CN110310520A - 无人机自主充电坪的无线紫外光空中虚拟围栏方法 - Google Patents

Abstract

无人机自主充电坪的无线紫外光空中虚拟围栏方法，步骤为：1)5G基站通过部署在基站外围的传感器，对无人机进行信息确认，若不符合进入充电坪的要求，强制驱离；2)与5G基站信息确认进入的同时，无人机也收到部署在充电区域的紫外LED收发装置发出的信息，确认充电区域并辅助进入充电区域；3)当有飞行中的无人机靠近需要能源补充时，紫外LED收发装置进行位置确认，紫外LED收发装置进行交替发光扫描，确认无人机个数并分配停机充电坪；4)无人机将在紫外LED光源的指引下，飞至空闲停机坪充电；5)若充电区域已满，当无人机靠近时，紫外收发装置接收信号，并将接收到的信号传递给5G基站，重新指定；具有全天候抗干扰能力强的优点。

Description

无人机自主充电坪的无线紫外光空中虚拟围栏方法

技术领域

本发明属于低空无线紫外光通信方法技术领域，具体涉及无人机自主充电坪的无线紫外光空中虚拟围栏方法，用于通信基站与无线紫外光联合建立无人机停机充电坪的空中虚拟围栏。

背景技术

伴随着无人机产业的迅猛发展以及其带来的技术革新，无人机也广泛的应用于航拍、航测、巡检、农业、物流、安防等多个行业。由于其可操作性高，安全风险低，且机动性与灵活性强，因此可以适应不同的工作需求。

近年来，无人机自主作业虽然会给多个行业带来便利，但使无人机延长自主作业时间仍只有通过携带大容量电池的方法，携带大容量电池无疑会增加负荷，降低无人机作业的效率，没有从根本上解决问题。然而随着通信技术的不断发展，特别是5G技术不断有了突破式的发展，它所带来的技术创新也适用于其他行业。无人机领域也是一个方面，无人机通过5G通信基站实现充电已经开始实施。但是由于每个5G基站的停机充电坪的数量是有限的，如何避免无人机在寻找充电桩的途中发生的不必要能源损耗，已经对自主与非自主无人机身份的确认，以保证5G基站附近的空域没有多余无人机的干扰成为了当务之急。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供无人机自主充电坪的无线紫外光空中虚拟围栏方法，利用无线紫外光在空中对飞行无人机构建虚拟围栏，解决无人机在5G通信基站进行充电时，避免多无人机争抢充电桩，以及无人机与基站之间发生碰撞的情况，具有全天候抗干扰能力强的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：无人机自主充电坪的无线紫外光空中虚拟围栏方法，包括以下步骤：

步骤1，5G基站通过部署在基站外围的传感器构建成第一层电子围栏，对自主或非自主作业无人机进行信息确认，如果不符合进入充电坪的要求，则通过传感器通知控制中心将无人机进行强制驱离；

步骤2，与5G基站信息确认的进入的同时，无人机也会收到部署在充电区域的紫外LED收发装置发出的信息，对无人机进入充电区域进行确认并通过5G基站辅助无人机进入充电区域；

步骤3，当有飞行中的无人机进入充电范围区后，由基站中心的紫外收发装置，以及充电停机坪周围的紫外发射装置对其位置进行确认。部署在充电区域的中心的紫外LED收发装置进行交替发光扫描，确认需要充电的无人机个数并且分配充电坪；

步骤4，无人机将在紫外LED光源的指引下，飞行至空闲停机坪上方并由充电停机坪周围的紫外光源发出的信息，确认其准确降落在可充电区域并开始充电；

步骤5，如果该充电区域已满，当无人机靠近时，紫外收发装置接收信号，并将接收到的信号传递给5G基站，重新指定其他充电的区域；至此第二层虚拟围栏的构建完毕，整体虚拟围栏设置完毕。

所述的传感器采用邦纳公司的型号为Q20PRQ的传感器，接收器范围：12米；输入10-30伏直流电输出，提供防水、坚固、防护等级为IP67和NEMA6的外壳，实现可靠的检测。

本发明的有益效果是：

由于本发明采用的紫外光源是紫外LED发出，每个紫外LED采用的波长为200nm～280nm，典型的发光功率为0.3mW。将其按照经纬分布排列在一个半球上，构成一个双工半球形LED装置，每个节点都可独立收发信息并且可以得到对方节点的信息，获取方位并且计算距离，建立空中虚拟围栏，所以具有引导无人机降落在停机充电坪上的优点。所采用的外围传感器为邦纳公司的型号为Q20PRQ的传感器，接收器范围：12米；输入10-30伏直流电输出，提供防水、坚固、防护等级为IP67和NEMA6的外壳，实现可靠的检测。

