本發(fā)明涉及倉儲(chǔ)無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸，具體為一種用于倉儲(chǔ)無人機(jī)的多址接入數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著物流行業(yè)的快速發(fā)展，倉儲(chǔ)管理的效率和智能化程度要求越來越高。無人機(jī)在倉儲(chǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的貨物盤點(diǎn)、庫存監(jiān)控等任務(wù)；然而，在多架倉儲(chǔ)無人機(jī)同時(shí)運(yùn)行的場景下，數(shù)據(jù)傳輸面臨著諸多挑戰(zhàn)；一方面，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)難以滿足多臺(tái)無人機(jī)同時(shí)接入時(shí)的通信需求，容易出現(xiàn)信號(hào)干擾、通信擁堵等問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸效率低下，影響倉儲(chǔ)管理的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性；另一方面，無人機(jī)的身份認(rèn)證安全問題也日益凸顯，未經(jīng)授權(quán)的無人機(jī)接入可能會(huì)帶來安全隱患，威脅倉儲(chǔ)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)，數(shù)據(jù)的傳輸還需要考慮不同類型數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，如傳感器數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，以確保在有限的帶寬下實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種用于倉儲(chǔ)無人機(jī)的多址接入數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括通信模塊、身份認(rèn)證模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、多址接入模塊及倉儲(chǔ)無人機(jī)模塊，其中：

2、通信模塊用于對(duì)無人機(jī)的數(shù)據(jù)包的傳輸建立雙向通信鏈路，確保倉儲(chǔ)無人機(jī)與傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信順暢；進(jìn)行數(shù)據(jù)包的雙向傳輸，確保無人機(jī)與傳輸系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信；

3、身份認(rèn)證模塊用于獲取無人機(jī)的數(shù)據(jù)包，并基于雙層身份認(rèn)證機(jī)制對(duì)無人機(jī)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行物理認(rèn)證，確保設(shè)備身份的合法性，保證通信的安全性，并得到標(biāo)識(shí)碼；

4、數(shù)據(jù)處理模塊用于獲取無人機(jī)的數(shù)據(jù)包并進(jìn)行解壓，得到傳感器數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)還用于將傳感器數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，得到傳感器數(shù)據(jù)封包和圖像數(shù)據(jù)封包；

5、多址接入模塊用于獲取無人機(jī)的傳感器數(shù)據(jù)封包和圖像數(shù)據(jù)封包，并對(duì)通信資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，保障多個(gè)無人機(jī)同時(shí)接入時(shí)的通信質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)無人機(jī)同時(shí)接入時(shí)的信號(hào)分配與帶寬優(yōu)化；

6、倉儲(chǔ)無人機(jī)模塊包括配有傳感器和數(shù)據(jù)通信模塊的無人機(jī)，用于執(zhí)行任務(wù)，還用于通過數(shù)據(jù)通信模塊與傳輸系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

7、進(jìn)一步的，所述通信模塊包括：協(xié)議套件單元，基于建立的穩(wěn)定、低延遲的雙向通信鏈路，用于對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行雙向傳輸，適用于需要高實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)傳輸，其中，協(xié)議套件單元包含傳輸控制協(xié)議和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，即tcp協(xié)議和udp協(xié)議。

8、進(jìn)一步的，所述協(xié)議套件單元建立雙向通信鏈路包括：

9、tcp協(xié)議的雙向連接建立：

10、首先通過地面控制站軟件進(jìn)行配置，在軟件中，找到無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，基于無人機(jī)的用戶手冊，輸入無人機(jī)通信模塊的ip地址和端口號(hào)，保存設(shè)置。

