CN105739520A - 一种无人飞行器识别系统及其识别方法 - Google Patents
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Abstract
一种无人飞行器识别系统及其识别方法，识别系统包括设在所述无人飞行器上的飞行控制器(1)和与所述飞行控制器(1)无线通信的识别终端(2)，所述飞行控制器(1)包括信息发送模块(3)，所述识别终端(2)包括无线通信模块(4)和处理模块(5)，所述处理模块(5)通过所述无线通信模块(4)发送识别请求，所述信息发送模块(3)响应所述识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码到所述识别终端(2)，所述处理模块(5)向所述识别码对应的无人飞行器发送标识任务请求，所述飞行控制器(1)根据所述标识任务请求执行标识任务。
Description
技术领域
本发明属于无人飞行器识别领域，特别是涉及一种无人飞行器识别系统及识别方法。
背景技术
当前无人飞行器已经开始广泛的介入广大群众的日常生活。无人飞行器由于能够完成直上直下的起飞与降落，并且能够在空中悬停，飞行更加灵活，所以相较于传统的固定翼式飞行器，有其自身特点，并得到了广泛应用。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飞行器，目前的监管还是一个空白。
虽然，无人飞行器在航拍、物流、巡逻等方面，开始给予广大消费者以全新的体验，并且拥有着广泛的应用前景，但同时，无人飞行器无监管的飞行，也会带来一些困扰。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，无人飞行器误入一些禁飞区的新闻屡见不鲜。比如，四轴飞行器闯入白宫的新闻、四轴飞行器飞越巴黎政府区的新闻。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，如果无人飞行器抵近飞行，则需要采取主动防御措施，防止无人飞行器抵近拍摄，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识别和管理无人飞行器飞行的需求。
目前通常可以通过实名注册的方式对无人机进行管理，然而这种方法只能够通过事后根据无人机的识别码来追踪到用户信息。如何在飞行过程中对无人机的身份进行动态识别，特别是如何在空中有多架无人机的情况下，如何精确识别每一架无人机的身份，目前还没有一个完整的解决方案。
专利CN105225540公开了无人飞行器的飞行区域监控装置，其包括设在所述无人飞行器(1)上的飞行状态模块(2)和对应至少一个所述无人飞行器(1)的云端服务器(4)，其中，所述飞行状态模块(2)测量所述无人飞行器(1)的飞行状态信息且发送所述飞行状态信息和所述无人飞行器(1)唯一对应的识别码到所述云端服务器(4)；所述无人飞行器(1)发送预定的无人飞行器(1)的路线信息到所述云端服务器(4)；所述云端服务器(4)包括存储模块(5)、验证模块(6)和监控模块(7)，所述存储模块(5)存储识别码数据和飞行区域数据；所述验证模块(6)验证所接收的所述识别码，当所述识别码验证通过时，所述验证模块(6)验证所述路线信息且当所述路线信息验证通过时，所述监控模块(7)接收所述飞行状态信息且将其与所述路线信息进行比较以监控所述无人飞行器(1)。该专利能够根据需要及时更新和升级可飞空域数据和管理策略而不泄露如禁飞区域的敏感数据，且该装置和方法能够进行身份合法性验证和飞行区域验证的双重验证，以及实时监控无人飞行器的飞行和提供无人飞行器可飞区域的相关信息和避免与其他无人飞行器碰撞，但其并不能对多个无人飞行器进行动态识别和在目视下区分目标无人飞行器。
