CN107134175A - 无人机监管系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机监管系统，其包括监测装置，以持续监测并判断无人机是否偏离预定航线；无人机，在服务器监管下按照飞行计划沿航线有序运行，所述无人机带有作为令牌的RFID标签,其中该标签内设有合法飞行的无人机的身份识别信息；验证无人机，其带有RFID标签读写装置，以读取无人机的RFID标签的信息；以及服务器，与所述的监测装置和验证无人机通信，以判断所述的无人机是否为合法飞行的无人机，再根据判断结果命令该无人机修正路线或者进行非法无人机的紧急处理。采用本发明的系统可以随时验证特定无人机的身份，并接管其飞行控制权限，并在验证失败时，对其进行抓捕，消除空域安全隐患。

Description

无人机监管系统

技术领域

本发明涉及无人机监管领域。具体而言，本发明涉及利用RFID标签作为身份令牌，以识别查证偏离航线的异常无人机，并对非法无人机定位预警的无人机监管系统。

背景技术

随着RFID标签识别技术的发展，利用RFID标签在各领域进行身份识别，已经变成广泛应用的成熟技术方案。

而由于集成电路小型化技术的发展，目前GPS定位单元和GPRS等通信单元可以集成在较小的通信定位模块中，而这类技术已经广泛应用在无人机上，用于实现对无人机的定位以及无人机和操作人员的通信。

利用雷达对低空小型目标进行识别定位，是当前较为成熟的技术；而利用双目摄像头对特定目标进行识别定位，也可以在公开的专利申请中检索到案例。

消费无人机的快速普及，造成非法无人机干扰净空区域的事例频繁发生。随着无人机技术的快速进步，无人机进入物流运输领域已经成为未来的趋势。而随着无人机实现商用物流领域的规模化运行，无人机航线的安全保障将成为该领域亟待解决的问题。

在对非法无人机发现和定位方面，目前的图像识别技术和利用摄像头进行实体定位的技术已经比较成熟。例如申请号为2013105894453的中国专利公开了一种利用双摄像头对实体目标定位的方法，其利用一对近距离普通摄像头对定位对象进行被动式定位，不需要被定位的实体携带或配置任何设备，也不需要被定位实体主动要求定位。

在利用无人机抓捕目标方面，申请号为201620975716.8的中国专利公开了一种无人机载网枪，可用于抓捕目标。

而针对无人机干扰净空区域的问题，申请号为201610339582.5 的中国专利公开了一种便携式反无人机步枪，以仿真卫星信号导航诱骗的方式，使得无人机无法进入安保区域。但是此种技术从地面压制干扰空中的异常无人机，操作人员部署到异常无人机事件现场需要一定时间，这难以满足快节奏的无人机监管需求。

在无人机安全防护方面，申请号为201610464631.8 的中国专利公开了一种无人机降落伞气动开伞系统，该系统设计用于提高开启无人机配备的降落伞的成功率和可靠性。

为此，迫切需要一种无人机监管系统，利用RFID电子标签作为无人机的身份令牌，通过摄像头和雷达发现偏离航线的异常无人机，使用验证无人机识别偏离航线的无人机，对其超越控制以修正航线确保飞行安全；并对非法无人机定位抓捕的无人机监管系统。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种能够识别偏离航线的无人机，并对非法无人机定位预警的无人机监管系统。

本发明具体采用如下的技术方案:

无人机安全飞行监管系统，所述的系统包括:

监测装置，设在预先规划的航线上，以持续监测并判断无人机是否偏离预定航线，并在服务器的控制下将获取的偏离航线的无人机的信息发送到服务器；

无人机，在服务器监管下按照飞行计划沿航线有序运行，所述无人机带有作为令牌的RFID标签,其中该标签内设有合法飞行的无人机的身份识别信息；

验证无人机，其带有RFID标签读写装置，以读取无人机的RFID标签的信息；以及

服务器，与所述的监测装置和验证无人机通信，当所述服务器收到所述监测装置发送的无人机的信息后，所述服务器根据该信息计算得到不在航线上的无人机的准确位置，并向所述验证无人机发出命令，以使所述验证无人机靠近所述的无人机进行RFID标签的验证，并判断所述的无人机是否为合法飞行的无人机，再根据判断结果命令该无人机修正路线或者进行非法无人机的紧急处理。