11、然后由無人機(jī)向地面控制站發(fā)送一個(gè)同步序列編號(hào)報(bào)文：syn報(bào)文，經(jīng)由地面控制站收到后生成同步確認(rèn)報(bào)文：syn-ack報(bào)文，并發(fā)送至無人機(jī)，隨后無人機(jī)基于收到的syn-ack報(bào)文，生成確認(rèn)報(bào)文：ack報(bào)文，作為響應(yīng)，完成握手，并且重復(fù)上述握手動(dòng)作三次之后，完成tcp連接的建立，此時(shí)，數(shù)據(jù)開始在兩端傳輸；其中，通信結(jié)束后，通過四次揮手過程來終止tcp連接，確保雙方資源的釋放；通過tcp協(xié)議的使用，保證了數(shù)據(jù)的順序、完整性和可靠傳輸；

12、udp協(xié)議的雙向連接建立：

13、對(duì)無人機(jī)和地面控制站配置通信模塊，然后通過地面控制站軟件進(jìn)行配置，在軟件中，找到無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，基于無人機(jī)的用戶手冊，輸入無人機(jī)通信模塊的ip地址和端口號(hào)，保存設(shè)置后，進(jìn)行連接測試以確保無人機(jī)和地面控制站之間的通信正常，指定該ip地址和端口號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；由于udp不建立連接，所以可以立即開始數(shù)據(jù)傳輸，此時(shí)，無人機(jī)和地面控制站可直接開始發(fā)送數(shù)據(jù)包；

14、其中，數(shù)據(jù)包包含無人機(jī)序列號(hào)和型號(hào)、數(shù)字證書、標(biāo)識(shí)碼、關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息。

15、進(jìn)一步的，所述身份認(rèn)證模塊包括：

16、物理認(rèn)證單元，用于獲取數(shù)據(jù)包，并基于數(shù)據(jù)包讀取其中的無人機(jī)標(biāo)識(shí)碼，通過無人機(jī)的標(biāo)識(shí)碼對(duì)無人機(jī)進(jìn)行初步認(rèn)證；

17、數(shù)字證書認(rèn)證單元，用于獲取無人機(jī)的數(shù)字證書，并基于無人機(jī)的數(shù)字證書對(duì)無人機(jī)進(jìn)行二次認(rèn)證。

18、進(jìn)一步的，所述物理認(rèn)證單元通過無人機(jī)的標(biāo)識(shí)碼對(duì)無人機(jī)進(jìn)行初步認(rèn)證：

19、基于無人機(jī)在生產(chǎn)過程中，所分配的標(biāo)識(shí)碼，其中，標(biāo)識(shí)碼由數(shù)字和字母組合而成，將無人機(jī)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息與對(duì)應(yīng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，以此來構(gòu)建存儲(chǔ)了無人機(jī)相關(guān)信息的認(rèn)證數(shù)據(jù)庫；其中，關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息包括標(biāo)識(shí)碼、所有者身份證、型號(hào)、生產(chǎn)日期、激活日期、飛行記錄和授權(quán)狀態(tài)；

20、讀取數(shù)據(jù)包中無人機(jī)的標(biāo)識(shí)碼，在認(rèn)證數(shù)據(jù)庫中根據(jù)標(biāo)識(shí)碼查找對(duì)應(yīng)的無人機(jī)注冊信息和授權(quán)狀態(tài)；

21、如果在數(shù)據(jù)庫中找到與該標(biāo)識(shí)碼對(duì)應(yīng)的記錄，并且記錄中的授權(quán)狀態(tài)為已授權(quán)，則初步認(rèn)證通過；此時(shí)，認(rèn)證數(shù)據(jù)庫向無人機(jī)發(fā)送確認(rèn)信號(hào)，允許其繼續(xù)運(yùn)行或執(zhí)行特定的任務(wù)。

22、如果數(shù)據(jù)庫中沒有找到對(duì)應(yīng)的記錄，或者記錄中的授權(quán)狀態(tài)為未授權(quán)，則初步認(rèn)證失敗；認(rèn)證系統(tǒng)向無人機(jī)發(fā)送拒絕信號(hào)，并禁止無人機(jī)起飛和向相關(guān)部門發(fā)出警報(bào)。