由于本发明采用了光通信技术，采用了“日盲”紫外光(200nm-280nm)，所以具有全天候抗干扰能力强的优点，使其联合5G基站建立虚拟围栏，为无人机进行能源补给提供安全保障。

附图说明

图1为本发明的工作流程图。

图2为无人机自主充电坪空中虚拟围栏方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明是基于5G基站与紫外光联合建立虚拟围栏，识别和引导无人机进行充电。通过5G基站和传感器进行无人机识别，再用紫外LED发光装置进行后续的引导。所采用的紫外LED型号为UVTOP255型，峰值波长为255nm，典型的发光功率为0.3mW，最小光功率为0.13mW。将其按照经纬向均匀排布在半球表面LED，顶部安装全向接收器，构成双工半球形LED节点结构。在该节点中，每一个节点都可以独立发送消息。所需的外围传感器则为邦纳公司的型号为Q20PRQ的传感器，接收器范围：12米；输入10-30伏直流电输出，提供防水、坚固、防护等级为IP67和NEMA6的外壳，实现可靠的检测。

具体按照以下步骤实施：

参见图1，步骤1，通过部署在5G基站周围的传感器5组成第一层虚拟围栏，对进入的无人机进行信息确认，用此来分辨出是否存在非作业无人机误闯入充电空域的情况，并且通过5G基站将信息发至控制中心，对误入无人机实施驱离；

步骤2，在步骤1进行的同时，位于基站中心的紫外LED收发装置3也在向无人机发送信息进行位置信息的确认，辅助无人机飞向充电区域，如果接收到的无人机信号大于充电停机坪2的个数，则将信息通过5G基站发送至控制中心，让无人机3重新选择就近的充电设施，如图2所示；

步骤3，当无人机1靠近至充电停机坪所在空域时，基站中心的紫外LED收发装置3会得到无人机的实时位置信息，因为每个充电桩都有固定的编号和具体的方位，紫外LED收发装置会将根据每架无人机的方位选择就近的充电停机坪，避免在此期间出现多架无人机飞行降落至一个充电停机坪的情况发生；

步骤4，在步骤3完成的前提下，那么无人机已分配好各自所需的充电停机坪，这时候紫外LED发光装置将逐一引导其飞向在充电停机坪上空，并接收到停机坪上安装的紫外LED光源6发出的信息，以保证能准确停在充电位置进行充电；

步骤5，此时当充电停机坪已经满了的情况下，仍有无人机靠近时，紫外LED收发装置会将接受到的信号传递给5G基站，5G基站通过控制中心重新安排充电地区，如图2无人机3。至此第二层虚拟围栏的构建完毕，整体虚拟围栏设置完毕。

Claims (2)

1.无人机自主充电坪的无线紫外光空中虚拟围栏方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，5G基站通过部署在基站外围的传感器构成第一层电子围栏，对自主或非自主作业无人机进行信息确认，如果不符合进入充电坪的要求，则通过传感器通知控制中心将无人机进行强制驱离；

步骤2，与5G基站信息确认进入的同时，无人机也会收到部署在充电区域的紫外LED收发装置发出的信息，对无人机进入充电区域确认并通过5G基站辅助无人机进入充电区域；

步骤3，当有飞行中的无人机靠近需要能源补充时，首先紫外LED收发装置进行位置确认，部署在充电区域的中心的紫外LED收发装置进行交替发光扫描，确认需要充电的无人机个数并且分配充电坪；

步骤4，无人机将在紫外LED光源的指引下，飞行至空闲停机坪上方并由充电停机坪周围的紫外光源发出的信息，确认其准确降落在可充电区域并开始充电；

步骤5，如果该充电区域已满，当无人机靠近时，紫外收发装置接收信号，并将接收到的信号传递给5G基站，重新指定其他充电的区域。至此第二层虚拟围栏的构建完毕，整体虚拟围栏设置完毕。

2.根据权利要求1所述的无人机自主充电坪的无线紫外光空中虚拟围栏方法，其特征在于，所述的传感器采用邦纳公司的型号为Q20PRQ的传感器，接收器范围：12米；输入10-30伏直流电输出。