专利CN105206114公开了一种飞行控制方法，包括：在无人飞行器飞行时，确定所述无人飞行器即将进入的特定飞行区域，其中，所述无人飞行器进入所述特定飞行区域内需要飞行许可；向服务器发送申请信息和所述特定飞行区域信息，所述申请信息用于申请进入所述特定飞行区域的飞行许可，所述特定飞行区域信息用于指示所述特定飞行区域；当接收到所述服务器发送的飞行许可时，发送飞行指令，使得所述无人飞行器根据所述飞行指令进入所述特定飞行区域。该专利文献在无人飞行器飞行的过程中确定即将进入的特定飞行区域，并向服务器申请该特定飞行区域的飞行许可，在接收到服务器的飞行许可后控制无人飞行器进入该特定飞行区域，这样，无人飞行器可以在飞行的过程中根据需要改变飞行路线，但该专利需要申请飞行许可，需要额外的做功，申请信息并不能毫无疑义地确定申请信息即无人飞行器的原始信息，且其并不能对多个无人飞行器进行动态识别和在目视下区分目标无人飞行器。
专利CN102637023公开了一种基于3G、GPRS手机通讯的远程无人机集群控制方法，该方法包括以下步骤：首先把手机通讯模块与计算机板卡集成模块集成到飞行控制计算机板卡里，并设置独立唯一的电子识别码；将3G、GPRS手机通讯模块与计算机板卡集成模块集成到计算机板卡里，并对无人机设置唯一的电子识别码，对无人机进行监管调度；开机通电，即可把无人机当前相关信息通过手机通讯模块与计算机板卡集成模块发送到远程控制中心；无人机每次飞行时，向远程控制中心申请许可指令，控制中心统一设置航路计划信息，并通过手机通讯模块与计算机板卡集成模块发送到无人机。该专利文献通过飞行控制计算机板卡的设置单元21中的手机通讯模块与计算机板卡集成模块211，把3G、GPRS等手机通讯模块与计算机板卡集成模块集成到飞行控制计算机板卡里，经电子识别码设置模块212对无人机设置独立唯一的电子识别码，通过机载微波数据通讯链26和机载应答识别系统24与远程控制中心27进行通讯，最后与国家相关监管部门联网进行数据共享，来对无人机进行控制调节，从而起到统一监管调度作用，但该专利结构复杂，且不能对多个无人飞行器在目视下区分目标无人飞行器。
因此，当前存在一种需求，设计并实现了一种无人飞行器识别系统和识别方法，通过接收与无人飞行器唯一对应的识别码来识别无人飞行器且通过执行预定的标识任务从多个无人飞行器中目视识别出目标无人飞行器，该识别系统结构简单、成本低适用范围广且识别效率高。
发明内容
本发明公开了一种无人飞行器识别系统及识别方法，其实现了一种无人飞行器到达预定区域的动态识别，通过与无人飞行器唯一对应的识别码识别无人飞行器，进一步地，可对识别码进行注册验证，当存在多个无人飞行器，需要进一步目视识别时，通过标识任务进一步识别无人飞行器以更好地管理。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。
根据本发明的第一方面，本发明公开的一种无人飞行器包括设在所述无人飞行器上的飞行控制器和与所述飞行控制器无线通信的识别终端，所述飞行控制器包括信息发送模块，所述识别终端包括无线通信模块和处理模块，所述处理模块通过所述无线通信模块发送识别请求，所述信息发送模块响应所述识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码到所述识别终端，所述处理模块向所述识别码对应的无人飞行器发送标识任务请求，所述飞行控制器根据所述标识任务请求执行标识任务。
优选地，所述识别终端是服务器或云端服务器。
优选地，所述识别码是无人飞行器的机器序列码。
优选地，所述无线通信模块至少包括具有不同优选级的无线局域网通信设备、移动通信网络设备、平流层通信网络设备和卫星网络通信设备中的一个，所述无线通信模块建立与所述无人飞行器的无线通信链路。
优选地，所述信息发送模块发送来自所述飞行控制器的飞行状态信息到所述识别终端，所述飞行状态信息至少包括所述无人飞行器的方位信息、高度信息、位置信息、速度信息、加速度信息、飞行姿态信息中的一个。
优选地，所述标识任务为灯光动作或无人飞行器悬停动作。
优选地，所述识别终端包括监控模块，当所述无人飞行器进入预定空域时，所述监控模块向所述处理模块发送警报信息且所述处理模块在预定的通信频道发出识别请求。
优选地，所述识别终端还包括存储模块和验证模块，所述存储模块存储注册过的识别码数据；所述验证模块验证所接收的所述识别码是否在所述注册过的识别码数据中。
