CN109903589A - 一种无人机监管调度控制平台系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机监管调度控制平台系统及其方法，包括主控云技术终端平台和安装于无人机上的处理芯片，主控云技术终端平台包括控制模块、均与控制模块相连的监管模块、数据存储传输模块、强制处理模块，所述处理芯片包括贴片式物联网卡、数据信息传输模块、强制控制模块，解决了无人机实名登记(电子证书)；无人机航线申请及飞行监管；作业无人机、非作业无人机管理；无人机管理调度控制中心的行业内四无难题，实现电子证书实名登记管理，并对飞行计划、航线等进行综合管理。并可建设无人机管理调度控制中心，实现调度大厅实时观察管辖范围内无人机情况管理。终端电子设备可与行业应用结合，实现数据双模报送的无人机作业管理。

Description

一种无人机监管调度控制平台系统及其方法

技术领域

本申请实施例涉及无人机技术领域，尤其涉及一种用于对无人机飞行管理控制的技术应用，具体为一种无人机监管调度控制平台系统及其方法。

背景技术

无人机作为一种航空飞行器，在使用空域的过程中，存在着飞行区域不明确、侵犯隐私、安全隐患等问题，为了保证公众的安全性，需要受到一定级别的监管。

目前，针对无人机的侦听和发现技术可以包括相控阵雷达，电子成像，声波检测和射频信号检测等，但这些技术尚未成熟，无法很好地用于发现小型无人机，而即使发现小型无人机，也无法提供无人机身份及地理位置等相关信息，同时这些技术都存在不稳定、作用距离短或准确性不高等缺点，具体可如下：1、相控阵雷达：由于小型无人机体积小、反射面小、雷达作用距离短，从而不易对目标是无人机或其他物体进行区分，误检测概率高。且相控阵雷达的使用体积大，加大了现场布置难度；2、电子成像：一是检测概率低，二是远距离检测需要大口径的镜头，三是较难分辨目标是无人机或飞行鸟类，热成像技术具有上述同样的问题；3、声波检测：相对其它技术来说，检测距离更短，同时受环境噪声的干扰大，尤其是当多架无人机同时出现时无法实现对单一目标的辨识；4、射频信号检测：由于无人机普遍采用ISM(Industrial Scientific Medical)频段信号，而使用此类频段的设备众多，且不同型号的无人机信号特征各异，从而难以从射频信号的特征中区检测出无人机信号，同时，无人机信号的破解难度大，且无人机信号在被破解之后，厂家可能会进行固件更新以修复无人机信号被破解的漏洞，易使得破解方法失效。

发明内容

为解决上述现有技术中无人机技术领域存在的不足和缺陷，申请人提供了一套便于在当前技术手段下实现的监管调度控制平台，旨在通过统一的备案制度，配合当下移动信号网络大范围覆盖的技术优势，通过保持接入网络，从而实现更加有效、稳定的监控管理，达到对无人机的有效监管。

具体的，本发明是这样实现的：一种无人机监管调度控制平台系统，包括主控云技术终端平台和安装于无人机上的处理芯片，其中：主控云技术终端平台包括控制模块、均与控制模块相连的监管模块、数据存储传输模块、强制处理模块，所述处理芯片包括贴片式物联网卡、数据信息传输模块、强制控制模块，

监管模块，用于接收无人机所发送的飞行数据信息判断无人机是否处于可飞行时段内、是否处于禁飞区域、是否出现违规航线飞行、获取无人机当前的飞行数据信息，得出是否处于正常状态信息并发送至控制模块，

控制模块，用于获取监管模块发送的是否处于正常状态信息并作出相应的控制指令回传至无人机：允许继续飞行指令、不允许飞行警告指令或强制处理指令；

数据存储传输模块，用于接收并存储无人机所发送的飞行数据信息，并能传输至监管模块、控制模块；

强制处理模块，用于将强制处理指令发送至指定无人机，使该指定无人机进入强制控制状态，切断该指定无人机和其操作者的联系控制，使其自动返航或降落停机；

贴片式物联网卡，单一对应并安装于某一台无人机上，用于作为该无人机的识别登记用编码，并能够基于移动信号网络通过数据信息传输模块接收、上传飞行数据信息，

数据信息传输模块，用于获取无人机自身的飞行数据信息并能存储、发送、接收指令，强制控制模块，连接至数据信息传输模块，以及无人机的飞控系统，用于切断该指定无人机和其操作者的主动控制联系，使无人机进入强制控制状态使其自动返航或降落停机。