在本发明的一个实施例中，服务器为无人机预先规划以坐标标记的航线，并为其安排飞行计划，无人机在服务器监管下按照飞行计划借助GPS定位沿航线有序运行，并且无人机借助其带有的通信定位模块和服务器保持通信。

在本发明的一个实施例中，所述的验证无人机带有RFID标签读写装置，以验证无人机的RFID标签令牌，进一步，所述的验证无人机还带有双目定位摄像头，能够对验证目标进行图像识别和定位。

本发明的另一个特征在于，所述的服务器和验证无人机持续通信，以监视遥控验证无人机的工作。

在本发明的一个实施例中，所述的监测装置为高清摄像头，部署在航线所在区域的适宜位置，持续监视搜索航线范围内的飞行的无人机，包含合法无人机和可能的非法无人机，服务器持续从多个监测装置获得数据；进一步，服务器分析画面图像中近似无人机外形的物体，当判断为近似无人机外形时，服务器根据监测装置提供的数据并由三角定位法得出该异常无人机的位置，并派出验证无人机前往异常无人机位置查证。

在本发明的另一个更优的实施例中，所述的监测装置还带有定位装置，且所述的定位装置为波束适宜的雷达设备，用于监视航线范围内的无人机。

在本发明的一个更优的实施例中，所述的监测装置带有判断单元，能够判断分析无人机是否处在航线内，并接受服务器的控制向其发送异常无人机的信息。

在本发明的一个典型的实施例中，所述的无人机带有飞行控制单元，且其带有的RFID标签令牌内记录有其唯一的身份识别编号、唯一的超越指令编码以及该无人机飞行控制单元的通信频段信息。

本发明的验证无人机根据服务器指令到达异常无人机所在区域，对异常无人机进行验证的方法为：靠近读取无人机带有的RFID标签令牌，以根据唯一的超越指令编码在相应的通信频段和无人机的飞行控制单元建立通信，在必要时接管带有RFID标签令牌的无人机的控制权限命令其改变飞行路线。

在本发明的一个更优的实施例中，所述的验证无人机命令无人机变更的航线基于空域安全的需求，或者根据服务器指令的其他优选目的。

当本发明的验证无人机对异常无人机的令牌验证失败时，本发明的验证无人机可对异常无人机进行抓捕。

在本发明的一个更优的实施例中，本发明的验证无人机利用双目定位摄像头对异常无人机进行识别和定位，以判断异常无人机和自身的位置关系。

进一步，本发明的验证无人机带有机载网枪，能够发射抓捕网，利用抓捕网缠绕异常无人机将其捕获，所述的抓捕网和验证无人机之间以缆绳相连接，异常无人机被抓捕网缠绕后将失去飞行能力，验证无人机通过缆绳悬吊被抓捕网缠绕的异常无人机飞回服务器指定的安全区域。

进一步，在本发明的一个更优的实施例中，本发明的验证无人机还带有降落伞，对异常无人机抓捕并悬吊其飞回安全区域时，如异常无人机的重量超过验证无人机的最大悬吊负荷，导致验证无人机无法安全飞行可能坠落时，验证无人机将停转所有电机，并随之打开降落伞，以减缓着陆的冲击，并减少对地面物体的撞击损害。降落伞将依次悬吊验证无人机以及被其以缆绳悬吊的异常无人机安全降落。

在本发明的一个更优的实施例中，所述的验证无人机带有机载通信定位模块，其判断自身无法飞行的依据包括：从机载通信定位单元提供的高度信息显示的自身突然猛烈的坠落、机载通信定位单元提供的位置轨迹显示自身飞行姿态与控制指令不吻合以及其他显示本机处于或趋于失控的征兆。

【附图说明】

以下结合附图对本发明作详细的说明，以更清楚地理解本发明的技术方案，其中：

图1所示为本发明的无人机监管系统的结构框图；

图2所示为本发明的无人机监管系统的合法（异常）无人机的示意图；

图3所示为本发明的验证无人机的结构框图；

图4所示为本发明的验证无人机带有机载网枪的示意图；

图5所示为本发明的验证无人机抓捕悬吊无人机的示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明的具有气象预警功能的无人机监管系统做详细的说明:

如图1所示，监测装置20，设在预先规划的航线上，以持续监测并判断无人机40是否偏离预定航线，并在服务器30的控制下将获取的偏离航线的无人机的信息发送到服务器；

结合图1和图2所示，无人机40，在服务器30监管下按照飞行计划沿航线有序运行，所述无人机40带有作为令牌的RFID标签42,其中该标签内设有合法飞行的无人机的身份识别信息；

如图3所示，验证无人机10，其带有RFID标签读写装置11，以读取无人机40的RFID标签的信息；以及

如图1所示，服务器30，与所述的监测装置20和验证无人机10通信，当所述服务器30收到所述监测装置20发送的无人机的信息后，所述服务器30根据该信息计算得到不在航线上的无人机40的准确位置，并向所述验证无人机10发出命令，以使所述验证无人机10靠近所述的无人机40进行RFID标签的验证，并判断所述的无人机40是否为合法飞行的无人机，再根据判断结果命令该无人机修正路线或者进行非法无人机的紧急处理。

在本发明的一个实施例中，服务器30为无人机40预先规划以坐标标记的航线，并为其安排飞行计划，无人机40在服务器30监管下按照飞行计划借助GPS定位沿航线有序运行。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，所述的验证无人机10带有RFID标签读写装置11，以验证无人机40的RFID标签令牌；带有双目定位摄像头12，能够对目标进行图像识别和定位；带有机载通信定位模块13，以获得自身位置并和服务器30保持通信。

本发明的另一个特征在于，所述的服务器30和验证无人机10持续通信，以监视遥控验证无人机的工作。

如图1所示，在本发明的一个更优的实施例中，所述的监测装置10为高清摄像头，部署在航线所在区域的适宜位置，持续监视搜索航线范围内的飞行的无人机40，包含合法无人机和可能的非法无人机，服务器30持续从多个监测装置10获得数据；进一步，服务器30分析画面图像中近似无人机外形的物体，当判断为近似无人机外形时，服务器30根据监测装置10提供的数据并由三角定位法得出该异常无人机40的位置，并派出验证无人机10前往异常无人机40的位置查证。

在本发明的另一个更优的实施例中，所述的监测装置10还带有定位装置，且所述的定位装置为波束适宜的雷达设备，用于监视航线范围内的无人机。

如图2所示，在本发明的一个典型的实施例中，所述的无人机40带有飞行控制单元43，且其带有的RFID标签令牌42内记录有其唯一的身份识别编号、唯一的超越指令编码以及该无人机飞行控制单元43的通信频段信息，同时无人机40还带有通信定位模块41用于获取自身的位置信息并和服务器30保持通信。

如图1所示，当本发明的验证无人机10根据服务器30指令达到异常无人机40所在区域，并对异常无人机40进行验证的方法为：靠近读取无人机40带有的RFID标签令牌42，以根据唯一的超越指令编码在相应的通信频段和无人机40的飞行控制单元43建立通信，在必要时接管带有RFID标签令牌的无人机40的控制权限命令其改变飞行路线。

在本发明的一个更优的实施例中，所述的验证无人机10命令无人机40变更的航线基于空域安全的需求，或者根据服务器30指令的其他优选目的。

结合图1、图4和图5所示，当本发明的验证无人机10对异常无人机40的令牌验证失败时，本发明的验证无人机10可对异常无人机40进行抓捕。具体步骤为：

本发明的验证无人机10利用双目定位摄像头（图未示）对异常无人机40进行识别和定位，以判断异常无人机40和自身的位置关系。

进一步，如图5所示，本发明的验证无人机10带有机载网枪，能够发射抓捕网14，利用抓捕网14缠绕异常无人机40将其捕获，所述的抓捕网14和验证无人机10之间以缆绳相连接，异常无人机40被抓捕网14缠绕后将失去飞行能力，验证无人机10通过缆绳悬吊被抓捕网缠绕的异常无人机40飞回服务器30指定的安全区域。

