無(wú)人機(jī)飛行管制系統(tǒng)及其管制方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)的飛行管制系統(tǒng)和管制方法，具體而言，本發(fā)明涉及一種管理控制無(wú)人機(jī)安全飛行的系統(tǒng)和控制方法。利用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行實(shí)施即時(shí)的管控，實(shí)現(xiàn)多架無(wú)人機(jī)密集編隊(duì)飛行，以有效利用空域，并避免安裝有本系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)擅自進(jìn)入敏感區(qū)域，以提高無(wú)人機(jī)的使用效益和安全性。
【【背景技術(shù)】】
[0002]現(xiàn)有多軸飛行器或者直升機(jī)的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，現(xiàn)有的多軸飛行器在航拍等領(lǐng)域已經(jīng)有了應(yīng)用的實(shí)例。但是，目前對(duì)無(wú)人機(jī)飛行管制領(lǐng)域依然沒(méi)有較好的解決方案。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)有基于多架無(wú)人機(jī)的導(dǎo)航機(jī)任務(wù)協(xié)同方法，例如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210122059.9的中國(guó)發(fā)明專利提出了一種基于語(yǔ)義文本傳輸?shù)臒o(wú)人機(jī)集群可視導(dǎo)航任務(wù)協(xié)同方法和系統(tǒng)，該方法包括:確定無(wú)人機(jī)集群中無(wú)人機(jī)數(shù)目并建立面向任務(wù)的可視導(dǎo)航;確定每架無(wú)人機(jī)的任務(wù)分工;每架無(wú)人機(jī)通過(guò)其機(jī)載的視覺(jué)傳感設(shè)備獲得可視導(dǎo)航信息和/或通過(guò)通信從其他無(wú)人機(jī)或設(shè)備獲得可視導(dǎo)航所需的視頻圖像信息，并在其機(jī)載的圖像理解設(shè)備中進(jìn)行融合處理生成語(yǔ)義文本文件;發(fā)送方無(wú)人機(jī)將語(yǔ)義文本文件壓縮并發(fā)送給接收方無(wú)人機(jī)；以及接收方無(wú)人機(jī)根據(jù)接收到的壓縮后信息，融合自身獲得的信息，生成所需的可視導(dǎo)航飛行控制指令。但是該發(fā)明無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的即時(shí)管控，無(wú)法對(duì)無(wú)人機(jī)群的飛行進(jìn)行即時(shí)的授權(quán)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，也不能使無(wú)人機(jī)對(duì)自身精確定位以進(jìn)行密集編隊(duì)飛行。
[0004]基于此，迫切需要一種無(wú)人機(jī)導(dǎo)航管制系統(tǒng)和導(dǎo)航管制方法，利用導(dǎo)航信標(biāo)和設(shè)于無(wú)人機(jī)上的通信模塊以實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行的即時(shí)管控，以實(shí)現(xiàn)多架無(wú)人機(jī)密集編隊(duì)飛行，并提高空域的利用率。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的在于解決上述的技術(shù)問(wèn)題，提供一種新型的無(wú)人機(jī)飛行的管制系統(tǒng)和方法，利用導(dǎo)航信標(biāo)和設(shè)于無(wú)人機(jī)上的通信模塊以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行的即時(shí)管控，以實(shí)現(xiàn)多架無(wú)人機(jī)密集編隊(duì)飛行，并提高空域的利用率。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]無(wú)人機(jī)飛行管制系統(tǒng)，其特征在于，所述的無(wú)人機(jī)飛行管制系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)和多個(gè)導(dǎo)航ig標(biāo)，其中:
[0008]所述的無(wú)人機(jī)帶有唯一的第一授權(quán)信息；以及
[0009]所述的導(dǎo)航信標(biāo)以預(yù)設(shè)的間隔設(shè)在預(yù)定的航線上，當(dāng)多架所述的無(wú)人機(jī)在預(yù)定的航線飛行時(shí)，使所述的導(dǎo)航信標(biāo)和所述的無(wú)人機(jī)通信，以獲取無(wú)人機(jī)的準(zhǔn)確位置信息，并驗(yàn)證每一架無(wú)人機(jī)的所述第一授權(quán)信息的真?zhèn)?，并基于?yàn)證的結(jié)果和獲取的無(wú)人機(jī)的準(zhǔn)確位置信息，管控在預(yù)定的航線上多架無(wú)入機(jī)的飛行狀態(tài)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛行管制系統(tǒng)，其中所述的無(wú)人機(jī)上設(shè)有:
