CN109061690A - 一种基于伪卫星的无人机管制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于伪卫星的无人机管制方法，包括以下步骤：S1、对管控区域进行区域划分，并配置伪卫星信号发射端；S2、对划分的区域进行分组，并作出映射点；S3、设置伪卫星系统和真实卫星的信息同步，并发射伪卫星信号；S4、将映射点设定为各个划分区域伪卫星的预设定位坐标；S5、调整伪卫星的发射功率，使其信号强度高于真是卫星信号；S6、当无人机从管控区域外进入管控区域临界段时，定位模块的定位坐标由其实际坐标变化为伪卫星的预设定位坐标；S7、根据定位坐标的变化点，无人机实时调整路径，飞离管控区域，实现无人机的管制。该方法所需硬件成本低，同时能够实现自动的对无人机进行拦截，具备自动化、时效性高的特点。

Description

一种基于伪卫星的无人机管制方法

技术领域

本发明属于无人机管控技术领域，具体涉及一种基于伪卫星的无人机管制方法。

背景技术

无人机即无人驾驶飞行器，利用无线电遥控设备操控无人机飞行。近年来，无人机技术发展迅速，通过无人机的技术支持，使相关部门的工作事半功倍。随着信息技术的推动，无人机与新兴信息技术产业密切关联。无人机作为一种空中传感器节点，能够发挥其灵动和便捷的特性，在测绘、运输和个人消费等多个领域起到重要作用。

无人机可灵活地到达人类无法到达的区域，获取机密信息，危害公众安全。然后，无人机的管制却存在一定的漏洞，现有的基于雷达的无人机防空探测系统，抗干扰性较差；并且对于广袤天域而言，无人机体积小、与天空背景的对比度低、且背景复杂多变，基于雷达的无人机探测系统在检测过程易产生大量的虚警，检测准确度较低；并且雷达造价昂贵，检测成本极高。不法分子或者不知情人员在禁区飞行无人机，无人机的管制无人机法人管制一方面需要相关法律进行管制，禁飞区域对无人机的自助拦截也是需要重点研究的课题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的基于伪卫星的无人机管制方法解决了目前无人机管制系统中难以实现自助拦截的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于伪卫星的无人机管制方法，包括以下步骤：

S1、对管控区域进行区域划分，并在每个区域配置一套伪卫星信号发射端；

S2、对划分的区域进行分组，作每个划分区域中心相对于临界段的映射点；

其中，将两个方向相对的区域分为一组；

所述临界段为各个区域中管控区域和非管控区域的交界处；

S3、在管理中心中进行设置，使伪卫星系统和真实卫星的信息同步，并向管控区域外部发射伪卫星信号；

其中，伪卫星包括管理中心和信号发射端；

S4、将映射点设定为各个划分区域伪卫星的预设定位坐标；

S5、调整伪卫星的发射功率，使其信号强度高于真实卫星信号的强度；

S6、判断无人机是否进入临界段，若是则将无人机定位模块的定位坐标由其实际坐标变化为伪卫星的预设定位坐标，并进入步骤S7，否则进入步骤S8；

S7、根据定位坐标的变化点，采用无人机内部导航模块根据定位模块输出的定位坐标实时调整路径，飞离管控区域，实现无人机的管制；

S8、根据定位模块输出的定位坐标，进行飞行。

进一步地，所述步骤S1中区域划分的方法具体为：

根据管控区域的实际地形，结合所使用的卫星的发射天线的方向角和无人机的飞入方向对管控区域进行划分，并在划分后的每个区域配置一套伪卫星发射端。

进一步地，所述步骤S3中同步的信息包括导航电文信息和时间信息；

其方法具体为：

S31、通过管理中心接收真实卫星信号，并将真实卫星信号的PRN号和导航电文播发到伪卫星信号发射端，完成伪卫星与真实卫星导航电文信息同步；

S32、通过管理中心解析真实信号的1PPS信息，通过1PPS完成伪卫星与真实卫星信号的时间信息同步；

S33、通过伪卫星的卫星模拟技术，模拟真实卫星，并向管控区域外部发射伪卫星信号。

进一步地，所述管控区域的各个方向上分别至少有一个伪卫星信号发射端。

进一步地，所述步骤S4中的预设定位坐标的设定方式为：

根据管控区域的划分分组，将同一分组中的两个区域的映射点分别作为彼此伪卫星的预设定位坐标。

进一步地，所述步骤S6中：

当无人机从管控区域外靠近管控区域临界段时，无人机接收到伪卫星信号，伪卫星信号对真实卫星信号进行压制，其定位模块的定位坐标变化为伪卫星的预设定位点。

本发明的有益效果为：本发明提供的无人机管控方法，通过调整伪卫星预设的定位坐标，使得无人机在进入管控区前则原理管控区域，在管控区域的各个方向均播发伪卫星信号，最终形成无人机，对管控区域进行包括，该方法所需硬件成本低，同时能够实现自动的对无人机进行拦截，具备自动化、时效性高的特点。

