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一种无人机多协议传输数据解析方法

阅读：437发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种无人机多协议传输数据解析方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种无人机多协议传输数据解析方法，该方法能够实现在不更改程序并且不增加额外传输数据的情况下，完成动态多协议数据解析。该方法主要通过控制软件在运行时读取文本类协议文件，自动获取无人机传输协议。控制软件使用统一的数据结构存储传输协议和实时数据。在无人机系统修改传输协议时，仅修改文本类协议文件即可，无须修改控制软件。在无人机研发和升级过程中，本方法在不更改系统传输方式、不降低传输效率的情况下，可减少传输协议变更带来的大量工作，提高无人机系统的灵活度和可维护性。，下面是一种无人机多协议传输数据解析方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种无人机多协议传输数据解析方法，其特征在于通过下述方式实现：
设计文本类协议文件，利用该文件存储当前无人机数据传输协议；
数据接收端在启动时，读取文本类协议文件，生成无人机数据传输协议；之后开始循环接收并处理发送端发送的数据；在接收到的原始数据中，利用帧头、帧长、帧校验识别有效数据；将识别的有效数据根据生成的无人机数据传输协议解析无人机数据项数值；将所述的数值输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的发送端在启动时，读取文本类协议文件，生成无人机数据传输协议，按照生成的协议发送数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的文本类协议文件包括无人机数据项的序号、数据类型；序号为整数型，值唯一，不可出现相同序号值；数据类型定义为枚举类型，包括布尔型BOOL、单字节整数型CHAR、单字节无符号整数型BYTE、双字节整数型SHORT、双字节无符号整数型WORD、四字节整数型LONG、四字节无符号整数型ULONG。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的文本类协议文件还包括如下属性及其内容；所述的属性包括传输系数、名称、单位、正常数值范围、告警数值范围、有效数值范围。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于通过下述方式生成无人机数据传输协议：
将文本类协议文件中每个序号对应的数据类型、属性以及结果值组合形成无人机数据项，数据项之间以数组或者列表的方式存储，根据文本类协议文件中的内容初始化所述序号、数据类型、属性，根据实时接收的数据给结果值赋值；即所述的结果值存储从有效数据中解析的无人机数据项数值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：显示无人机数据传输协议中的名称、结果值、单位，通过对结果值的判断，对其采取不同的处理和显示方式；若结果值在有效数据范围内，则显示结果值；若结果值超过有效数值范围，则显示相应的有效数值范围上下限；通过特征表明结果值处于正常数值范围、告警数值范围还是有效数值范围。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过下述方式识别有效数据：实时接收发送端发送的每帧数据，执行如下处理：
(1)判断是否找到帧头，若未找到则等待下帧数据；否则，读取帧长以及帧内容，并判断是否找到校验位，若未找到，则存储帧内容并执行步骤(2)，若找到校验位，则存储帧内容并执行步骤(3)；
(2)等待下帧数据，返回步骤(1)；
(3)对所有存储的内容进行校验，若校验不通过，则等待下帧数据，返回步骤(1)；若检验正确，则将所有存储的内容按存储顺序进行合并作为有效数据。
8.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：通过下述方式从有效数据中解析无人机数据项：
判断有效数据长度是否大于等于帧协议长度，若小于，则放弃当前有效数据的处理，否则，按照无人机数据项的序号顺序，依次判断当前序号对应的数据类型，根据数据类型结合预先设定的数据类型长度，从有效数据中读取对应长度的数据并转换成对应的数据类型并乘以对应的传输系数后存储，直至所有无人机数据项处理完成。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的数值输出至其他模块，用于界面显示、无人机自动控制、数据存储。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：修改无人机数据传输协议时，仅修改文本类协议文件。

说明书全文

一种无人机多协议传输数据解析方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种应用于无人机系统的多协议传输数据解析方法，属于无人机自动控制领域。

背景技术

[0002] 无人机数据传输的协议通常固化在控制软件的程序中，当传输协议进行变更时，程序也要随之更改。在无人机研发或者升级的过程中，传输协议经常变更。随之而来，控制软件的程序也要经常更改。而经常更改程序需要大量的工作，并且频繁地更改程序给系统增加了不确定性和多种风险。

[0003] 近年来，基于XML或者JSON等数据交换格式的研究较多，这类方法能使数据传输独立于编程语言。但是，这类方法需要传输标记内容，增加了数据传输的额外负担，降低了传输效率。并且，这种方法需要发送端和接收端同步使用，系统中某设备如果要使用这种方法传输数据，那么与之交互的设备也要随之改变。无人机系统对于实时性和传输效率有严格的要求，并且系统内设备较多，更改通信方式的涉及的内容较多、难度较大。

发明内容

[0004] 本发明要解决的问题是，克服现有技术的不足，提供一种无人机多协议传输数据解析方法。

[0005] 本发明的技术方案：一种无人机多协议传输数据解析方法，通过下述方式实现：

[0006] 设计文本类协议文件，利用该文件存储当前无人机数据传输协议；

[0007] 数据接收端在启动时，读取文本类协议文件，生成无人机数据传输协议；之后开始循环接收并处理发送端发送的数据；在接收到的原始数据中，利用帧头、帧长、帧校验识别有效数据；将识别的有效数据根据生成的无人机数据传输协议解析无人机数据项数值；将所述的数值输出。