进一步，在本发明的一个更优的实施例中，本发明的验证无人机10还带有降落伞（图未示），对异常无人机40抓捕并悬吊其飞回安全区域时，如异常无人机40的重量超过验证无人机的最大悬吊负荷，导致验证无人机10无法安全飞行可能坠落时，验证无人机10将停转所有电机，并随之打开降落伞，以减缓着陆的冲击，并减少对地面物体的撞击损害。降落伞将依次悬吊验证无人机以及被其以缆绳悬吊的异常无人机安全降落。

在本发明的一个更优的实施例中，所述的验证无人机10带有机载通信定位模块13，其判断自身无法飞行的依据包括：从机载通信定位单元提供的高度信息显示的自身突然猛烈的坠落、机载通信定位单元提供的位置轨迹显示自身飞行姿态与控制指令不吻合以及其他显示本机处于或趋于失控的征兆。

在本发明运行于更严格的监管标准下时，本发明的验证无人机10对异常无人机40抓捕失败时，服务器30命令验证无人机10以碰撞的方式撞击异常无人机40，以使其失稳坠落。

以上所揭露的仅为本发明的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利要求的范围。任何人在本发明的权利要求的精神和原则之内所作的任何的等同变化和改变，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.无人机监管系统，其特征在于，所述的系统包括:

监测装置，设在预先规划的航线上，以持续监测并判断无人机是否偏离预定航线，并在服务器的控制下将获取的偏离航线的无人机的信息发送到服务器；

无人机，在服务器监管下按照飞行计划沿航线有序运行，所述无人机带有作为令牌的RFID标签,其中该标签内设有合法飞行的无人机的身份识别信息；

验证无人机，其带有RFID标签读写装置，以读取无人机的RFID标签的信息；以及

服务器，与所述的监测装置和验证无人机通信，当所述服务器收到所述监测装置发送的无人机的信息后，所述服务器根据该信息计算得到不在航线上的无人机的准确位置，并向所述验证无人机发出命令，以使所述验证无人机靠近所述的无人机进行RFID标签的验证，并判断所述的无人机是否为合法飞行的无人机，再根据判断结果命令该无人机修正路线或者进行非法无人机的紧急处理。

2.根据权利要求1所述的无人机安全飞行监管系统，其特征在于，所述的监测装置包括摄像装置和定位装置，以持续获取无人机的图像信息和位置信息，并基于所述位置信息判断无人机是否偏离航线。

3.根据权利要求2所述的无人机安全飞行监管系统，其特征在于，所述服务器根据接收到的图像信息和位置信息，基于三角定位法计算得到所述无人机的准确位置。

4.根据权利要求1所述的无人机安全飞行监管系统，其特征在于，所述的RFID标签内记录有无人机唯一的身份识别编号、唯一的超越指令编码以及该无人机飞行控制单元的通信频段信息。

5.根据权利要求4所述的无人机安全飞行监管系统，其特征在于，所述无人机的飞行控制单元，当所述验证无人机靠近读取无人机带有的RFID标签并判断该无人机合法时，所述验证无人读取所述的唯一的超越指令编码，并在所述的通信频段与该合法的无人机的飞行控制单元建立通信，以接管该无人机的控制权限，并令其改变飞行路线。

6.根据权利要求4所述的无人机安全飞行监管系统，其特征在于，当所述验证无人机靠近读取无人机带有的RFID标签并判断该无人机为非法无人机时，所述验证无人机将以抓捕网对该异常的无人机进行抓捕操作。

7.根据权利要求4所述的无人机安全飞行监管系统，其特征在于，所述的验证无人机带有降落伞，当被抓捕的异常无人机超出其载荷而导致验证无人机失控时，所述验证无人机将开启降落伞以实现安全落地。

8.根据权利要求1所述的无人机安全飞行监管系统，其特征在于，所述的验证无人机带有双目定位摄像装置，以对验证目标进行图像识别和定位，并判断待验证的无人机与该验证无人机的位置关系。

9.根据权利要求1所述的无人机安全飞行监管系统，其特征在于，所述的监测装置的摄像装置为高清摄像头。

10.根据权利要求8所述的无人机安全飞行监管系统，其特征在于，所述的双目定位摄像装置为带有GPS定位装置的高清摄像头。