CN105511491B - 一种无人机驱赶装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机驱赶装置，所述无人机驱赶装置包括驱赶信号发射器、驱赶信号接收器、信号分析装置和控制器，所述驱赶信号发射器设置在地面上，所述信号分析装置、控制器和驱赶信号接收器安装在无人机上；所述驱赶信号发射器发射驱赶信号，所述驱赶信号接收器接收所述驱赶信号并将所述驱赶信号发送给信号分析装置，所述信号分析装置对所述驱赶信号进行分析，当驱赶信号的强度小于预设的信号强度阈值时，则无人机向无人机遥控器发送警告信号，当驱赶信号的强度大于或等于预设的信号强度阈值时，则所述控制器控制无人机强制降落。相应地，本发明还公开了一种无人机驱赶方法。本发明降低了误闯率，也保障了控制区域内的信息安全。
Description
技术领域
本发明涉及无人机飞行器控制技术领域，尤其涉及一种无人机驱赶装置及方法。
背景技术
无人机控制技术研究是目前国内外研究机构关注的热点之一。近十几年来，无人机已被广泛应用于航拍摄影、电力巡检、环境监测、森林防火、灾情巡查、防恐救生、军事侦察、战场评估等领域，有效克服了有人驾驶飞机进行空中作业的不足，降低了购买与维护成本，提高了运载工具的安全性。
无人机空中作业时，面临着山脉、建筑物、树木、输电线路等有形障碍物的安全威胁，以及禁飞区、危险区等无形障碍物的约束。如果躲避不及就会发生坠机事件、产生安全隐患，甚至对操作者或者他人造成伤害；同时也造成了一定的经济损失。针对有形障碍物的自动避让，现有技术中已经存在，但对于无形避让，现有技术中寥寥无几，申请号为201310036271.8的中国发明专利公开了一种无人机避障控制方法，设有无人机子系统和地面站子系统，无人机子系统包含嵌入控制器和无线数据链的机载端，嵌入式飞行控制器内置卫星定位接收机和高度传感器；地面站子系统包含嵌入式监控计算机和无线数据链的地面端，嵌入式监控计算机内置包含障碍物地理信息的电子地图；在地面站子系统的嵌入式监控计算机内置的电子地图上，确定飞行区域中障碍物的地位置，建立虚拟的障碍物多边形柱体，并将其形体数据下载到嵌入式飞行控制器，嵌入式飞行控制器实时获取无人机的当前位置并计算出与障碍物多边形柱体的空间关系，然后生成无人机的轨迹指令，实现无人机的自动避障。这种方式借助于电子地图，可以通过在电子地图上输入禁飞或危险区域，能够实现无形障碍物的避让，但是该种方法需要依靠较完善的地图信息、较稳定的数据通信做支撑，才能完成相关任务，且一旦有新的禁飞区或危险区划定时，该种避让方式不能及时更新电子地图，容易进入禁飞区，因此，该种手段不能应对随时变化的禁飞区或危险区的划定。
另外，无人机无监管的飞行会带来一些困扰，由于飞行器本身质量水平不一，控制飞行器的飞手的操纵水平差异也很大，所以，无人机误入一些禁飞区的新闻屡见不鲜，甚至也诱发了一些敏感人士担心，可能会有不良人士操纵四轴飞行器来实施偷拍，在重点安防区域，如果无人机抵近飞行，则需要采取主动防御措施，防止无人机抵近拍摄，非法传递信息，甚至携带危险品进入重点安防区域。因此重点安防区域存在侦测并抵御无人机飞行的需求。现有法规对于通航领域的飞行管理还不是很完善，但是对于飞行高度不高，往往处于视距范围内的无人机，目前的监管还是一个空白。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无人机驱赶装置，所述无人机驱赶装置包括驱赶信号发射器、信号分析装置、控制器和驱赶信号接收器，所述驱赶信号发射器设置在地面上，所述信号分析装置、控制器和驱赶信号接收器安装在无人机上；
所述驱赶信号发射器用于发射驱赶信号，所述驱赶信号接收器用于接收所述驱赶信号并将所述驱赶信号发送给信号分析装置，所述信号分析装置用于对所述驱赶信号进行分析，当驱赶信号的强度小于预设的信号强度阈值时，则无人机向无人机遥控器发送警告信号，当驱赶信号的强度大于或等于预设的信号强度阈值时，则所述控制器控制无人机强制降落。其中，预设的信号强度阈值在无人机出厂时就已经设置好。