[0011]第一通信單元；以及
[0012]第一判斷單元，與所述的第一通信單元通信，該第一判斷單元用以獲取并計(jì)算出無(wú)人機(jī)當(dāng)前的準(zhǔn)確位置信息，并控制當(dāng)前無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)；
[0013]其中所述的第一通信單元將所述的第一授權(quán)信息和當(dāng)前的準(zhǔn)確位置信息發(fā)送到所述的導(dǎo)航信標(biāo)，以供驗(yàn)證真?zhèn)巍?br>[0014]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛行管制系統(tǒng)，其中所述的每個(gè)導(dǎo)航信標(biāo)包括:
[0015]第二通信單元，與所述第一通信單元通信；
[0016]第二判斷單元，與所述的第二通信單元通信，并將當(dāng)前的導(dǎo)航信標(biāo)的位置信息發(fā)送到所述的第一判斷單元，以使所述的第一判斷單元計(jì)算出無(wú)人機(jī)當(dāng)前的準(zhǔn)確位置信息；
[0017]所述第二判斷單元基于預(yù)先存儲(chǔ)在所述第二判斷單元中的第二授權(quán)信息，驗(yàn)證所述無(wú)人機(jī)的第一授權(quán)信息的真?zhèn)?，并將?yàn)證的結(jié)果發(fā)送到所述的第一判斷單元，以基于該驗(yàn)證結(jié)果和當(dāng)前的準(zhǔn)確位置信息，使所述的第一判斷單元控制無(wú)人機(jī)的下一步飛行狀態(tài)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛行管制系統(tǒng)，其中，所述的導(dǎo)航信標(biāo)的位置信息為含有所述的每一個(gè)導(dǎo)航信標(biāo)的坐標(biāo)位置的無(wú)線電信號(hào)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛行管制系統(tǒng)，其中，所述的無(wú)人機(jī)當(dāng)前的準(zhǔn)確位置信息為第一判斷單元根據(jù)接收到的無(wú)線電信號(hào)的時(shí)間差或者方位角計(jì)算得出。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛行管制系統(tǒng)，其中，所述的導(dǎo)航信標(biāo)包括存儲(chǔ)單元，以預(yù)先存儲(chǔ)第二授權(quán)信息或者從服務(wù)器端獲取第二授權(quán)信息后再存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)單元中。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛行管制系統(tǒng)，其中，所述的無(wú)人機(jī)帶有唯一的第一授權(quán)信息包含航線信息、無(wú)人機(jī)需要完成的任務(wù)信息，或無(wú)人機(jī)的飛行速度和/或高度信息。
[0022]進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的一種無(wú)人機(jī)導(dǎo)航管制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，所述的導(dǎo)航信標(biāo)可以安裝在路燈桿的頂端，可以利用太陽(yáng)能供電。
[0023]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述的導(dǎo)航信標(biāo)可以安裝在移動(dòng)電話通信基站上。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述的導(dǎo)航信標(biāo)可以安裝在固定于地面、位置相對(duì)穩(wěn)定的氣球上以使其漂浮在空中固定位置。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航管制系統(tǒng)，在一個(gè)較優(yōu)的實(shí)施例中，當(dāng)航路附近完全沒(méi)有建筑物和較高的路燈等合適的物體用于設(shè)置時(shí)所述的導(dǎo)航信標(biāo)時(shí)，可以將導(dǎo)航信標(biāo)直接安裝在特定的長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)上，讓該無(wú)人機(jī)長(zhǎng)時(shí)間懸停在適宜高度的固定位置以作為導(dǎo)航信標(biāo)的廣播平臺(tái)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明還公開(kāi)一種無(wú)人機(jī)飛行的管制方法，該方法包括以下步驟:
[0026]預(yù)先在規(guī)劃的航路上設(shè)置多個(gè)可以通信的導(dǎo)航信標(biāo)；