本发明的另一方面，提供了一种无人机监管调度控制方法，包括以下步骤：

S1、于使用无人机当日提前至少三天至当地无人机监管调度中心提出飞行申请及备案，获得批准后，将飞行备案信息录入主控云技术终端平台；

S2、无人机启动后，通过贴片式物联网卡向主控云技术终端平台发送飞行请求信息；

S3、主控云技术终端平台收到飞行请求信息后，与飞行备案信息比对，判断是否进行过飞行申请备案，若是，则判断当前时间是否处于可飞行时段范围内，若是，判断当前该无人机的定位信息是否没有处于禁飞区域内，若是，则发送允许继续飞行指令至该无人机，贴片式物联网卡收到允许继续飞行指令后反馈信号至无人机的飞控系统，无人机可以正常启动飞行；若以上判断出现任意一个为否，则发送不允许飞行警告指令至该无人机，贴片式物联网卡收到不允许飞行警告指令后反馈信号至至无人机的飞控系统，无人机无法启动正常飞行；

S4、当无人机起飞后，贴片式物联网卡通过移动网络信号接入网络并通过周围网络基站及相应算法获取无人机的当前定位信息，并发送至监管模块，当监管模块检测到该无人机的定位信息超出可飞行区域范围或偏离预定飞行航线时，由控制模块通过数据存储传输模块向该无人机发出强制处理指令；

S5、无人机的贴片式物联网卡接收到强制处理指令后，将其传输至强制控制模块，强制控制模块接入无人机的飞控系统，切断该指定无人机和其操作者的主动控制，使无人机进入强制控制状态，立即做出自动返航或降落停机的控制指令。

与传统的技术方案相比本发明的有益效果和技术优势在于，本发明的监管调度系统和方法，通过对商用无人机进行备案制和飞行申请制，提高对无人机的使用监管，形成数据网，且通过每一机一码的贴片式物联网卡，实现对每台无人机的定点定向监管控制，并具备实时的飞行轨迹上传功能，随时向监管部门及本监控控制平台报告自己的飞行位置和状态。这样即便城市中有很多无人机执行商业任务，管理者也能清楚地了解它们的即时情况，一旦出现突发事件也可以快速反应。现在主流的无人机基本都自带导航控制系统，甚至可以在指定的空域中自主飞行，通过制定的允许无人机飞行的空域地理信息数据库实现监控定位比对，一旦无人机飞到禁飞区边缘，其飞控系统就自动强制飞行器转向离开，返航或自动迫降，这样就可以避免操作员有意无意使无人机入侵禁飞区的情况了。未来无人机监管部门还可以通过本发明成立大数据中心，像民航空管部门一样监控城市上空各种无人机的一举一动，并可建设无人机管理调度控制中心，实现调度大厅实时观察管辖范围内无人机情况管理。终端电子设备可与行业应用结合，实现数据双模报送(既报送到监管部门、又报送行业内部管理)，实现行业无人机作业管理。发现有异常情况时监管中心可以直接命令特定区域的无人机自动降落在指定位置，或者向操作员发出管理警报，提高了对无人机的监管控制力度，有效保障了无人机的使用和飞行安全防患。实现飞行航线规划，可导入导出航线信息，与飞控系统进行数据对接。终端物联网电子设备，需采集经纬坐标、海拔信息。也可以根据特殊含义应用，增设例如温度、湿度、红外线热源采集满足各应用单位的实际需求。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1：一种无人机监管调度控制平台系统，包括主控云技术终端平台和安装于无人机上的处理芯片，其中：主控云技术终端平台包括控制模块、均与控制模块相连的监管模块、数据存储传输模块、强制处理模块，所述处理芯片包括贴片式物联网卡、数据信息传输模块、强制控制模块，

监管模块，用于接收无人机所发送的飞行数据信息判断无人机是否处于可飞行时段内、是否处于禁飞区域、是否出现违规航线飞行、获取无人机当前的飞行数据信息，得出是否处于正常状态信息并发送至控制模块，飞行时段，具体为某些节假日或具有特殊活动的当天，由当地的监管部门制定是否可以使用无人机的日程时段信息表，并导入系统，除可飞行的时段外均为不可以飞行的时段，由当地监管部门制定划分禁飞区域，但处于该区域内，无人机无法使用的区域范围；无人机飞行申请和备案，还包括有飞行路径即飞行航线，例如某条飞行航线需要经过两侧为禁飞区域的路径，一旦偏于该路径，有可能飞入禁飞区域的航线，即为违规航线；飞行数据信息包括无人机的开机时间、开机后的定位信息、无人机的唯一编号码、无人机飞行后的高度信息、无人机飞行的航向信息、无人机的飞行速度信息，监管平台通过无人机的唯一编号码对无人机进行识别，并在系统数据内对该无人机进行数据采集监控；