设置有驱赶信号发射器的区域为控制区域，所述控制器还可以设置在控制区域内，所述控制区域包括警告区域和禁飞区域，在所述警告区域，所述驱赶信号的强度小于预设的信号强度阈值；在所述禁飞区域，所述驱赶信号的强度大于或等于预设的信号强度阈值。
进一步地，所述驱赶装置还包括存储器，所述存储器安装在无人机上，并用于存储驱赶信号发射器的位置坐标，当无人机向存储器中存储的驱赶信号发射器的位置坐标驶入时，所述无人机向无人机遥控器发送提醒信号。
进一步地，所述驱赶信号具有特征信号段，所述无人机能够识别所述特征信号段。其中，能够识别所述特征信号段的无人机被认为是被授权的无人机，允许被授权的无人机进入该控制区域内。
进一步地，在控制区域设置多组驱赶信号发射器，每组驱赶信号发射器包括多个驱赶信号发射器，所述每组驱赶信号发射器在所述控制区域呈阵列式或蜂窝状布局。
在控制区域内还设置有信号监测基站，所述信号监测基站监测每个驱赶信号发射器的发射状态，当监测到一组驱赶信号发射器没有发射驱赶信号时，则该组驱赶信号发射器邻近的其他驱赶信号发射器组件进行替补，每组驱赶信号发射器都能够独立发射驱赶信号，且相互之间信号并不干扰。
相应地，本发明还提供了一种无人机驱赶方法，所述方法包括以下步骤：
S1、在地面上设置驱赶信号发射器，在无人机上安装驱赶信号接收器、信号分析装置和控制器；
S2、所述驱赶信号发射器发射驱赶信号；
S3、所述驱赶信号接收器接收到所述驱赶信号；
S4、所述信号分析装置对所述驱赶信号进行分析，
当驱赶信号的强度小于预设的信号强度阈值时，则无人机向无人机遥控器发送警告信号，
当驱赶信号的强度大于或等于预设的信号强度阈值时，则所述控制器控制无人机强制降落。
所述控制器还可以设置在控制区域内，所述控制区域包括警告区域和禁飞区域，在所述警告区域，所述驱赶信号的强度小于预设的信号强度阈值；在所述禁飞区域，所述驱赶信号的强度大于或等于预设的信号强度阈值。
进一步地，在所述步骤S1中，在所述无人机上还安装存储器；所述步骤S4之后还包括：存储器存储驱赶信号发射器的位置坐标，当无人机向存储器中存储的驱赶信号发射器的位置坐标驶入时，所述无人机向无人机遥控器发送提醒信号。
进一步地，所述驱赶信号具有特征信号段，所述无人机能够识别所述特征信号段。其中，能够识别所述特征信号段的无人机被认为是被授权的无人机，允许被授权的无人机进入该控制区域内。
进一步地，在控制区域设置多组驱赶信号发射器，每组驱赶信号发射器包括多个驱赶信号发射器，所述每组驱赶信号发射器在所述控制区域呈阵列式或蜂窝状布局。
在控制区域内还设置有信号监测基站，所述信号监测基站监测每个驱赶信号发射器的发射状态，当监测到一组驱赶信号发射器没有发射驱赶信号时，则该组驱赶信号发射器邻近的其他驱赶信号发射器组件进行替补。
进一步地，所述驱赶信号接收器与驱赶信号发射器之间通过无线方式进行数据交互，所述信号分析装置与控制器连接。
本发明的无人机驱赶装置及方法，具有如下有益效果：
1、本发明中当无人机接收到驱赶信号时，能够向操作者发出警告，提醒操作者注意，当操作者强行进入控制区域内时，则强制无人机降落，降低了误闯率，也保障了控制区域内的信息安全。
2、本发明通过在驱赶信号中设置特征信号段，被授权的无人机能够识别该特征信号段。
3、本发明中通过将驱赶信号发射器在控制区域内按照阵列式或蜂窝状布局，能够全方位地发送驱赶信号，每组驱赶信号发射器都能够独立发射驱赶信号，且相互之间信号并不干扰，当一组驱赶信号发射器没有发射驱赶信号，该组驱赶信号发射器邻近的其他组驱赶信号发射器进行替补，有效降低漏发率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明的无人机驱赶装置的框图；
图2是本发明的无人机驱赶方法的流程图。
图中：1-驱赶信号发射器，2-驱赶信号接收器，3-信号分析装置，4-控制器，5-无人机遥控器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，本发明提供了一种无人机驱赶装置，所述装置包括驱赶信号发射器1、信号分析装置3、控制器4和驱赶信号接收器2，所述驱赶信号发射器1设置在地面上，所述驱赶信号接收器2、信号分析装置3和控制器4安装在无人机上；