附图说明

图1为本发明提供的实施例中基于伪卫星的无人机管制方法流程图。

图2位本发明提供的实施例中伪卫星系统和真实卫星的信息同步实现流程图。

图3为本发明提供的实施例中管控区域示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，一种基于伪卫星的无人机管控方法，包括以下步骤：

S1、对管控区域进行区域划分，并在每个区域配置一套伪卫星信号发射端；

上述步骤S1中区域划分的方法具体为：

根据管控区域的实际地形，结合所使用的卫星的发射天线的方向角和无人机的飞入方向对管控区域进行划分，并在划分后的每个区域配置一套伪卫星发射端。

S2、对划分的区域进行分组，作每个划分区域中心相对于临界段的映射点；

其中，将两个方向相对的区域分为一组；

所述临界段为各个区域中管控区域和非管控区域的交界处；

S3、在管理中心中进行设置，使伪卫星系统和真实卫星的信息同步，并向管控区域外部发射伪卫星信号；

其中，伪卫星包括管理中心和信号发射端；

如图2所示，上述步骤S3中同步的信息包括导航电文信息和时间信息；

其方法具体为：

S31、通过管理中心接收真实卫星信号，并将真实卫星信号的PRN号和导航电文播发到伪卫星信号发射端，完成伪卫星与真实卫星导航电文信息同步；

S32、通过管理中心解析真实信号的1PPS信息，通过1PPS完成伪卫星与真实卫星信号的时间信息同步；

S33、通过伪卫星的卫星模拟技术，模拟真实卫星，并向管控区域发射外部发射伪卫星信号。

上述管控区域的各个方向上分别至少有一个伪卫星信号发射端，根据实际的方向，可以调整伪卫星信号发射端的数目；

S4、将映射点设定为各个划分区域伪卫星的预设定位坐标；

上述步骤S4中的预设定位坐标的设定方式为：

根据管控区域的划分分组，将同一分组中的两个区域的映射点分别作为彼此伪卫星的预设定位坐标。

S5、调整伪卫星的发射功率，使其信号强度高于真实卫星信号的强度；

S6、判断无人机是否进入临界段，若是则将无人机定位模块的定位坐标由其实际坐标变化为伪卫星的预设定位坐标，并进入步骤S7，否则进入步骤S8；

S7、根据定位坐标的变化点，采用无人机内部导航模块根据定位模块输出的定位坐标实时调整路径，飞离管控区域，实现无人机的管制；

上述步骤S7中：

当无人机从管控区域外靠近管控区域临界段时，其定位模块受伪卫星信号影响，伪卫星信号对真实卫星信号进行压制，无人机接收到伪卫星信号，其定位模块的定位坐标变化为伪卫星的预设定位点。

S8、根据定位模块输出的定位坐标，进行飞行。

在本发明的一个实施例中，提供了便于理解该发明技术方案的案例：如图3所示，假设管控区域的俯视图的顶点依次为A、B、C和D的正方形，中心是M点。无人机由管控区域外的V点开始飞行，飞行目的地是管控中心内部的E点，无人机的预设路线由AB段进入管控区域，使用本发明提供的方法对无人机飞行进行管制：

