CN105913634B - 无人飞行器安全控制系统、方法、无人飞行器及遥控器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人飞行器安全控制系统、方法、无人飞行器及遥控器，所述控制系统包括飞行器主体和遥控器，所述飞行器主体上设有验证码创建单元、验证码显示单元以及验证码校验单元，所述遥控器包括验证码输入单元，其中：所述验证码创建单元，用于以预定的时间间隔生成不同的验证码；所述验证码显示单元，用于显示创建的验证码；所述验证码输入单元，用于输入验证码；所述验证码校验单元，用于在来自遥控器的验证码与当前显示的验证码一致时使飞行器主体继续执行当前动作。本发明通过在飞行器主体变换显示验证码，并在该验证码与来自遥控器的验证码一致时方可使飞行器主体继续飞行，从而避免飞行器主体脱离操控人员视线，保证飞行安全。

Description

无人飞行器安全控制系统、方法、无人飞行器及遥控器

技术领域

本发明涉及无人飞行器领域，更具体地说，涉及一种无人飞行器安全控制系统、方法、无人飞行器及遥控器。

背景技术

无人飞行器简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自卑的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。

目前，无人飞行器广泛应用于民用、商用及军事领域，在民用领域，越来越多的极限运动爱好者使用无人机进行摄录，在商用领域，除搭载摄像设备对各项体育赛事进行跟踪航拍以外，并已进入物流行业，可以将货物送往人力配送较难、较慢的偏远地区，因此，无人飞行器有着广泛的应用范围及广阔的市场前景。随着无人飞行器的广泛应用，对无人飞行器的安全和管控提出较高的要求。相应地，为了避免事故，较高级的无人飞行器配备了避让感知能力，操作员也经过培训和考核。

但是对于大部分的小微型无人飞行器，由于重量和成本的原因，往往不配备避让感知功能，操控人员也经常是业余爱好者，未经过系统的培训。这些小微型无人飞行器在人口密集区对其他无人飞行器，生命和财产存在严重的安全隐患。

为保证安全，各国纷纷出台管理规定，比如该类小微型无人飞行器只能在一定的高度下飞行(中国限制120米，美国限制122米)，且不能在特定的区域飞行，无人飞行器与操控人员的距离不能超过规定的范围等。此外，中国、美国等国家均规定该类的无人飞行器必须在操控人员的视线范围内。

对于飞行区域、高度和操控范围可以通过GPS锁定等方法来实现。而对于无人飞行器必须在操控人员视线范围内飞行的限制，目前尚无较好客观评估方法，特别是由于天气、雾霾、障碍物(比如树枝)等原因，有时即使无人机离操作者直线距离很近，操控人员却看不见无人飞行器，因此对它的状态不了解，极易造成事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述无人飞行器很难确认是否在操控人员视线内飞行的问题，提供一种无人飞行器安全控制系统、方法、无人飞行器及遥控器。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种无人飞行器安全控制系统，包括飞行器主体和遥控器，所述飞行器主体上设有验证码创建单元、验证码显示单元以及验证码校验单元，所述遥控器包括验证码输入单元，其中：所述验证码创建单元，用于以预定的时间间隔生成不同的验证码；所述验证码显示单元，用于显示验证码创建单元创建的验证码；所述验证码输入单元，用于输入验证码，输入的验证码通过遥控器发送到飞行器主体；所述验证码校验单元，用于在来自遥控器的验证码与验证码显示单元当前显示的验证码一致时使飞行器主体继续执行当前动作。

在本发明所述的无人飞行器安全控制系统中，所述验证码输入单元包括摄像头和图像识别子单元，所述图像识别子单元用于识别摄像头拍摄的飞行器主体上的验证码显示单元显示的验证码，并将识别的验证码作为输入的验证码；或者，所述验证码输入单元通过输入按钮或触摸式图形用户界面实现验证码输入。

在本发明所述的无人飞行器安全控制系统中，所述飞行器主体和遥控器分别包括相同的验证码库，且该验证码库包括多个验证码；所述验证码创建单元通过从验证码库随机选择验证码实现验证码创建；所述验证码包括数字、字母、图案、灯光闪烁时长和/或颜色组合。

在本发明所述的无人飞行器安全控制系统中，所述飞行器主体还包括返航控制单元，用于在验证码校验单元未接收到来自遥控器的验证码或接收的验证码与验证码显示单元当前显示的验证码不一致时，使飞行器主体返回遥控器所在位置。

