CN103592948A - 无人机飞行防撞方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机飞行防撞方法，通过在无人机上设置ADS-B模块，搜索设定范围内有人机的信息，从而能够有效地避开有人机。本发明的有益效果是：无人机机体内集成了ADS-B模块，能够探索有人机的飞行信息，分析处理后，做出相应的措施，即能够避免对有人机产生危害，保证了有人机的安全；地面设置覆盖无人机所有飞行区域的地面系统，也能探索有人机的飞行信息，与无人机搜索的有人机信息进行交叉验证，提高了安全系数。
Description
技术领域
本发明涉及到无人机，特别是涉及到一种无人机飞行防撞方法。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。目前大部分民用无人机控制是通过地面站和无人机之间无线数传电台直接进行数据通讯，再通过地面站软件编辑飞行计划并上传到无人机飞行控制器。无人机使用越来越广泛，由于大量使用的无人机在飞行器领域内都属于小、慢，地面雷达等手段无法及时发现和监控，对正常的民航客机和军机的潜在危险越来越大，迫切需要对无人机全面监控和空中防撞。
目前的办法主要有两种：
（1）无人机组网到中心服务器，当中心服务器不授权时，无人机无法起飞。但是这无法实时了解整个无人机空域的状况，决策周期非常长，协调非常缓慢，无法完成空中防撞作用，只能起到监视无人机的作用；
（2）通过无人机上安装目前客机安装的机载应答识别器，直接进入民航的防撞体系。这里面有两个缺点基本上无法克服。首先是机载应答识别器都非常昂贵和重量体积大，中小型无人机根本带不动该设备。其次，参与到民航体系，要进行FAA认证，而相关认证在全世界范围内还处于研究状态，没有办法短期部署。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种无人机飞行防撞方法，解决无人机飞行中，在遇到有人机时无法及时避开，可能会导致巨大危害的缺陷。
本发明的目的通过下述技术方案实现：无人机飞行防撞方法，包括以下步骤：
A、在无人机内的飞行控制计算机中集成3G通讯模块和ADS-B模块，其中，3G通讯模块用于与远端的控制中心进行通讯，无人机的ADS-B模块能够接收以无人机为中心的方圆80-120英里的区域内所有有人机的飞行信息；
B、无人机开机通电后，无人机的ADS-B模块即搜索有人机飞行信息，发送到飞行控制计算机，无人机向控制中心申请起飞时，会将无人机当前信息和有人机飞行信息一起发送到控制中心；
C、控制中心通过收到的信息进行分析处理，做出无人机起飞时间以及规划出无人机的航线，然后发送到无人机；
D、无人机起飞后，在飞行过程中，无人机的ADS-B模块会持续搜索有人机飞行信息，飞行控制计算机根据该信息，判断无人机是否处于危险区域，若无人机处于危险区域，飞行控制计算机会自动规划新航线，控制无人机脱离危险区域，当无人机无法脱离危险区域时，飞行控制计算机会控制无人机中止飞行。危险区域是指根据目前无人机的飞行方向和高度，在3分钟内，有和其他有人机交汇以至于相撞的可能性的范围为危险区域。无人机也有可能无法脱离危险区域，如无法快速计算出新航线，或者无人机本身出现故障，比如发动机故障、舵面故障等情况时，可能出现局部不可控制，当处于这种情况下，我们采用飞行中止来避免危险。
本发明中，无人机机体内集成了ADS-B模块，能够探索有人机的飞行信息，分析处理后，做出相应的措施，即能够避免对有人机产生危害，保证了有人机的安全。
ADS-B系统是一个集通信与监视于一体的信息系统，由信息源、信息传输通道和信息处理与显示三部分组成。ADS-B的主要信息是飞机的4维位置信息(经度、纬度、高度和时间)和其它可能附加信息(冲突告警信息，飞行员输入信息，航迹角，航线拐点等信息)以及飞机的识别信息和类别信息。此外，还可能包括一些别的附加信息，如航向、空速、风速、风向和飞机外界温度等。这些信息可以由以下航空电子设备得到：(1)全球卫星导航系统(GNSS);(2)惯性导航系统(INS);(3)惯性参考系统(IRS);(4)飞行管理器；(5)其它机载传感器。ADS-B的信息传输通道以ADS-B报文形式，通过空-空、空-地数据链广播式传播。ADS-B的信息处理与显示主要包括位置信息和其它附加信息的提取、处理及有效算法，并且形成清晰、直观的背景地图和航迹、交通态势分布、参数窗口以及报文窗口等，最后以伪雷达画面实时地提供给用户。
ADS-B技术是新航行系统中非常重要的通信和监视技术，把冲突探测、冲突避免、冲突解决、ATC监视和ATC一致性监视以及机舱综合信息显示有机的结合起来，为新航行系统增强和扩展了非常丰富的功能，同时也带来了潜在的经济效益和社会效益。