23、進(jìn)一步的，所述數(shù)字證書認(rèn)證單元基于無人機(jī)的數(shù)字證書對(duì)無人機(jī)進(jìn)行二次認(rèn)證：

24、收集并建立受信任的證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)庫，證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)庫用于實(shí)時(shí)更新受信任的證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)；

25、由數(shù)字證書認(rèn)證單元獲取數(shù)據(jù)包中的數(shù)字證書，然后驗(yàn)證數(shù)字證書的數(shù)字簽名與認(rèn)證數(shù)據(jù)庫中收錄的所有者身份證上的姓名進(jìn)行對(duì)比，若數(shù)字簽名與姓名不一樣，則認(rèn)證失敗，若數(shù)字簽名與姓名一樣，則認(rèn)證成功；確保證書在傳輸過程中沒有被篡改；

26、數(shù)字簽名與姓名認(rèn)證成功之后，讀取數(shù)字證書上受信任的證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)，將數(shù)字證書上受信任的證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)與證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)庫中的證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)進(jìn)行匹配，檢查證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)的真?zhèn)?，?yàn)證數(shù)字證書的有效性，若數(shù)字證書上受信任的證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)與證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)庫中的證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)不匹配，則匹配失敗，二次認(rèn)證失?。蝗魯?shù)字證書上受信任的證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)與證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)庫中的證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)相匹配，則匹配成功，進(jìn)行認(rèn)證；

27、隨后將采集數(shù)字證書上的時(shí)間日期與當(dāng)前的實(shí)時(shí)日期進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證是否在有效期內(nèi)；若已過期，則視為認(rèn)證失敗，若未過期，則繼續(xù)認(rèn)證；

28、最后提取數(shù)字證書中的主題信息與數(shù)據(jù)包中的無人機(jī)序列號(hào)和型號(hào)進(jìn)行匹配，若無人機(jī)序列號(hào)和型號(hào)其中一個(gè)不匹配，則認(rèn)證失敗，若無人機(jī)序列號(hào)和型號(hào)都匹配，則認(rèn)證成功；

29、當(dāng)數(shù)字證書通過所有驗(yàn)證，則視為認(rèn)證成功；此時(shí)，認(rèn)證單元生成認(rèn)證成功信號(hào)，由傳輸系統(tǒng)基于認(rèn)證成功信號(hào)，并允許無人機(jī)繼續(xù)數(shù)據(jù)傳輸，并由通信模塊將數(shù)據(jù)包經(jīng)過身份認(rèn)證模塊傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊。

30、當(dāng)數(shù)字證書其中一個(gè)環(huán)節(jié)驗(yàn)證失敗，則視為認(rèn)證失??；認(rèn)證單元生成認(rèn)證失敗信號(hào)，傳輸系統(tǒng)基于認(rèn)證失敗信號(hào)禁止無人機(jī)飛行并發(fā)出禁飛警報(bào)。

31、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括：

32、數(shù)據(jù)解壓單元，用于獲取數(shù)據(jù)包并進(jìn)行解壓；

33、數(shù)據(jù)壓縮單元，用于獲取數(shù)據(jù)包被解壓后的傳感器數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，并對(duì)無人機(jī)采集的傳感器數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮；以減少帶寬占用，確保低帶寬環(huán)境下的數(shù)據(jù)完整性傳輸，確保數(shù)據(jù)傳輸效率和準(zhǔn)確性。

34、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)解壓單元對(duì)數(shù)據(jù)包的解壓過程如下：

35、確定數(shù)據(jù)包的壓縮算法，記為解壓算法，將解壓算法與解壓工具進(jìn)行匹配，將與解壓算法相匹配的解壓工具記為配對(duì)密鑰，利用配對(duì)密鑰對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓，得到原始數(shù)據(jù)，并將解壓后的原始數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)解壓單元的內(nèi)存中，其中，原始數(shù)據(jù)包括傳感器數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)。

36、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)壓縮單元對(duì)傳感器數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)壓縮的過程如下：