所述驱赶信号发射器1用于发射驱赶信号，所述驱赶信号接收器2用于接收所述驱赶信号并将所述驱赶信号发送给信号分析装置3，所述信号分析装置3用于对所述驱赶信号进行分析，当驱赶信号的强度小于预设的信号强度阈值时，则无人机向无人机遥控器5发送警告信号，当驱赶信号的强度大于或等于预设的信号强度阈值时，则所述控制器4控制无人机强制降落。
所述驱赶装置还包括存储器，所述存储器安装在无人机上，并用于存储驱赶信号发射器的位置坐标，当无人机向存储器中存储的驱赶信号发射器的位置坐标驶入时，所述无人机向无人机遥控器发送提醒信号。
在控制区域设置多个驱赶信号发射器1，所述多个驱赶信号发射器1在所述控制区域呈阵列式或蜂窝状布局。
所述驱赶信号具有特征信号段，所述无人机能够识别所述特征信号段。其中，能够识别所述特征信号段的无人机被认为是被授权的无人机，允许被授权的无人机进入该控制区域内。
相应地，如图2所示，本发明还提供了一种无人机驱赶方法，所述方法包括以下步骤：
S1、在控制区域设置驱赶信号发射器，在无人机上安装驱赶信号接收器、信号分析装置、存储器和控制器；
S2、所述驱赶信号发射器发射驱赶信号；
S3、所述驱赶信号接收器接收到所述驱赶信号；
S4、所述信号分析装置对所述驱赶信号进行分析，当驱赶信号的强度小于预设的信号强度阈值时，则无人机向无人机遥控器发送警告信号，当驱赶信号的强度大于或等于预设的信号强度阈值时，则所述控制器控制无人机强制降落。
所述步骤S4之后还包括：存储器存储驱赶信号发射器的位置坐标，当无人机向存储器中存储的驱赶信号发射器的位置坐标驶入时，所述无人机向无人机遥控器发送提醒信号。
所述控制区域包括警告区域和禁飞区域，在所述警告区域，所述驱赶信号的强度小于预设的信号强度阈值；在所述禁飞区域，所述驱赶信号的强度大于或等于预设的信号强度阈值。
所述驱赶信号具有特征信号段，被授权的无人机能够识别所述特征信号段，从而进入控制区域。
在控制区域设置多组驱赶信号发射器，每组驱赶信号发射器包括多个驱赶信号发射器，所述每组驱赶信号发射器在所述控制区域呈阵列式或蜂窝状布局。
在控制区域内还设置有信号监测基站，所述信号监测基站监测每个驱赶信号发射器的发射状态，当监测到一组驱赶信号发射器没有发射驱赶信号时，则该组驱赶信号发射器邻近的其他驱赶信号发射器组件进行替补。
所述驱赶信号接收器与驱赶信号发射器之间通过无线方式进行数据交互，所述信号分析装置与控制器连接。
实施例二：
本发明提供了一种无人机驱赶装置，在无人机上安装驱赶信号接收器和信号分析装置，在控制区域设置驱赶信号发射器和控制器，所述驱赶信号发射器发射驱赶信号，所述驱赶信号接收器接收所述驱赶信号，所述信号分析装置对所述驱赶信号进行分析，当驱赶信号的强度小于预设的信号强度阈值时，则无人机向无人机遥控器发送警告信号，当驱赶信号的强度大于或等于预设的信号强度阈值时，则所述控制器控制无人机强制降落。
所述驱赶信号接收器具体接收控制区域内无人机与无人机遥控器的交互信号和操作信号，并将所述信号发送给所述分析仪；所述分析仪对所述交互信号和操作信号进行分析得到信号的编码组，并将所述信号的编码组发送给所述驱赶信号发射器；所述驱赶信号发射器根据所述信号的编码组向控制器发送模拟操作信号；所述模拟操作信号包括模拟无人机向无人机控制器发送的返航请求或更改路线请求的交互信号和/或模拟无人机控制器发送给无人机的返航信号或强制降落信号。
所述控制区域包括禁飞区域、警告区域和安全区域，在所述禁飞区域内，所述驱赶信号发射器发送的模拟操作信号是模拟无人机控制器发送给无人机的返航信号或强制降落信号；在所述警告区域内，所述驱赶信号发射器发送的模拟操作信号是模拟无人机向无人机控制器发送的返航请求或更改路线请求的交互信号；在所述安全区域内，所述驱赶信号发射器不发送信号。
所述禁飞区域还包括返航区域和强制降落区域，在所述返航区域，所述驱赶信号发射器发送的模拟操作信号是模拟无人机控制器发送给无人机的返航信号；在所述强制降落区域，所述驱赶信号发射器发送的模拟操作信号是模拟无人机控制器发送给无人机的强制降落信号。
所述系统包括多个驱赶信号接收器，每个驱赶信号接收器将接收到的控制区域内的交互信号和操作信号发送给所述分析仪；所述分析仪对每个驱赶信号接收器发送的无人机的交互信号和操作信号进行分析，得到无人机控制器当前所在的位置。