[0027]每個(gè)導(dǎo)航信標(biāo)向在航線上飛行的多架無(wú)人機(jī)發(fā)送該導(dǎo)航信標(biāo)的位置信息，其中所述的每架無(wú)人機(jī)都帶有唯一的第一授權(quán)信息；
[0028]在航線上飛行的無(wú)人機(jī)接收所述的相應(yīng)的導(dǎo)航信標(biāo)的位置信息，以得到該架無(wú)人機(jī)當(dāng)前的準(zhǔn)確位置信息；
[0029]所述無(wú)人機(jī)將所述第一授權(quán)信息和其準(zhǔn)確的位置信息發(fā)送到所述的導(dǎo)航信標(biāo)中；
[0030]所述的導(dǎo)航信標(biāo)接收所述的第一授權(quán)信息，并根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在所述的導(dǎo)航信標(biāo)中的第二授權(quán)信息，驗(yàn)證所述的無(wú)人機(jī)的第一授權(quán)信息的真?zhèn)?，并基于?yàn)證的結(jié)果和無(wú)人機(jī)的準(zhǔn)確的位置信息，管控在預(yù)定的航線上多架無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)。
[0031]在本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛行管制方法中，所述的導(dǎo)航信標(biāo)的位置信息為含有所述的每一個(gè)導(dǎo)航信標(biāo)的坐標(biāo)位置的無(wú)線電信號(hào)。
[0032]在本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛行管制方法中，所述的無(wú)線電信號(hào)中包括航線上的經(jīng)過(guò)的無(wú)人機(jī)的第一授權(quán)信息和其位置信息，以基于無(wú)人機(jī)當(dāng)前的準(zhǔn)確位置信息和經(jīng)過(guò)的無(wú)人機(jī)的第一授權(quán)信息和其位置信息，調(diào)整當(dāng)前無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)，并保證多架無(wú)人機(jī)的安全飛行。
[0033]在本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛行管制方法中，當(dāng)所述的導(dǎo)航信標(biāo)驗(yàn)證結(jié)果為否時(shí)，通知當(dāng)前的無(wú)人機(jī)前往最近的適宜場(chǎng)地降落或返航。
[0034]在本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛行管制方法中，所述的方法進(jìn)一步包括位于后方速度較快的無(wú)人機(jī)超越前方速度較慢的無(wú)人機(jī)的步驟，具體為:
[0035]處于后方的速度較快的無(wú)人機(jī)，收到導(dǎo)航信標(biāo)發(fā)來(lái)的前方較慢無(wú)人機(jī)的位置和速度信息；
[0036]處于后方的速度較快的無(wú)人機(jī)向所述的導(dǎo)航信標(biāo)發(fā)出超越請(qǐng)求；
[0037]導(dǎo)航信標(biāo)接收超越請(qǐng)求后，控制前方速度較慢的無(wú)人機(jī)保持現(xiàn)有的飛行姿態(tài)，并持續(xù)一段時(shí)間；
[0038]控制后方速度較快的無(wú)人機(jī)爬升高度，從前方速度較慢的無(wú)人機(jī)上方完成超越；以及
[0039]導(dǎo)航信標(biāo)根據(jù)接收到的位置信息，判斷兩架無(wú)人機(jī)已經(jīng)完成超越后，立即解除較慢的無(wú)人機(jī)保持的航行姿態(tài)。
[0040]在本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛行管制方法中，所述的位于后方速度較快的無(wú)人機(jī)超越前方速度較慢的無(wú)人機(jī)的還有另一種在同一高度平行超越的方法，具體為:
[0041]處于后方的速度較快的無(wú)人機(jī)，收到導(dǎo)航信標(biāo)發(fā)來(lái)的前方較慢無(wú)人機(jī)的位置和速度信息；
[0042]處于后方的速度較快的無(wú)人機(jī)向所述的導(dǎo)航信標(biāo)發(fā)出超越請(qǐng)求；
[0043]導(dǎo)航信標(biāo)接收超越請(qǐng)求后，控制前方速度較慢的無(wú)人機(jī)保持現(xiàn)有的飛行姿態(tài)，并持續(xù)一段時(shí)間；
[0044]控制后方速度較快的無(wú)人機(jī)維持高度，向一側(cè)平移并依然保持航向，從前方速度較慢的無(wú)人機(jī)側(cè)面完成超越;以及
[0045]導(dǎo)航信標(biāo)根據(jù)接收到的位置信息，判斷兩架無(wú)人機(jī)已經(jīng)完成超越后，立即解除較慢的無(wú)人機(jī)保持的航行姿態(tài)。
[0046]在本發(fā)明的無(wú)人機(jī)飛行管制方法中，所述的方法包括在不同航線上的管控方法，具體為:
[0047]將較低的空域，無(wú)人機(jī)的飛行方向規(guī)定為:自東向西、自南向北；
[0048]將較高的