控制模块用于获取监管模块发送的是否处于正常状态信息并作出相应的控制指令回传至无人机：允许继续飞行指令、不允许飞行警告指令或强制处理指令；当无人机回传的飞行数据信息中出现至少一条为违规信息，例如无人机飞行后的高度信息超过备案所限定的高度时，或者无人机飞行的实际航线与备案登记中所记载的航向信息不相符时，视为不正常状态，控制模块将不正常状态信息作出控制指令，并发送至无人机；数据存储传输模块，用于接收并存储无人机所发送的飞行数据信息，并能传输至监管模块、控制模块；强制处理模块，用于将强制处理指令发送至指定无人机，使该指定无人机进入强制控制状态，切断该指定无人机和其操作者的联系控制，使其自动返航或降落停机；

贴片式物联网卡，单一对应并安装于某一台无人机上，用于作为该无人机的识别登记用编码，并能够基于移动信号网络通过数据信息传输模块接收、上传飞行数据信息，数据信息传输模块，用于获取无人机自身的飞行数据信息并能存储、发送、接收指令，强制控制模块，连接至数据信息传输模块，以及无人机的飞控系统，用于切断该指定无人机和其操作者的主动控制联系，使无人机进入强制控制状态使其自动返航或降落停机。定位信息由贴片式物联网卡通过移动信号网络基信号基站利用基站定位法获得，定位信息的传输为连续性传输或间歇式传输。无人机的唯一编号码为每部无人机经过实名登记后签发的电子证书相应的编号码，所述编号码通过二维码图像或电子证书模式记载或识别。无人机的唯一编号码为每部无人机经过实名登记后签发的电子证书相应的编号码，所述编号码通过二维码图像或电子证书模式记载或识别。飞行数据信息通过数据信息传输模块对主控云技术终端平台发送的同时也像监管部门报送。

实施例2：

一种无人机监管调度控制方法，包括以下步骤：

S1、于使用无人机当日提前至少三天至当地无人机监管调度中心提出飞行申请及备案，获得批准后，将飞行备案信息录入主控云技术终端平台；

S2、无人机启动后，通过贴片式物联网卡向主控云技术终端平台发送飞行请求信息；

S3、主控云技术终端平台收到飞行请求信息后，与飞行备案信息比对，判断是否进行过飞行申请备案，若是，则判断当前时间是否处于可飞行时段范围内，若是，判断当前该无人机的定位信息是否没有处于禁飞区域内，若是，则发送允许继续飞行指令至该无人机，贴片式物联网卡收到允许继续飞行指令后反馈信号至无人机的飞控系统，无人机可以正常启动飞行；若以上判断出现任意一个为否，则发送不允许飞行警告指令至该无人机，贴片式物联网卡收到不允许飞行警告指令后反馈信号至至无人机的飞控系统，无人机无法启动正常飞行。

S4、当无人机起飞后，贴片式物联网卡通过移动网络信号接入网络并通过周围网络基站及相应算法获取无人机的当前定位信息，并发送至监管模块，当监管模块检测到该无人机的定位信息超出可飞行区域范围或偏离预定飞行航线时，由控制模块通过数据存储传输模块向该无人机发出强制处理指令；

S5、无人机的贴片式物联网卡接收到强制处理指令后，将其传输至强制控制模块，强制控制模块接入无人机的飞控系统，切断该指定无人机和其操作者的主动控制，使无人机进入强制控制状态，立即做出自动返航或降落停机的控制指令；

其中：当无人机超出移动信号覆盖范围后，强制控制模块检测到无人机处于断网状态，强制控制模块基于断网前最后的定位信息进行离线判断，判断无人机是否处于禁飞区域附件，若其附近3km内具有禁飞区域，则立即由强制控制模块控制飞控系统做出返航控制指令，若附近3km内没有禁飞区域，则暂不控制飞控系统做出返航控制指令，当无人机再次连入网络后，及时更新飞行状态信息并发送至监管控制模块；若无人机处于断网状态超过5分钟，则立即由强制控制模块控制飞控系统做出返航或立即迫降的控制指令。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种无人机监管调度控制平台系统，其特征在于，包括主控云技术终端平台和安装于无人机上的处理芯片，其中：主控云技术终端平台包括控制模块、均与控制模块相连的监管模块、数据存储传输模块、强制处理模块，所述处理芯片包括贴片式物联网卡、数据信息传输模块、强制控制模块，