根据本发明的第二方面，本发明公开的无人飞行器识别方法包括以下步骤。
第一步骤中，所述处理模块通过所述无线通信模块发送识别请求。
第二步骤中，所述信息发送模块响应所述识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码到所述识别终端，所述处理模块向所述识别码对应的无人飞行器发送标识任务请求。
第三步骤中，所述飞行控制器根据所述标识任务请求执行标识任务。
根据本发明的第三方面，本发明公开的无人飞行器识别方法包括以下步骤。
第一步骤中，所述监控模块向所述处理模块发送警报信息且所述处理模块在预定的通信频道发出识别请求；
第二步骤中，所述信息发送模块应所述识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码和飞行状态信息到所述识别终端，验证模块验证所接收的所述识别码是否在所述注册过的识别码数据中。
第三步骤中，当验证通过时，所述处理模块向所述识别码对应的无人飞行器发送标识任务请求，所述飞行控制器根据所述标识任务请求执行标识任务。
本发明提出的方案，能够利用识别终端2在预定范围内发送识别请求，通过接收识别码和飞行状态信息进行验证无人飞行器，进一步地，发送标识任务请求，无人飞行器结合飞行要素和灯光/飞行姿态相结合的标识任务进一步识别无人飞行器，本发明结构简单且识别效率高。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的无人飞行器识别系统的结构示意图。
图2是根据本发明另一个实施例的无人飞行器识别系统的结构示意图。
图3是根据本发明一个实施例的无人飞行器识别方法的步骤示意图。
图4是根据本发明另一个实施例的无人飞行器识别方法的步骤示意图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
以下详细描述实际上仅是示例性的而并不意欲限制应用和使用。此外，并不意欲受以上技术领域、背景、简要概述或以下详细描述中呈现的任何明确或暗示的理论约束。如本文使用，术语“模块”或“单元”是指任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器设备单独地或者以任何组合，包括而不限于：专用集成电路ASIC、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器共享、专用或成组的和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能性的其他适合的部件。此外，除非明确地具有相反的描述，否则词语“包括”及其不同的变型应被理解为隐含包括所述的部件但不排除任意其他部件。
本发明的实施例描述的一种无人飞行器识别系统如图1所示，无人飞行器识别系统包括设在所述无人飞行器上的飞行控制器1和与所述飞行控制器1无线通信的识别终端2，所述飞行控制器1包括信息发送模块3，所述识别终端2包括无线通信模块4和处理模块5，所述处理模块5通过所述无线通信模块4发送识别请求，所述信息发送模块3响应所述识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码到所述识别终端2，所述处理模块5向所述识别码对应的无人飞行器发送标识任务请求，所述飞行控制器1根据所述标识任务请求执行标识任务。
无人飞行器可以是各种类型的无人飞行器，包括固定翼、多旋翼等各种能够在空域范围内进行多自由度活动的飞行器。无人飞行器1优选地是多旋翼无人飞行器，无人飞行器可以包括飞行控制器1(AVC)或者还可以包括飞行遥控器或者其他控制器，用于将飞行指令发送至飞行控制器1，使得飞行控制器1根据该飞行指令控制飞行物理装置执行飞行。