[0008] 优选的，所述的发送端在启动时，读取文本类协议文件，生成无人机数据传输协议，按照生成的协议发送数据。

[0009] 优选的，所述的文本类协议文件包括无人机数据项的序号、数据类型；序号为整数型，值唯一，不可出现相同序号值；数据类型定义为枚举类型，包括BOOL(布尔型)、CHAR(单字节整数型)、BYTE(单字节无符号整数型)、SHORT(双字节整数型)、WORD(双字节无符号整数型)、LONG(四字节整数型)、ULONG(四字节无符号整数型)。

[0010] 优选的，所述的文本类协议文件还包括如下属性及其内容；所述的属性包括传输系数、名称、单位、正常数值范围、告警数值范围、有效数值范围。

[0011] 优选的，通过下述方式生成无人机数据传输协议：

[0012] 将文本类协议文件中每个序号对应的数据类型、属性以及结果值组合形成无人机数据项，数据项之间以数组或者列表的方式存储，根据文本类协议文件中的内容初始化所述序号、数据类型、属性，根据实时接收的数据给结果值赋值；即所述的结果值存储从有效数据中解析的无人机数据项数值。

[0013] 优选的，显示无人机数据传输协议中的名称、结果值、单位，通过对结果值的判断，对其采取不同的处理和显示方式；若结果值在有效数据范围内，则显示结果值；若结果值超过有效数值范围，则显示相应的有效数值范围上下限；通过特征表明结果值处于正常数值范围、告警数值范围还是有效数值范围。

[0014] 优选的，通过下述方式识别有效数据：实时接收发送端发送的每帧数据，执行如下处理：

[0015] (1)判断是否找到帧头，若未找到则等待下帧数据；否则，读取帧长以及帧内容，并判断是否找到校验位，若未找到，则存储帧内容并执行步骤(2)，若找到校验位，则存储帧内容并执行步骤(3)；

[0016] (2)等待下帧数据，返回步骤(1)；

[0017] (3)对所有存储的内容进行校验，若校验不通过，则等待下帧数据，返回步骤(1)；若检验正确，则将所有存储的内容按存储顺序进行合并作为有效数据。

[0018] 优选的，通过下述方式从有效数据中解析无人机数据项：

[0019] 判断有效数据长度是否大于等于帧协议长度，若小于，则放弃当前有效数据的处理，否则，按照无人机数据项的序号顺序，依次判断当前序号对应的数据类型，根据数据类型结合预先设定的数据类型长度，从有效数据中读取对应长度的数据并转换成对应的数据类型并乘以对应的传输系数后存储，直至所有无人机数据项处理完成。

[0020] 优选的，所述的数值输出至其他模块，用于界面显示、无人机自动控制、数据存储。

[0021] 本发明修改无人机数据传输协议时，仅修改文本类协议文件。

[0022] 本发明与现有技术相比的有益效果是：

[0023] 无人机数据传输的协议通常固化在控制软件的程序中，当传输协议进行变更时，程序也要随之更改。频繁地更改程序，导致开发人员工作量增大、无人机系统的不确定性和风险增加。本发明提出的多协议传输数据解析方法将数据传输协议定义在文本类文件中，程序和协议分离，更改协议并无须更改程序，避免了上述频繁更改程序带来的问题。

[0024] 本发明提出的应用于无人机系统的多协议传输数据解析方法，不仅具有在传输协议发生变化时无须更改程序的优点，而且具有不降低传输效率、不影响交互设备的特点。

[0025] 本发明提出的多协议传输数据解析方法将数据传输协议定义在文本类文件中。文本类文件容易编辑，常用计算机均具有文本文件的编辑功能，不需要安装其他软件。

[0026] 本发明提出的多协议传输数据解析方法和采用的通信方式无关，通信方式可灵活配置。

[0027] 在无人机研发和升级过程中，本发明提出的多协议传输数据解析方法，减少了更改传输协议的工作量、降低了系统风险，提高了无人机系统的灵活度和可维护性。并且该方法兼顾使用过程的灵活度、实现的复杂度和运行效率，实现过程较为简单，运行效率较高，易推广应用于无人机系统。附图说明

[0028] 图1是本发明一种无人机多协议传输数据解析方法的程序流程示意图。

[0029] 图2是程序接收原始数据、合成有效数据的流程示意图。

[0030] 图3是程序解析无人机数据项数值的流程示意图。

[0031] 图4是所示实施例程序中存储传输协议和数据项数值的数据结构UML示意图。

具体实施方式

[0032] 下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：

[0033] 首先，根据无人机系统的实际情况定义协议文件的类型和格式，依照传输协议制定协议文件。本实例将文本类协议文件的后缀定义为.frm，协议文件规定无人机数据项的序号、数据类型、传输系数、名称、单位、正常数值范围、告警数值范围、有效数值范围。数据项的序号为整数型，值唯一，不可出现相同序号值。数据类型定义为枚举类型，包括BOOL(布尔型)、CHAR(单字节整数型)、BYTE(单字节无符号整数型)、SHORT(双字节整数型)、WORD(双字节无符号整数型)、LONG(四字节整数型)、ULONG(四字节无符号整数型)。传输系数是为了扩展数据传输的范围和精度而使用的计算系数，在发送端除以传输系数，在接收端乘以传输系数。名称和单位主要用于界面的数据显示。程序根据数值范围来判断数据的合法性，决定是否接受数据赋值和是否进行告警提示。