本发明中无人机内的ADS-B模块只需要有接收有人机飞行信息的功能即可，ADS-B模块内没有发射系统，因为如果有发射系统就会非常庞大，一般的无人机载不动，太重，并且需要得到FAA认证，非常麻烦。所以该ADS-B模块可以做的非常小，成本也相应的降低，这样可以使用于无人机中。
进一步，上述步骤D中，无人机飞行中，会持续将搜索的有人机飞行信息以及无人机当前信息发向地面系统，地面系统由多个设置在地面的监测系统组成，监测系统内设置一个ADS-B模块，监测系统内的ADS-B模块也用于接收以该监测系统为中心的方圆80-120英里的区域内所有有人机的飞行信息，即每个监测系统能够覆盖方圆80-120英里的区域，整个地面系统能够覆盖无人机的所有飞行区域，地面系统中与无人机所处区域对应的监测系统接收到无人机发送的信息，监测系统将该信息与自身掌握的信息进行交叉验证，当有不同之处时，即发送信号对无人机进行提醒。本发明中监测系统中的ADS-B模块可以作为更加精密，因为设置在地面上，不必担心体积重量带来的问题，可以精确收到有人机的信息，从而为无人机提供帮助，当发现无人机中ADS-B模块搜索信息出现错误后，即可做出提醒，增加了安全系数。
进一步，上述步骤D中，无人机在飞行过程中，会持续将搜索的有人机飞行信息以及无人机当前信息发送到控制中心，控制中心可以时刻监控无人机飞行状况，确保每一架入中心网络的无人机都是可控和安全性高的。
进一步，上述的无人机的ADS-B模块所搜索的有人机飞行信息包括有人机的飞行的经纬度、高度、速度和飞行方向；无人机当前信息是指无人机所处的经纬度、高度、速度和飞行方向。
进一步，上述的监测系统能够规划无人机的规避区域，并发送规避命令到无人机，指挥无人机提前规避危险区域，因为无人机是在进入危险区域才进行避规，但是飞行速度很快，很多时候无法快速计算出新航线，或者无人机本身出现故障，比如发动机故障、舵面故障等情况时，可能出现局部不可控制，当处于这种情况下，我们采用飞行中止来避免危险，目前的无人机飞行中止方法一般采用紧急开伞，这样影响了所出任务的延时完成，而采用监测系统提前进行规划，可以减少中止飞行的状况发生。
本发明的有益效果是：
（1）无人机机体内集成了ADS-B模块，能够探索有人机的飞行信息，分析处理后，做出相应的措施，即能够避免对有人机产生危害，保证了有人机的安全；
（2）地面设置覆盖无人机所有飞行区域的地面系统，也能探索有人机的飞行信息，与无人机搜索的有人机信息进行交叉验证，提高了安全系数。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：
【实施例】
无人机飞行防撞方法，包括以下步骤：
A、在无人机内的飞行控制计算机中集成3G通讯模块和ADS-B模块，其中，3G通讯模块用于与远端的控制中心进行通讯，无人机的ADS-B模块能够接收以无人机为中心的方圆80-120英里的区域内所有有人机的飞行信息；
B、无人机开机通电后，无人机的ADS-B模块即搜索有人机飞行信息，发送到飞行控制计算机，无人机向控制中心申请起飞时，会通过3G通讯模块将无人机当前信息和有人机飞行信息一起发送到控制中心；
C、控制中心通过收到的信息进行分析处理，做出无人机起飞时间以及规划出无人机的航线，然后发送到无人机；
D、无人机接收控制中心的命令后，即准备起飞，无人机起飞后，在飞行过程中，无人机的ADS-B模块会持续搜索有人机飞行信息，飞行控制计算机根据该信息，判断无人机是否处于危险区域，若无人机处于危险区域，飞行控制计算机会自动规划新航线，控制无人机脱离危险区域，当无人机无法脱离危险区域时，飞行控制计算机会控制无人机中止飞行。无人机也有可能无法脱离危险区域，如无法快速计算出新航线，或者无人机本身出现故障，比如发动机故障、舵面故障等情况时，可能出现局部不可控制，当处于这种情况下，我们采用飞行中止来避免危险。
本发明中，无人机机体内集成了ADS-B模块，能够探索有人机的飞行信息，分析处理后，做出相应的措施，即能够避免对有人机产生危害，保证了有人机的安全。
本发明中无人机内的ADS-B模块只需要有接收有人机飞行信息的功能即可，ADS-B模块内没有发射系统，因为如果有发射系统就会非常庞大，一般的无人机载不动，太重，并且需要得到FAA认证，非常麻烦。所以该ADS-B模块可以做的非常小，成本也相应的降低，这样可以使用于无人机中。
进一步，上述步骤D中，无人机飞行中，会持续将搜索的有人机飞行信息以及无人机当前信息发向地面系统，地面系统由多个设置在底面的监测系统组成，监测系统内设置一个ADS-B模块，监测系统内的ADS-B模块也用于接收以该监测系统为中心的方圆80-120英里的区域内所有有人机的飞行信息，即每个监测系统能够覆盖方圆80-120英里的区域，整个地面系统能够覆盖无人机的所有飞行区域，地面系统中与无人机所处区域对应的监测系统接收到无人机发送的信息，监测系统将该信息与自身掌握的信息进行交叉验证，当有不同之处时，即发送信号对无人机进行提醒。本发明中监测系统中的ADS-B模块可以作为更加精密，因为设置在地面上，不必担心体积重量带来的问题，可以精确收到有人机的信息，从而为无人机提供帮助，当发现无人机中ADS-B模块搜索信息出现错误后，即可做出提醒，增加了安全系数。