信号发送模块3可以是信号发生器，信号发送模块3用于响应识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码到所述识别终端2，所述识别码是无人飞行器的类型识别码或机器序列码，可以由任意方式组成的所述识别码包含用于区分与其它无人机的身份信息，进一步地，也可以包含包括用户或管理方感兴趣的信息，例如，所述识别码可以是无人飞行器的机器证书，该机器证书包括所述无人飞行器的有效年限、飞行违规/违法情况中的至少一项信息。当然，上述描述仅为举例，并不作限制。在一个实施例中，识别终端2可以固定在地面，也可以设在另一台无人飞行器上以进一步扩大识别范围，并加强灵活性。
在一个实施例中，所述识别终端2是服务器或云端服务器。识别终端2也是云服务器，是一个服务器集群，有很多服务器，和通用的计算机架构类似，云端服务器2的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等。云端服务器2能够提供简单高效、安全可靠、处理能力可弹性伸缩的计算服务。云端服务器2的处理器还可以包括：CPU，RAM内存，操作系统和应用软件。负责多任务调度，包括无线通信功能、存储器读写和数据处理等等。云端服务器2的硬盘或存储器可包括可快速读写的SDD硬盘以及可插入SD卡的移动读写装置，主要用于存储无人飞行器的注册过的识别码数据和各类应用数据，例如：注册的无人飞行器设别码和飞行状态信息等等。
在一个实施例中，所述无线通信模块4至少包括具有不同优选级的无线局域网通信设备、移动通信网络设备、平流层通信网络设备和卫星网络通信设备中的一个，所述无线通信模块4建立与所述无人飞行器的无线通信链路。其中，移动通信网络设备主要由2G/3G/4G无线通信芯片组构成，负责通过移动通信网络发送识别请求、标识任务请求以及接收信息发送模块3发送的无人飞行器的识别码。无线局域网通信设备可以是蓝牙、ZigBee或Wi-Fi模块中的一个，无线局域网通信设备可通过2.4GHz通信频率建立短距离通信，在室内或低速移动的室外环境会优选该通信设备建立无人飞行器与识别终端2之间的通信连接。平流层通信网络设备一般用充氦飞艇、气球作为安置转发站的平台，平台高度距地面17km～22km，无人飞行器在大范围野外飞行时，可以优选平流层通信网络设备建立无人飞行器与识别终端2之间的通信连接。卫星网络通信设备利用卫星通信信道建立无人飞行器与识别终端2之间的通信连接，一般是在无其他可用无线通信网络的情况下，会使用卫星网络通信设备作为应急通信。
在一个实施例中，依据无线网络成本或无线网络接入速度，选择无线传输网络，本申请设计以下为优先级方案，Wi-Fi网络：优先级为0；4G无线网络：优先级为1；3G无线网络：优先级为2；平流层通信网络：优先级为3；卫星通信网络：优先级为4；优先级别0-4，所选择无线网络优先级由高到低，即如果同时存在多种无线信号，且信号强度有效时，无人飞行器会首先选择Wi-Fi网络作为无线接入网络；当Wi-Fi信号强度无效时，无人飞行器会次优选择4G网络作为无线接入网络；依次类推。
在一个实施例中，所述无线通信模块8还设有计时器。无线通信模块可以对通信连接进行计时。
在一个实施例中，所述识别终端2可以是手机或pad。管理方用于询问无人飞行器的身份的识别终端2和无人飞行器享有同样的如wifi,4G等的通信链路，识别终端2能够以广播的方式对一定范围的无人飞行器发出识别请求，如以IP网络为例，可向255.255.255.255的广播地址发送识别请求，信号范围内的无人飞行器均可响应该识别请求。
在一个实施例中，所述信息发送模块3发送来自所述飞行控制器的飞行状态信息到所述识别终端2，所述飞行状态信息至少包括所述无人飞行器的方位信息、高度信息、位置信息、速度信息、加速度信息、飞行姿态信息中的一个。
在一个实施例中，所述标识任务为灯光动作或无人飞行器悬停动作。所述标识任务还可以是飞行姿态和/或灯光动作的组合。
在一个实施例中，所述标识任务为灯光动作、无人飞行器动作或信号动作，其中，所述灯光动作由多种颜色的发光单元在不同频率下闪烁形成，例如，灯光动作为越闪越快的红光或越闪越慢的蓝光，灯光动作也可以是红光和蓝光以预定频率间隔闪烁等，所述无人飞行器动作可以是预设的任意飞行动作，例如，所述无人飞行器动作可以是悬停或点头，例如，无人飞行器可以在原地做出一个原地向上飞行0.3秒，然后向下飞行0.3秒的点头动作，所述信号动作是发送预设信号到所述识别终端，例如，无人飞行器发送声信号或带有编码的信息到识别终端。