监管模块，用于接收无人机所发送的飞行数据信息判断无人机是否处于可飞行时段内、是否处于禁飞区域、是否出现违规航线飞行、获取无人机当前的飞行数据信息，得出是否处于正常状态信息并发送至控制模块，

控制模块，用于获取监管模块发送的是否处于正常状态信息并作出相应的控制指令回传至无人机：允许继续飞行指令、不允许飞行警告指令或强制处理指令；

数据存储传输模块，用于接收并存储无人机所发送的飞行数据信息，并能传输至监管模块、控制模块；

强制处理模块，用于将强制处理指令发送至指定无人机，使该指定无人机进入强制控制状态，切断该指定无人机和其操作者的联系控制，使其自动返航或降落停机；

贴片式物联网卡，单一对应并安装于某一台无人机上，用于作为该无人机的识别登记用编码，并能够基于移动信号网络通过数据信息传输模块接收、上传飞行数据信息，

数据信息传输模块，用于获取无人机自身的飞行数据信息并能存储、发送、接收指令，

强制控制模块，连接至数据信息传输模块，以及无人机的飞控系统，用于切断该指定无人机和其操作者的主动控制联系，使无人机进入强制控制状态使其自动返航或降落停机。

2.根据权利要求1所述的一种无人机监管调度控制平台系统，其特征在于，所述飞行数据信息包括无人机的开机时间、开机后的定位信息、无人机的唯一编号码、无人机飞行后的高度信息、无人机飞行的航向信息、无人机的飞行速度信息。

3.根据权利要求2所述的一种无人机监管调度控制平台系统，其特征在于，所述定位信息由贴片式物联网卡通过移动信号网络基信号基站利用基站定位法获得，定位信息的传输为连续性传输或间歇式传输。

4.根据权利要求2所述的一种无人机监管调度控制平台系统，其特征在于，所述无人机的唯一编号码为每部无人机经过实名登记后签发的电子证书相应的编号码，所述编号码通过二维码图像或电子证书模式记载或识别。

5.根据权利要求2所述的一种无人机监管调度控制平台系统，其特征在于，所述飞行数据信息通过数据信息传输模块对主控云技术终端平台发送的同时也像监管部门报送。

6.一种基于如权利要求1～5任意一项所述的无人机监管调度控制平台系统的无人机监管调度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、于使用无人机当日提前至少三天至当地无人机监管调度中心提出飞行申请及备案，获得批准后，将飞行备案信息录入主控云技术终端平台；

S2、无人机启动后，通过贴片式物联网卡向主控云技术终端平台发送飞行请求信息；

S3、主控云技术终端平台收到飞行请求信息后，与飞行备案信息比对，判断是否进行过飞行申请备案，若是，则判断当前时间是否处于可飞行时段范围内，若是，判断当前该无人机的定位信息是否没有处于禁飞区域内，若是，则发送允许继续飞行指令至该无人机，贴片式物联网卡收到允许继续飞行指令后反馈信号至无人机的飞控系统，无人机可以正常启动飞行；若以上判断出现任意一个为否，则发送不允许飞行警告指令至该无人机，贴片式物联网卡收到不允许飞行警告指令后反馈信号至至无人机的飞控系统，无人机无法启动正常飞行。

7.根据权利要求6所述的无人机监管调度控制方法，其特征在于，还包括步骤：

S4、当无人机起飞后，贴片式物联网卡通过移动网络信号接入网络并通过周围网络基站及相应算法获取无人机的当前定位信息，并发送至监管模块，当监管模块检测到该无人机的定位信息超出可飞行区域范围或偏离预定飞行航线时，由控制模块通过数据存储传输模块向该无人机发出强制处理指令；

S5、无人机的贴片式物联网卡接收到强制处理指令后，将其传输至强制控制模块，强制控制模块接入无人机的飞控系统，切断该指定无人机和其操作者的主动控制，使无人机进入强制控制状态，立即做出自动返航或降落停机的控制指令。

8.根据权利要求6所述的无人机监管调度控制方法，其特征在于，还包括步骤：

S6、当无人机超出移动信号覆盖范围后，强制控制模块检测到无人机处于断网状态，强制控制模块基于断网前最后的定位信息进行离线判断，判断无人机是否处于禁飞区域附件，若其附近3km内具有禁飞区域，则立即由强制控制模块控制飞控系统做出返航控制指令，若附近3km内没有禁飞区域，则暂不控制飞控系统做出返航控制指令，当无人机再次连入网络后，及时更新飞行状态信息并发送至监管控制模块；若无人机处于断网状态超过5分钟，则立即由强制控制模块控制飞控系统做出返航或立即迫降的控制指令。