本发明还提供一种无人飞行器安全控制方法，包括以下步骤：

(a)飞行器主体以预定的时间间隔生成不同的验证码，并通过显示装置显示所述验证码；

(b)遥控器将输入的验证码发送到飞行器主体；

(c)飞行器主体在来自遥控器的验证码与飞行器主体当前显示的验证码一致时继续执行当前动作。

在本发明所述的无人飞行器安全控制方法中，所述步骤(b)包括：

(b1)遥控器通过摄像头拍摄飞行器主体的图像；

(b2)遥控器识别摄像头拍摄的图像中的验证码，并将识别的验证码作为输入的验证码发送到飞行器主体；

或者，所述步骤(b)包括：遥控器接收按钮或触摸式图形用户界面输入的验证码。

在本发明所述的无人飞行器安全控制方法中，所述飞行器主体和遥控器分别包括相同的验证码库，且该验证码库包括多个验证码；所述步骤(a)通过从验证码库随机选择验证码实现验证码生成；所述验证码包括数字、字母、图案、灯光闪烁时长和/或颜色组合。

在本发明所述的无人飞行器安全控制方法中，所述步骤(b)之后包括：飞行器主体在未接收到来自遥控器的验证码或接收的验证码与当前显示的验证码不一致时，返回遥控器所在位置。

本发明还提供一种无人飞行器，包括验证码创建单元、验证码显示单元以及验证码校验单元，其中：所述验证码创建单元，用于以预定的时间间隔生成不同的验证码；所述验证码显示单元，用于显示验证码创建单元创建的验证码；所述验证码校验单元，用于在来自遥控器的验证码与验证码显示单元当前显示的验证码一致时使无人飞行器继续执行当前动作。

本发明还提供一种遥控器，包括验证码输入单元，其中：所述验证码输入单元，用于输入验证码，输入的验证码通过遥控器发送到飞行器主体，且所述飞行器主体在来自遥控器的验证码与该飞行器主体当前显示的验证码一致时使继续执行当前动作。

本发明的无人飞行器安全控制系统、方法、无人飞行器及遥控器，通过在飞行器主体变换显示验证码，并在该验证码与来自遥控器的验证码一致时方可使飞行器主体继续飞行，从而避免飞行器主体脱离操控人员视线，保证飞行安全。

附图说明

图1是无人飞行器的示意图。

图2是本发明无人飞行器安全控制系统实施例的示意图。

图3是本发明无人飞行器安全控制方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、2所示，是本发明无人飞行器安全控制系统实施例的示意图。本实施例中的无人飞行器安全控制系统包括飞行器主体10和遥控器20，遥控器20以无线方式(例如蓝牙、Wi-Fi、无线电波等)与飞行器主体10进行信息传送，例如控制指令、状态反馈等。

上述飞行器主体10优先选用多旋翼无人飞行器(或称多旋翼飞行器)，例如四旋翼、六旋翼及旋翼数量大于六的无人飞行器。飞行器主体10的机身可由碳纤维材料制成，在满足较高使用强度和刚度的前提下，可大幅减轻机身的重量，从而降低飞行器主体10的动力需求以及提高飞行器主体10的机动性。当然，飞行器主体10的机身也可由塑料或者其他任意材料制成。多个桨臂(也可称为悬臂、旋翼臂、机翼、支撑杆等)对称分布在飞行器主体10的机身上，每一桨臂远离机身的一端设有桨叶组件(即旋翼组件)，且该桨叶组件包括安装在桨臂上的电机和连接在电机的输出轴(即旋翼轴)上的桨叶，每一片桨叶的旋转轴线均位于同一圆柱面上。遥控器20可结合现有的无人飞行器遥控装置，也可采用诸如智能手机、平板电脑等，或者现有遥控器与智能手机、平板电脑的组合。

本实施例中的飞行器主体10上设有验证码创建单元11、验证码显示单元12以及验证码校验单元13，相应地，遥控器20包括验证码输入单元21。上述验证码创建单元11和验证码校验单元13可由结合运行于飞行器主体10的主控芯片的软件实现，验证码显示单元12则可由装设到飞行器主体10的底部的LED、OLED灯组或微型的矩阵、显示屏等构成；验证码输入单元21可由遥控器20上的按键、触摸式图形用户界面或摄像头等构成。

验证码创建单元11用于以预定的时间间隔(该预定时间间隔可根据飞行器主体10的飞行速度、与遥控器20之间的距离等调整，例如飞行速度较快时时间间隔较短，飞行速度较慢时时间间隔较长；与遥控器20之间的距离较大时，该时间间隔较短，与遥控器20之间的距离较小时，该时间间隔较长)生成不同的验证码。在具体实现时，验证码创建单元11生成的验证码可由系统自带，也可以由操控人员自己定义。例如操控人员可以预选一定数目的验证码存储到飞行器主体10，作为该次飞行所用的验证码库(一般每次飞行可以选取2-16个验证码，优选4-6个，该验证码库同步存储到遥控器20)。特定时刻生成的验证码从该次飞行所选的验证码库中随机选取。操控人员或遥控器可以在视线范围内识别这些验证码，并输入到遥控器20传输到飞行器主体10。