如图2所示的无人飞行器识别系统包括设在所述无人飞行器上的飞行控制器1和与所述飞行控制器1无线通信的识别终端2，所述飞行控制器1包括信息发送模块3，所述识别终端2包括无线通信模块4、处理模块5和监控模块6，当所述无人飞行器进入预定空域时，所述监控模块6向所述处理模块5发送警报信息且所述处理模块5在预定的通信频道发出识别请求，所述信息发送模块3响应所述识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码和飞行状态信息到所述识别终端2，所述处理模块5向所述识别码对应的无人飞行器发送标识任务请求，所述飞行控制器1根据所述标识任务请求执行标识任务。
当预定空域的管理方通过监控模块6发现有无人飞行器接近或进入预定区域后，通过识别终端发送识别请求，信息发送模块3响应所述识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码和飞行状态信息如航向，高度，速度，方位等到所述识别终端2，由于识别终端2覆盖范围内可能有多架无人飞行器(例如合法用户和非法用户)，当以上的飞行信息无法帮助管理方迅速的区分各架无人飞行器时，所述处理模块5向所述识别码对应的无人飞行器发送标识任务请求，所述飞行控制器1根据所述标识任务请求执行标识任务。例如，无人飞行器可以以固定方式闪烁无人机的灯光或者进行悬停或其他具有标示性的动作进行响应，从而帮助管理方确定需要管理的无人飞行器。
在一个实施例中，所述识别终端2还包括存储模块7和验证模块8，所述存储模块7存储注册过的识别码数据；所述验证模块8验证所接收的所述识别码是否在所述注册过的识别码数据中。通过验证模块的验证，识别系统可以进一步区分合法无人飞行器和非法无人飞行器。
在一个实施例中，所述处理模块5可编译、组织或分析在存储模块7中的数据以执行对数据的对比分析。处理模块5可以包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC，现场可编程门阵列FPGA、模拟电路、数字电路、及其组合、或其他已知或以后开发的处理器。存储模块7可以是易失性存储器或非易失性存储器。存储模块7可以包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器、电子可擦除可编程只读存储器EEPROM或其它类型的存储器。
参见图3所示的根据本发明一个实施例的无人飞行器识别方法的步骤示意图，步骤如下。
第一步骤S1中，所述处理模块5通过所述无线通信模块4发送识别请求；
第二步骤S2中，所述信息发送模块3响应所述识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码到所述识别终端2，所述处理模块5向所述识别码对应的无人飞行器发送标识任务请求；
第三步骤S3中，所述飞行控制器1根据所述标识任务请求执行标识任务。
在本方法中，本识别系统可以对在空中进行飞行的无人飞行器进行动态地识别，并且针对无人机的飞行特点如体积小，高度低，密度大，无法用传统飞机的空管系统进行管理等，提出了利用识别终端2在预定范围内发送识别请求，通过识别码进一步发送标识任务请求，无人飞行器结合飞行要素和灯光/飞行姿态相结合的标识任务进一步识别无人飞行器。
参见图4所示的根据本发明另一个实施例的无人飞行器识别方法的步骤示意图，步骤如下。
第一步骤S1中，所述监控模块6向所述处理模块5发送警报信息且所述处理模块5在预定的通信频道发出识别请求；
第二步骤S2中，所述信息发送模块3响应所述识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码和所述飞行状态信息到所述识别终端2，验证模块8验证所接收的所述识别码是否在所述注册过的识别码数据中；
第三步骤S3中，当验证通过时，所述处理模块5向所述识别码对应的无人飞行器发送标识任务请求，所述飞行控制器1根据所述标识任务请求执行标识任务。
