节点将上一跳无线收发节点发送的遥测数据包与存储模块中已有的遥测数据包中重复部分进行优选存储，选择完整程度较高的重复部分进行存储。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述无线收发节点收到所述回传命令之后将存储的遥测数据包进行多跳回传，还包括：
当前无线收发节点接收所述上一跳无线收发节点发送的遥测数据包时，实时根据其中的GPS时间信息统计丢失的数据包，并对丢失的数据包的GPS时间信息进行缓存；上一跳无线收发节点的遥测数据包发送完成之后，当前无线收发节点将所有丢失数据包的GPS时间信息回传给所述上一跳无线收发节点，所述上一跳无线收发节点将所有丢失数据包的GPS时间信息对应的遥测数据包进行重传。
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