特别地，上述验证码可以采用多种不同形式，具体可以为数字、字母、图案、灯光闪烁时长和/或颜色组合(包括多个同时显示的颜色、或不同颜色的显示顺序等)。

验证码显示单元12用于显示验证码创建单元创建的验证码。验证码显示单元12可以为LED、OLED灯组或微型的矩阵、显示屏等，且该验证码显示单元12安装在飞行器主体10的底部或侧面，从而便于地面操控人员观察到。

验证码输入单元21用于输入验证码，该输入的验证码通过遥控器20发送到飞行器主体10(可借助于遥控器20与飞行器主体10之间的无线通信方式)。上述验证码输入单元21也可通过输入按钮或触摸式图形用户界面实现验证码输入。不同的验证码可作为选项显示于遥控器20的图形用户界面，从而操控人员只需根据观察到的飞行器主体10上的验证码点选相应选项即可完成验证码输入操作。并且，操控人员可以将各个验证码与遥控器20上的各个按键一一对应，从而飞行器主体10随机显示验证码后，操控人员目测识别并通过在遥控器20上的对应按键快速输入该验证码。不同的按键也可以用不同的形式比如编号等方式，方便操控人员操作。例如飞行器主体10的验证码显示单元12显示的验证码为蓝绿灯交替快速闪烁时，可以按遥控器20上预先编制的与蓝绿灯交替快速闪烁对应的按键。

此外，验证码输入单元21具体可包括摄像头和图像识别子单元，其中图像识别子单元用于识别摄像头拍摄的飞行器主体10上的验证码显示单元12显示的验证码(静态图片或动态视频)，并将识别的验证码作为输入的验证码。上述摄像头和图像识别子单元的识别精度可调整到和人眼的识别精度类似，从而代替人眼识别。通过该方式，无需操控人员手动输入，即可实现验证码输入，使得操控人员无需改变操作习惯即可实现安全的无人飞行器操控。

验证码校验单元13用于在来自遥控器20的验证码与验证码显示单元12当前显示的验证码一致时使飞行器主体10继续执行当前动作。该验证码校验单元13确认接收的验证码错误，或在规定的时间内没有从遥控器20得到反馈的验证码，则可通过验证码显示单元12中断当前正在显示的验证码，并以短暂的显示一个特定的信号或者操控人员自定义的信号，比如闪烁红光，提醒操控人员输入准确的验证码，随后验证码显示单元12会继续显示验证码。

上述的无人飞行器安全控制系统中的飞行器主体10还可包括返航控制单元，用于在验证码校验单元13未接收到来自遥控器的验证码或接收的验证码与验证码显示单元当前显示的验证码不一致时，使飞行器主体10采取相应的安全措施，例如降落或返回遥控器所在位置，直到从遥控器20接收到正确的验证码。

上述无人飞行器安全控制系统通过在飞行器主体变换显示验证码，并在该验证码与来自遥控器的验证码一致时方可使飞行器主体继续飞行，从而避免飞行器主体脱离操控人员视线，保证飞行安全。

在使用上述无人飞行器安全控制系统时，在飞行器主体10飞行开始前，操控人员先在通过按键或利用蓝牙、Wi-Fi、无线电波等从智能手机、遥控器等控制设备输入和选定本次所用的验证码库(该验证码库存储在飞行器主体10)。运行验证码库后，飞行器主体10的验证码创建单元11随机从验证码库选取验证码，并产生对应的信号由验证码显示单元12显示。在视距内并且在飞行条件允许的情况下，操控人员能够识别验证码显示单元12显示的这些信号，并通过遥控器20输入对应的验证码，反馈到飞行器主体10。位于飞行器主体10的验证码校验单元13确认该验证码与验证码显示单元12当前显示的验证码是否一致。如果一致，则飞行器主体10继续飞行一段时间，该时间可以根据飞行器主体10的速度，以及距离加以调整。如果验证码不正确，飞行器主体10可以继续显示该验证码对应信号，或显示提醒输入的信号后，继续显示验证码信号。提醒信号可以根据提醒次数或距离本次提醒已经经过的时间而不同。继续显示的验证码可以使用原来的，也可以重新选取，以防原来的验证码在该条件下的不易识别。

上述飞行器主体10和遥控器20可以选配验证码同步功能，该功能把正在运行的验证码同步到遥控器20的对应按键或触摸式图形用户界面上的对应图标上，使得其中的一个按键或图标310显示的信号与飞行器主体10上的信号类似或对应。从而操控人员可以直接按该键或图标进行确认。