所述分析仪包括功率分配模块、带通滤波模块、信号转换模块和频谱分析模块，所述功率分配模块用于将接收到的信号按照功率大小分为多路信号，所述带通滤波模块用于将每路信号进行带通滤波，所述信号转换模块用于将信号转换为数字信号，所述频谱分析单元用于将时域信号变化转化为频域信号。
本发明还提供了一种无人机驱赶方法，所述方法的技术特征与所述装置相对应。
本发明的无人机驱赶装置及方法，具有如下有益效果：
1、本发明中当无人机接收到驱赶信号时，能够向操作者发出警告，提醒操作者注意，当操作者强行进入控制区域内时，则强制无人机降落，这降低了误闯率，也保障了控制区域内的信息安全。
2、本发明通过在驱赶信号中设置特征信号段，被授权的无人机能够识别该特征信号段。
3、本发明中通过将驱赶信号发射器在控制区域内按照阵列式或蜂窝状布局，能够全方位地发送驱赶信号，每组驱赶信号发射器都能够独立发射驱赶信号，且相互之间信号并不干扰，当一组驱赶信号发射器没有发射驱赶信号，该组驱赶信号发射器邻近的其他组驱赶信号发射器进行替补，有效降低漏发率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种无人机驱赶装置，其特征在于，所述无人机驱赶装置包括驱赶信号发射器(1)、驱赶信号接收器(2)、信号分析装置(3)和控制器(4)，所述驱赶信号发射器(1)设置在地面上，所述驱赶信号发射器(1)包括一组或多组，所述驱赶信号接收器(2)、信号分析装置(3)和控制器(4)安装在无人机上；
所述驱赶信号发射器(1)用于发射驱赶信号，所述驱赶信号具有特征信号段，所述驱赶信号接收器(2)用于接收所述驱赶信号并将所述驱赶信号发送给信号分析装置(3)，所述驱赶信号接收器(2)与所述驱赶信号发射器(1)之间通过无线方式进行数据交互，所述信号分析装置(3)用于对所述驱赶信号进行分析，当驱赶信号的强度小于预设的信号强度阈值时，则无人机向无人机遥控器(5)发送警告信号，当驱赶信号的强度大于或等于预设的信号强度阈值时，则所述控制器(4)控制无人机返航或强制降落。
2.根据权利要求1所述的无人机驱赶装置，其特征在于，所述驱赶装置还包括存储器，所述存储器安装在无人机上，并用于存储驱赶信号发射器的位置坐标，当无人机向存储器中存储的驱赶信号发射器的位置坐标驶入时，所述无人机向无人机遥控器发送提醒信号。
3.根据权利要求1或2所述的无人机驱赶装置，其特征在于，所述特征信号段能够被授权的无人机识别。
4.根据权利要求1或2所述的无人机驱赶装置，其特征在于，每组驱赶信号发射器包括多个驱赶信号发射器，所述每组驱赶信号发射器呈阵列式或蜂窝状布局。
5.一种无人机驱赶方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在地面上设置驱赶信号发射器，在无人机上安装驱赶信号接收器、信号分析装置和控制器；
S2、所述驱赶信号发射器发射驱赶信号；
S3、所述驱赶信号接收器接收所述驱赶信号；
S4、所述信号分析装置对所述驱赶信号进行分析，
当驱赶信号的强度小于预设的信号强度阈值时，则无人机向无人机遥控器发送警告信号，
当驱赶信号的强度大于或等于预设的信号强度阈值时，则所述控制器控制无人机返航或强制降落。
6.根据权利要求5所述的无人机驱赶方法，其特征在于，在所述步骤S1中，在所述无人机上还安装存储器；
所述步骤S4之后还包括：存储器存储驱赶信号发射器的位置坐标，当无人机向存储器中存储的驱赶信号发射器的位置坐标驶入时，所述无人机向无人机遥控器发送提醒信号。
7.根据权利要求5或6所述的无人机驱赶方法，其特征在于，所述驱赶信号具有特征信号段，所述特征信号段能够被授权的无人机识别。
8.根据权利要求5或6所述的无人机驱赶方法，其特征在于，在地面上设置一组或多组驱赶信号发射器，每组驱赶信号发射器包括多个驱赶信号发射器，所述每组驱赶信号发射器呈阵列式或蜂窝状布局。
9.根据权利要求8所述的无人机驱赶方法，其特征在于，所述驱赶信号接收器与驱赶信号发射器之间通过无线方式进行数据交互，所述信号分析装置与控制器连接。
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