37、基于傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化和去噪處理，基于圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行色彩空間轉(zhuǎn)換和裁剪以及去噪處理，將傳感器數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)分成相同單元大小的傳感塊和圖像塊，通過字典編碼算法對(duì)傳感塊進(jìn)行壓縮，通過頻域變換對(duì)圖像塊進(jìn)行壓縮，隨后將傳感塊和圖像塊分別進(jìn)行封裝，得到傳感器數(shù)據(jù)封包和圖像數(shù)據(jù)封包。

38、進(jìn)一步的，所述多址接入模塊用于獲取無人機(jī)的傳感器數(shù)據(jù)封包和圖像數(shù)據(jù)封包，并基于無人機(jī)的傳感器數(shù)據(jù)封包和圖像數(shù)據(jù)封包對(duì)通信資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，過程如下：

39、獲取無人機(jī)的傳感器數(shù)據(jù)封包和圖像數(shù)據(jù)封包，并將傳感器數(shù)據(jù)封包和圖像數(shù)據(jù)封包連接為封包元，并根據(jù)無人機(jī)的數(shù)據(jù)包在二次認(rèn)證完成時(shí)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，對(duì)封包元打上時(shí)間烙印，然后讀取封包元的數(shù)據(jù)體量大小，并標(biāo)記對(duì)應(yīng)的量值，記為包元量值，且包元量值對(duì)應(yīng)無人機(jī)的通信需求；

40、基于傳輸系統(tǒng)中無人機(jī)的歷史傳輸數(shù)據(jù)和傳輸系統(tǒng)自身的通信資源構(gòu)建資源傳輸能值庫，資源傳輸能值庫根據(jù)歷史傳輸數(shù)據(jù)所屬的歷史包元量值所對(duì)應(yīng)的通信資源，對(duì)通信資源進(jìn)行量值劃分，得到不同量值的通信資源時(shí)間片，并將通信資源時(shí)間片劃分到三個(gè)資源量級(jí)區(qū)間，三個(gè)資源量級(jí)區(qū)間分別為[0-1]，[1-2]，[2-3]，分別對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)，普通級(jí)，平庸級(jí)，三個(gè)對(duì)于通信資源的先后分配的級(jí)別，其中，屬于優(yōu)先級(jí)的進(jìn)行首先分配，處于普通級(jí)的分配順序則排在優(yōu)先級(jí)之后，處于平庸級(jí)的則是排在普通級(jí)之后；

41、將包元量值與資源傳輸能值庫中的通信資源時(shí)間片進(jìn)行匹配，使封包元?jiǎng)澐值綄?duì)應(yīng)的通信資源的級(jí)別當(dāng)中；其中，封包元對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)時(shí)，獲取靠前的時(shí)隙，進(jìn)行優(yōu)先通信，保障通信的及時(shí)性和可靠性，封包元對(duì)應(yīng)普通級(jí)時(shí)，獲取中間的時(shí)隙，進(jìn)行第二順位通信，延遲通信，穩(wěn)定信號(hào)；封包元對(duì)應(yīng)平庸級(jí)時(shí)，獲取延后的時(shí)隙，進(jìn)行滯后通信，通過這三種不同的通信資源分配級(jí)別做對(duì)應(yīng)的通信狀況，能夠針對(duì)不同的無人機(jī)通信需求進(jìn)行適應(yīng)性分配，避免通信資源浪費(fèi)的同時(shí)，還能夠解決多臺(tái)無人機(jī)同時(shí)進(jìn)行通信需求時(shí)的信息堵塞和滯緩問題，保障無人機(jī)與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)之間的信息的順暢交互；

42、通過分級(jí)分配避免無人機(jī)之間的信號(hào)干擾，確保每臺(tái)無人機(jī)在其分配的時(shí)間片內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和任務(wù)執(zhí)行；同時(shí)，多址接入模塊具有帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能，能夠根據(jù)無人機(jī)任務(wù)的實(shí)時(shí)需求調(diào)整帶寬分配。