进一步，上述步骤D中，无人机在飞行过程中，会持续将搜索的有人机飞行信息以及无人机当前信息发送到控制中心，控制中心可以时刻监控无人机飞行状况，确保每一架入中心网络的无人机都是可控和安全性高的。
进一步，上述的无人机的ADS-B模块所搜索的有人机飞行信息包括有人机的飞行的经纬度和高度；无人机当前信息是指无人机所处的经纬度和高度。
进一步，上述的监测系统能够规划无人机的规避区域，并发送规避命令到无人机，指挥无人机提前规避危险区域，因为无人机是在进入危险区域才进行避规，但是飞行速度很快，很多时候无法快速计算出新航线，而进行中止飞行，这样影响了所出任务的延时完成，而采用监测系统提前进行规划，可以减少中止飞行的状况发生。
Claims (5)
1.无人机飞行防撞方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、在无人机内的飞行控制计算机中集成3G通讯模块和ADS-B模块，其中，3G通讯模块用于与远端的控制中心进行通讯，无人机的ADS-B模块能够接收以无人机为中心的方圆80-120英里的区域内所有有人机的飞行信息；
B、无人机开机通电后，无人机的ADS-B模块即搜索有人机飞行信息，发送到飞行控制计算机，无人机向控制中心申请起飞时，会将无人机当前信息和有人机飞行信息一起发送到控制中心；
C、控制中心通过收到的信息进行分析处理，做出无人机起飞时间以及规划出无人机的航线，然后发送到无人机；
D、无人机起飞后，在飞行过程中，无人机的ADS-B模块会持续搜索有人机飞行信息，飞行控制计算机根据该信息，判断无人机是否处于危险区域，若无人机处于危险区域，飞行控制计算机会自动规划新航线，控制无人机脱离危险区域，当无人机无法脱离危险区域时，飞行控制计算机会控制无人机中止飞行。
2.根据权利要求1所述的无人机飞行防撞方法，其特征在于，步骤D中，无人机飞行中，会持续将搜索的有人机飞行信息以及无人机当前信息发向地面系统，地面系统由多个设置在地面的监测系统组成，监测系统内设置一个ADS-B模块，监测系统内的ADS-B模块也用于接收以该监测系统为中心的方圆80-120英里的区域内所有有人机的飞行信息，即每个监测系统能够覆盖方圆80-120英里的区域，整个地面系统能够覆盖无人机的所有飞行区域，地面系统中与无人机所处区域对应的监测系统接收到无人机发送的信息，监测系统将该信息与自身掌握的信息进行交叉验证，当有不同之处时，即发送信号对无人机进行提醒。
3.根据权利要求1所述的无人机飞行防撞方法，其特征在于，步骤D中，无人机在飞行过程中，会持续将搜索的有人机飞行信息以及无人机当前信息发送到控制中心，控制中心可以时刻监控无人机飞行状况。
4.根据权利要求1-3任一所述的无人机飞行防撞方法，其特征在于，所述的无人机的ADS-B模块所搜索的有人机飞行信息包括有人机的飞行的经纬度、高度、速度和飞行方向；无人机当前信息是指无人机所处的经纬度、高度、速度和飞行方向。
5.根据权利要求2所述的无人机飞行防撞方法，其特征在于，所述的监测系统能够规划无人机的规避区域，并发送规避命令到无人机，指挥无人机提前规避危险区域。
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Address after: Room 801-805, 8th floor, Building A, No. 200, Tianfu Wujie, Chengdu High-tech Zone, Sichuan Province, 610000 Co-patentee after: WUHAN AI BIRD UAV CO., LTD. Patentee after: Chengdu Vertical and Horizontal Automation Technology Co., Ltd. Address before: 610000 No. 1, Tianfu Road, Chengdu hi tech Zone, Sichuan, China Co-patentee before: WUHAN AI BIRD UAV CO., LTD. Patentee before: CHENGDU JOUAV AUTOMATION TECHNOLOGY CO., LTD. |
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