[0034] 协议文件的格式示例如表1所示：

[0035] 表1文本类协议文件格式示例

[0036]

[0037]

[0038] 数据发送端程序的流程为：(1)程序启动时，读取文本类协议文件，获得无人机数据传输协议，采用统一的数据结构存储协议信息；(2)初始化完毕后，循环执行步骤(3-5)；(3)将要发送的数据项根据无人机数据传输协议进行转化，生成有效数据；(4)在转化后的有效数据基础之上，添加帧头、帧长、帧校验等信息，合成待发送帧；(5)通过通信方式(通信方式可采用UDP网络、蓝牙和RS-232串行通信，任何一种通信方式发送的数据均使用相同的方法进行处理，处理方法仅和数据传输协议相关，和通信方式无关。)发送。

[0039] 数据接收端程序运行的流程如图1所示：程序每次开始运行时，均读取文本类协议文件，获得无人机数据传输协议，采用统一的数据结构存储协议信息；通过通信方式(通信方式和发送端匹配即可，任何一种通信方式接收的数据均使用相同的方法进行处理，处理方法仅和数据传输协议相关，和通信方式无关。)接收数据，利用帧头、帧长、帧校验类型等信息识别有效数据；根据无人机数据传输协议，从有效数据解析无人机数据项数值，用于界面显示、自动控制、数据保存等。

[0040] 针对图2、图3保留一种最详细的说明方式结合例子。逻辑参照权利要求书[0041] 从通信接口接收的原始数据到合成的有效数据的流程如图2所示，中间主要有识别帧头，根据帧长截取帧，按校验类型计算校验结果，与帧尾的校验位进行比较，合成并保存这几个步骤。校验结果与帧尾的校验位进行比较时，如果校验结果正确，则将帧的数据区识别为有效数据；如果结果错误，则对该帧数据进行舍弃。最后，将有效数据输出给下一级处理模块(例如无人机的界面显示、数据存储模块及控制系统等)。程序循环执行，直至遍历完数据接收区。

[0042] 获得有效数据后，则解析无人机数据项数值，流程如图3所示，主要有判断有效数据的长度是否大于帧协议的长度，循环执行判断数据类型、读取数据、计算结果值。判断有效数据的长度是否大于帧协议的长度，如果小于协议长度，不能正确解析，则舍弃该帧数据；如果大于协议长度，则继续执行解析程序。接下来，判断数据类型，根据数据类型，决定读取数据的长度。读取数据后，乘以协议规定的传输系数得到最终的结果值。当协议规定的数据项都得到赋值后，输出各数据项数值并结束该流程，否则程序循环执行，继续读取下一个数据项的数值。

[0043] 本实例中，程序中存储传输协议和数据项数值的数据结构如图4所示。其中，私有成员变量number决定数据项读取的先后顺序；type存储数据项的类型，决定数据项读取时读取的长度；coefficient存储传输系数；name存储数据项显示的名称；unit存储数据项显示的单位；normalRange、alarmRange、errorRange分别存储正常、告警、错误的数值范围；value存储每次收到数据后经过计算得到的数据项数值，即结果值。

[0044] 本实例给出无人机通信帧的示例，通过示例帧的解析，阐述本专利提出的无人机多协议传输数据解析方法。示例帧的帧头识别符为数据为0x41和0x56，帧长固定36字节，CRC类型校验。示例帧数据为：0x41 0x56 0x06 0x40 0xDA 0x9A 0x02 0x74 0x14 0x00 0x11 0xAB 0x00 0x33 0x00 0x52 0x04 0x15 0xFF 0xFB 0xFF 0xFF 0x00 0x0A 0x03
0xC0 0x03 0x93 0x00 0x18 0xF0 0xFB 0xCF 0x09 0x76 0x39。示例帧的传输协议如表1所示。示例帧的有效数据、解析过程的中间值和计算所得的最终结果值及其对应关系如表2所示。中间值是示例帧对应数据位存储的数值，结果值是由中间值乘以传输系数所得。

[0045] 表2帧示例的有效数据、解析的过程值和结果值及其对应关系

[0046]

[0047] 应当理解的是，在以上对本发明所进行的描述只是说明而非限定性的，且在不脱离如所附权利要求书所限定的前提下，可以对上述实施例进行各种改变、变形、和/或修正。

[0048] 以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，不应看成是对其他类似实施例的排除。本发明的技术方案及其构思等同改变或替换，都涵盖在本发明的保护范围之内。

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