43、本發(fā)明提供了一種用于倉儲(chǔ)無人機(jī)的多址接入數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，具備以下有益效果：

44、該用于倉儲(chǔ)無人機(jī)的多址接入數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，提高通信效率與質(zhì)量，多址接入模塊采用tdma技術(shù)對(duì)通信資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，根據(jù)無人機(jī)的通信需求和數(shù)據(jù)包特點(diǎn)，為不同級(jí)別的無人機(jī)分配相應(yīng)的時(shí)隙，避免了信號(hào)干擾和通信擁堵；這使得多臺(tái)無人機(jī)能夠同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸而不會(huì)互相干擾，大大提高了通信效率；通信模塊建立了穩(wěn)定、低延遲的雙向通信鏈路，確保倉儲(chǔ)無人機(jī)與傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信順暢，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信；無論是采用tcp協(xié)議保證數(shù)據(jù)的順序、完整性和可靠傳輸，還是udp協(xié)議快速進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，都能滿足倉儲(chǔ)無人機(jī)在不同場景下的通信需求。

45、增強(qiáng)安全性，身份認(rèn)證模塊建立了雙層身份認(rèn)證機(jī)制，通過物理認(rèn)證單元對(duì)無人機(jī)的標(biāo)識(shí)碼進(jìn)行初步認(rèn)證，再由數(shù)字證書認(rèn)證單元對(duì)無人機(jī)的數(shù)字證書進(jìn)行二次認(rèn)證，確保了設(shè)備身份的合法性和通信的安全性；這可以有效防止未經(jīng)授權(quán)的無人機(jī)接入系統(tǒng)，保護(hù)倉儲(chǔ)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；數(shù)字證書認(rèn)證單元通過多環(huán)節(jié)驗(yàn)證，包括數(shù)字簽名對(duì)比、證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)匹配、有效期檢查和主題信息匹配等，確保了數(shù)字證書的真實(shí)性、有效性和與無人機(jī)的匹配性，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的安全性。

46、優(yōu)化數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)無人機(jī)采集的傳感器數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓，在數(shù)據(jù)壓縮過程中，針對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如傳感器數(shù)據(jù)的歸一化和去噪處理、圖像數(shù)據(jù)的色彩空間轉(zhuǎn)換、裁剪和去噪處理，然后分別采用不同的壓縮算法進(jìn)行壓縮，這不僅減少了帶寬占用，還確保了低帶寬環(huán)境下的數(shù)據(jù)完整性傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率和準(zhǔn)確性；數(shù)據(jù)解壓單元能夠準(zhǔn)確解壓數(shù)據(jù)包，獲取所需的傳感器數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析提供了原始數(shù)據(jù)。

47、適應(yīng)性強(qiáng)，多址接入模塊能夠根據(jù)無人機(jī)任務(wù)的實(shí)時(shí)需求調(diào)整帶寬分配，具有帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能；這使得系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同無人機(jī)在不同任務(wù)階段的通信需求變化，提高了系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性；系統(tǒng)對(duì)不同類型的無人機(jī)通信需求進(jìn)行適應(yīng)性分配，根據(jù)封包元的量值將其劃分到不同的通信資源級(jí)別中，為優(yōu)先級(jí)高的無人機(jī)分配靠前的時(shí)隙，保障通信的及時(shí)性和可靠性；為普通級(jí)的無人機(jī)分配中間的時(shí)隙，延遲通信但穩(wěn)定信號(hào)；為平庸級(jí)的無人機(jī)分配延后的時(shí)隙，避免通信資源浪費(fèi)；這種分級(jí)分配方式能夠滿足不同無人機(jī)的通信需求，同時(shí)避免了信息堵塞和滯緩問題；提高了通信效率與質(zhì)量、增強(qiáng)了安全性、優(yōu)化了數(shù)據(jù)處理，并且具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，為倉儲(chǔ)無人機(jī)的高效運(yùn)行和倉儲(chǔ)管理的智能化提供了有力的支持。