青藏高原幅员辽阔，地形复杂多变，个别区域无公网覆盖或人类难以到达。如何从青藏高原等极端区域及时获取监测数据是生态系统监测的一个重要挑战。无人机物联网能够通过无人机搭载中继设备，与地面监测设备建立数据传输链路，实现监测数据的远程中继传输。然而，基于无人机的物联网应用研究大多集中在数据量少的环境，并不适用于图像、视频等大体量监测数据的无人机远程中继传输。
针对这一问题，中国科学院青藏高原研究所李新研究员联合兰州理工大学、兰州大学、中国科学院西北生态环境资源研究院等单位研究人员协同攻关，在前期研发的无人机物联网中继系统的基础上，研发出传输速率更高的无人机物联网中继设备，基本实现了图像、视频等大体量监测数据的远程传输，该研究将对青藏高原等极端区域生态系统监测和监测数据的高效传输具有重要意义。
研究团队基于目前最新的NXP处理器，重新设计了中继设备的软硬件系统（图1），提高了无人机机载中继与地面监测设备之间的数据传输速率（传输速率达到10-15 MB/s）；提出了一种基于信号强度的数据传输优先级策略，使无人机能够根据接收到的信号强度对从地面监测设备获取数据的顺序设置优先级；将研发的无人机物联网中继系统与国家重点研发计划“生态系统关键参量监测设备研制与生态物联网示范”项目（负责人：李新研究员）研发的陆生脊椎动物全天候监测数据自动采集终端、双CMOS红外原位立体相机、植物物候观测仪和美国Campbell公司研发的CR1000X数据采集器进行系统集成创新（图2）。该系统在青藏高原北麓的祁连山区被用于应用示范，成功实现了岩羊、大石鸡、青海云杉和环境要素等监测数据的无人机物联网中继系统高速远程传输（图3）。
上述成果近日以“Fetching Ecosystem Monitoring Data in Extreme Areas via a Drone-Enabled Internet of Remote Things”为题，发表在物联网领域国际顶级期刊IEEE Internet of Things Journal（IF: 10.238）。我所李新研究员为通讯作者，兰州理工大学张明虎博士为论文第一作者。该研究获得了中国科学院战略性先导科技专项项目(XDA19070104)、国家自然科学基金项目（41988101）和甘肃省自然科学基金项目（21JR7RA248）等资助。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9845702
图1 无人机物联网高速中继系统
图2 无人机物联网中继应用示范框架
图3 无人机远程传输野生动物监测数据的应用示范