本方法中，通过监控模块提前发现进入预定空域的无人飞行器，利用识别终端2在预定范围内发送识别请求，通过接收识别码和飞行状态信息进行验证无人飞行器，进一步地，发送标识任务请求，无人飞行器结合飞行要素和灯光/飞行姿态相结合的标识任务进一步识别无人飞行器。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (10)
1.一种无人飞行器识别系统，其包括设在所述无人飞行器上的飞行控制器(1)和与所述飞行控制器(1)无线通信的识别终端(2)，所述飞行控制器(1)包括信息发送模块(3)，所述识别终端(2)包括无线通信模块(4)和处理模块(5)，其特征在于：
所述处理模块(5)通过所述无线通信模块(4)发送识别请求，所述信息发送模块(3)响应所述识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码到所述识别终端(2)，所述处理模块(5)向所述识别码对应的无人飞行器发送标识任务请求，所述飞行控制器(1)根据所述标识任务请求执行标识任务。
2.根据权利要求1所述的无人飞行器识别系统，其特征在于：所述识别终端(2)是服务器或云端服务器。
3.根据权利要求2所述的无人飞行器识别系统，其特征在于：所述识别终端(2)设在另外一台无人飞行器上。
4.根据权利要求1所述的无人飞行器识别系统，其特征在于：所述无线通信模块(4)至少包括具有不同优选级的无线局域网通信设备、移动通信网络设备、平流层通信网络设备和卫星网络通信设备中的一个，所述无线通信模块(4)建立与所述无人飞行器的无线通信链路。
5.根据权利要求1所述的无人飞行器识别系统，其特征在于：所述信息发送模块(3)发送来自所述飞行控制器的飞行状态信息到所述识别终端(2)，所述飞行状态信息至少包括所述无人飞行器的方位信息、高度信息、位置信息、速度信息、加速度信息、飞行姿态信息中的一个。
6.根据权利要求1所述的无人飞行器识别系统，其特征在于：所述标识任务为灯光动作、无人飞行器动作或信号动作，其中，所述灯光动作由多种颜色的发光单元在不同频率下闪烁形成，所述无人飞行器动作至少包括悬停或点头，所述信号动作是发送预设信号到所述识别终端(2)。
7.根据权利要求5所述的无人飞行器识别系统，其特征在于：所述识别终端(2)包括监控模块(6)，当所述无人飞行器进入预定空域时，所述监控模块(6)向所述处理模块(5)发送警报信息且所述处理模块(5)在预定的通信频道发出识别请求。
8.根据权利要求7所述的无人飞行器识别系统，其特征在于：所述识别终端(2)还包括存储模块(7)和验证模块(8)，所述存储模块(7)存储注册过的识别码数据；所述验证模块(8)验证所接收的所述识别码是否在所述注册过的识别码数据中。
9.一种使用根据权利要求1－6中任一项所述的无人飞行器识别系统的无人飞行器识别方法，其包括以下步骤：
第一步骤(S1)中，所述处理模块(5)通过所述无线通信模块(4)发送识别请求；
第二步骤(S2)中，所述信息发送模块(3)响应所述识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码到所述识别终端(2)，所述处理模块(5)向所述识别码对应的无人飞行器发送标识任务请求；
第三步骤(S3)中，所述飞行控制器(1)根据所述标识任务请求执行标识任务。
10.一种使用根据权利要求8所述的无人飞行器识别系统的无人飞行器识别方法，其包括以下步骤：
第一步骤(S1)中，所述监控模块(6)向所述处理模块(5)发送警报信息且所述处理模块(5)在预定的通信频道发出识别请求；
第二步骤(S2)中，所述信息发送模块(3)响应所述识别请求并发送与所述无人飞行器唯一对应的识别码和所述飞行状态信息到所述识别终端(2)，验证模块(8)验证所接收的所述识别码是否在所述注册过的识别码数据中；
第三步骤(S3)中，当验证通过时，所述处理模块(5)向所述识别码对应的无人飞行器发送标识任务请求，所述飞行控制器(1)根据所述标识任务请求执行标识任务。
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