遥控器20还可以配有验证码提醒单元，用于显示输入验证码的提醒信号，该提醒信号也可以在与遥控器20连接的智能手机、平板电脑等设备上显示，且该信号和飞行器主体10上的提醒信号类似。

如图3所示，本发明还提供一种无人飞行器安全控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤S31：飞行器主体以预定的时间间隔生成不同的验证码，并通过显示装置显示验证码。

特别地，飞行器主体和遥控器可分别包括相同的验证码库，且该验证码库包括多个验证码；该步骤中通过从验证码库随机选择验证码实现验证码生成；验证码具体可包括数字、字母、图案、灯光闪烁时长和/或颜色组合。

步骤S32：遥控器将输入的验证码发送到飞行器主体。

该步骤可借助摄像头实现验证码自动输入，例如首先遥控器通过摄像头拍摄飞行器主体的图像；然后遥控器识别摄像头拍摄的图像中的验证码，并将识别的验证码作为输入的验证码发送到飞行器主体。当然，该步骤也可通过遥控器接收按钮或触摸式图形用户界面实现验证码输入。

步骤S33：飞行器主体在来自遥控器的验证码与飞行器主体当前显示的验证码一致时继续执行当前动作。

在上述步骤S32之后还可包括：飞行器主体在未接收到来自遥控器的验证码或接收的验证码与当前显示的验证码不一致时，返回遥控器所在位置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种无人飞行器安全控制系统，包括飞行器主体和遥控器，其特征在于：所述飞行器主体上设有验证码创建单元、验证码显示单元以及验证码校验单元，所述遥控器包括验证码输入单元，其中：所述验证码创建单元，用于以预定的时间间隔生成不同的验证码；所述验证码显示单元，用于显示验证码创建单元创建的验证码；所述验证码输入单元，用于输入验证码，输入的验证码通过遥控器发送到飞行器主体；所述验证码校验单元，用于在来自遥控器的验证码与验证码显示单元当前显示的验证码一致时使飞行器主体继续执行当前动作。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器安全控制系统，其特征在于：所述验证码输入单元包括摄像头和图像识别子单元，所述图像识别子单元用于识别摄像头拍摄的飞行器主体上的验证码显示单元显示的验证码，并将识别的验证码作为输入的验证码；或者所述验证码输入单元通过输入按钮或触摸式图形用户界面实现验证码输入。

3.根据权利要求1或2所述的无人飞行器安全控制系统，其特征在于：所述飞行器主体和遥控器分别包括相同的验证码库，且该验证码库包括多个验证码；所述验证码创建单元通过从验证码库随机选择验证码实现验证码创建；所述验证码包括数字、字母、图案、灯光闪烁时长和/或颜色组合。

4.根据权利要求1或2所述的无人飞行器安全控制系统，其特征在于：所述飞行器主体还包括返航控制单元，用于在验证码校验单元未接收到来自遥控器的验证码或接收的验证码与验证码显示单元当前显示的验证码不一致时，使飞行器主体返回遥控器所在位置。

5.一种无人飞行器安全控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

（a）飞行器主体以预定的时间间隔生成不同的验证码，并通过显示装置显示所述验证码；

（b）遥控器将输入的验证码发送到飞行器主体；

（c）飞行器主体在来自遥控器的验证码与飞行器主体当前显示的验证码一致时继续执行当前动作。

6.根据权利要求5所述的无人飞行器安全控制方法，其特征在于：所述步骤（b）包括：

（b1）遥控器通过摄像头拍摄飞行器主体的图像；

（b2）遥控器识别摄像头拍摄的图像中的验证码，并将识别的验证码作为输入的验证码发送到飞行器主体；

或者，所述步骤（b）包括：遥控器接收按钮或触摸式图形用户界面输入的验证码。

7.根据权利要求5或6所述的无人飞行器安全控制方法，其特征在于：所述飞行器主体和遥控器分别包括相同的验证码库，且该验证码库包括多个验证码；所述步骤（a）通过从验证码库随机选择验证码实现验证码生成；所述验证码包括数字、字母、图案、灯光闪烁时长和/或颜色组合。

8.根据权利要求5或6所述的无人飞行器安全控制方法，其特征在于：所述步骤（b）之后包括：飞行器主体在未接收到来自遥控器的验证码或接收的验证码与当前显示的验证码不一致时，返回遥控器所在位置。

9.一种无人飞行器，其特征在于：包括验证码创建单元、验证码显示单元以及验证码校验单元，其中：所述验证码创建单元，用于以预定的时间间隔生成不同的验证码；所述验证码显示单元，用于显示验证码创建单元创建的验证码；所述验证码校验单元，用于在来自遥控器的验证码与验证码显示单元当前显示的验证码一致时使无人飞行器继续执行当前动作。