A1、在无人机管控区域内，向管控区域外部播发伪卫星信号，该伪卫星信号与真实在轨卫星信号的时间信息和导航电文信息完全同步；

A2、调整伪卫星的预设定位坐标，做区域中心点相对于区域边界的镜像映射点，将镜像映射点作为反向边界上伪卫星信号的预设定位点；

以线段AB所在的方向为例，AB段的相对边界是CD段，该区域中心点M相对DC短的映射点为M1，其中M1的坐标(x₁,y₁,z₁)满足关系：

其他方向的映射点以此类推即可；

将M1作为该方向上所发射卫星信号的预设定位点；

通过调整伪卫星信号的天线的方向角，使得天线发射方向与AB段所在方向一致；

A3、调整伪卫星信号的功率，使其信号强度高于真实信号的强度；

A4、当无人机靠近区域边界点后，真实坐标是区域边界附近的点位。但是定位模块受伪卫星信号的影响，输出坐标是区域中心的镜像映射点；

无人机在进入临界段前，定位坐标与无人机的实际坐标一致；

无人机进入临界段后，由于伪卫星信号强度高于真实卫星信号，无人机定位模块的跟踪环短暂失锁后，锁定伪卫星信号；

无人机定位模块的定位坐标变化为区域中心的映射点M1；

A5、根据坐标变化无人机重新调整预设航路，变为由镜像映射点运动到预设目的地，此时无人机远离管控区域。

无人机导航模块初始规划路径沿向量方向；

无人机导航模块监测到定位坐标发生变化，变为M1点，自身重新规划路径，规划路径沿向量

无论无人机的目的地E在管控区域内的任意位置，存在关系：

即规划路径在远离管控区域的方向上存在正向投影，无人机掉头，飞离管控区域。

本发明的有益效果为：本发明提供的无人机管控方法，通过调整伪卫星预设的定位坐标，使得无人机在进入管控区前则原理管控区域，在管控区域的各个方向均播发伪卫星信号，最终形成无人机，对管控区域进行包括，该方法所需硬件成本低，同时能够实现自动的对无人机进行拦截，具备自动化、时效性高的特点。

Claims (6)

1.一种基于伪卫星的无人机管制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对管控区域进行区域划分，并在每个区域配置一套伪卫星信号发射端；

S2、对划分的区域进行分组，作每个划分区域中心相对于临界段的映射点；

其中，将两个方向相对的区域分为一组；

所述临界段为各个区域中管控区域和非管控区域的交界处；

S3、在管理中心中进行设置，使伪卫星系统和真实卫星的信息同步，并向管控区域外部发射伪卫星信号；

其中，伪卫星包括管理中心和信号发射端；

S4、将映射点设定为各个划分区域伪卫星的预设定位坐标；

S5、调整伪卫星的发射功率，使其信号强度高于真实卫星信号的强度；

S6、判断无人机是否进入临界段，若是则将无人机定位模块的定位坐标由其实际坐标变化为伪卫星的预设定位坐标，并进入步骤S7，否则进入步骤S8；

S7、根据定位坐标的变化点，采用无人机内部导航模块根据定位模块输出的定位坐标实时调整路径，飞离管控区域，实现无人机的管制；

S8、根据定位模块输出的定位坐标进行飞行。

2.根据权利要求1所述的基于伪卫星的无人机管制方法，其特征在于，所述步骤S1中区域划分的方法具体为：

根据管控区域的实际地形，结合所使用的卫星的发射天线的方向角和无人机的飞入方向对管控区域进行划分，并在划分后的每个区域配置一套伪卫星发射端。

3.根据权利要求1所述的基于伪卫星的无人机管制方法，其特征在于，所述步骤S3中同步的信息包括导航电文信息和时间信息；

其方法具体为：

S31、通过管理中心接收真实卫星信号，并将真实卫星信号的PRN号和导航电文播发到伪卫星信号发射端，完成伪卫星与真实卫星导航电文信息同步；

S32、通过管理中心解析真实信号的1PPS信息，通过1PPS完成伪卫星与真实卫星信号的时间信息同步；

S33、通过伪卫星的卫星模拟技术，模拟真实卫星，并向管控区域外部发射伪卫星信号。

4.根据权利要求3所述的基于伪卫星的无人机管制方法，其特征在于，所述管控区域的各个方向上分别至少有一个伪卫星信号发射端。

5.根据权利要求1所述的基于伪卫星的无人机管制方法，其特征在于，所述步骤S4中的预设定位坐标的设定方式为：

根据管控区域的划分分组，将同一分组中的两个区域的映射点分别作为彼此伪卫星的预设定位坐标。

6.根据权利要求1所述的基于伪卫星的无人机管制方法，其特征在于，所述步骤S6中：

当无人机从管控区域外靠近管控区域临界段时，无人机接收到伪卫星信号，伪卫星信号对真实卫星信号进行压制，其定位模块的定位坐标变化为伪卫星的预设定位点。