CN110766983A - 一种分布式无人机系统指挥和控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式无人机系统指挥和控制系统，包括：多级指挥管理模块和框架模块；所述多级指挥管理模块包括地面指挥管理站点、区级指挥管理站点、市级指挥管理站和省级智慧管理站点，融合空管技术，建立多级指挥和控制架构，用于实现多级监管，不同权限用户登录，进行不同功能的管理和控制操作；所述框架模块包括应用层、服务器和数据库。本发明能够为用户提供分布式的综合无人机调度管理，实现多级多权限下，结合无人机实时信息、环境信息、空域信息、人员信息等有效信息，使用云数据处理技术，实现无人机的高效率管理指挥。
Description
技术领域
本发明涉及无人机管理技术领域，具体为一种分布式无人机系统指挥和控制系统。
背景技术
目前市场上存在多种无人机管理平台，能够对无人机进行有效的管理，为用户展现无人机的位置数据，以及一些基本的视频信息，有的平台还具备一些简单的无人机控制功能。但是，目前存在的无人机管理平台设计大多都是单个用户管理本人无人机的，没有实现多级无人机的管理控制，同时对无人机的控制也是一些简单的控制，无法实现实现在现场脱离工作人员的情况下，远程控制无人机工作。并且他们的地图都是使用在线的网络地图，一旦与互联网的链接断开，那这些系统就无法使用了。并且，这些平台无法兼容无人机场的控制，控制机场则需要使用另外的系统。因此，现在市场需要一种可以实现多级多权限的无人机综合管理控制调度系统设计方案，并且可以适应不同的网络环境，可同时在公网和内网中使用。因此，我们提出一种分布式无人机系统指挥和控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式无人机系统指挥和控制系统，能够有效综合无人机数据、视频数据、环境信息、空管技术、飞行任务、人员信息等，对各级各权限的无人机进行综合管理调度，并且能够同时在公网和内网中使用，同时兼容多种无人机和机场的控制，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种分布式无人机系统指挥和控制系统，包括：多级指挥管理模块和框架模块；
所述多级指挥管理模块包括地面指挥管理站点、区级指挥管理站点、市级指挥管理站和省级智慧管理站点，融合空管技术，建立多级指挥和控制架构，用于实现多级监管，不同权限用户登录，进行不同功能的管理和控制操作；
所述框架模块包括应用层、服务器和数据库；
所述应用层包括用户管理单元、飞行任务管理单元、地图信息单元、实时视频单元、无人机管理单元、日志管理及查询单元、飞行数据回放单元、无人机控制单元；
所述服务器包括C2服务器、视频转发服务器和地图服务器；
所述数据库包括无人机信息单元、用户信息单元、无人机机场信息单元、地图服务数据库单元、飞行记录数据库、录像存储数据库和禁飞区数据库，用于用户管理、无人机管理、驾驶员管理、空域管理和飞行任务管理，用于无人机轨迹、状态信息实时查看，用户可对无人机进行管理控制，用于远程操作一键起飞、降落、暂停、继续和起降，及编辑、上传、下载临时航线任务，用于飞行状态实时监视与控制、飞行计划申报、飞行数据存储与调阅，用于飞行视频数据实时调度、录像存储和录像文件的查询下载，用于地图软件服务，可在线获取地图资源，可搭建离线地图服务器，用于提供航行通告、气象情报及各种飞行条件参数，用于兼容固定翼类型无人机的多种机型，及具备第三方无人机接入功能，用于提供无人机控制管理及平台登录的历史记录查看，用于无人机机场管理控制，提供机场内部视频、环境参数，控制机场无人机执行任务。
优选的，所述多级指挥管理模块在点对点方式上进行联网拓展，所述联网拓展的方法为：
由地面指挥管理站点将飞机的飞行姿态、GPS及实时遥测数据通过4G公网或用户专网，视频则通过编码后传输至区级指挥管理站点、市级指挥管理站和省级智慧管理站点。
优选的，所述C2服务器、视频转发服务器和地图服务器架设在云端服务器。
优选的，所述数据库的信息存储采用SQL2012数据库。
优选的，所述服务器对于视频图像的处理是在流媒体服务器和硬盘录像服务器上完成的，客户端从硬盘录像机获取视频进行解码显示。
优选的，所述禁飞区数据库对空域划分出空中禁区、空中限制区、空中危险区等不同等级，无人机使用时需要进行申请空域，申请内容包括空域的位置、范围、高度和时间段。
优选的，所述应用层还包括通过不同的接口与第三方服务器对接，实现航行通告、气象情报、各类机型参数及飞行条件航空情报。
优选的，所述地图服务数据库单元采用在线和离线加载。
优选的，所述无人机控制单元的无人机机场通过宽带网络实现远程接入，可用于对机场、无人机的姿态信息进行查看，并通过服务器与无人机机场之间的通信实现机场和无人机的远程控制。
优选的，所述应用层还包括自动避障单元，所述自动避障单元通过无人机上的机载传感器和避障算法实现自动避障，结合地面站软件高精度电子地图自动航线规划实现无需人为干预的航线飞行模式，当在山区地形复杂，无线信号可能会被阻挡时，利用多个无人机协同工作，保障在山区的实时无线信号传输。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种分布式无人机系统指挥和控制系统，本发明能够为用户提供分布式的综合无人机调度管理，实现多级多权限下，结合无人机实时信息、环境信息、空域信息、人员信息等有效信息，使用云数据处理技术，实现无人机的高效率管理指挥。
附图说明
图1为本发明的多级指挥管理示意图；
图2为本发明的框架模块示意图；
图3为本发明的无人机机场与系统之间的数据流向示意图。
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，以下结合附图和具体实施例，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。
本发明提供的一种分布式无人机系统指挥和控制系统，其特征在于，包括：多级指挥管理模块和框架模块；
所述多级指挥管理模块包括地面指挥管理站点、区级指挥管理站点、市级指挥管理站和省级智慧管理站点，融合空管技术，建立多级指挥和控制架构，用于实现多级监管，不同权限用户登录，进行不同功能的管理和控制操作；
所述框架模块包括应用层、服务器和数据库；
所述应用层包括用户管理单元、飞行任务管理单元、地图信息单元、实时视频单元、无人机管理单元、日志管理及查询单元、飞行数据回放单元、无人机控制单元；
所述服务器包括C2服务器、视频转发服务器和地图服务器；
所述数据库包括无人机信息单元、用户信息单元、无人机机场信息单元、地图服务数据库单元、飞行记录数据库、录像存储数据库和禁飞区数据库，用于用户管理、无人机管理、驾驶员管理、空域管理和飞行任务管理，用于无人机轨迹、状态信息实时查看，用户可对无人机进行管理控制，用于远程操作一键起飞、降落、暂停、继续和起降，及编辑、上传、下载临时航线任务，用于飞行状态实时监视与控制、飞行计划申报、飞行数据存储与调阅，用于飞行视频数据实时调度、录像存储和录像文件的查询下载，用于地图软件服务，可在线获取地图资源，可搭建离线地图服务器，用于提供航行通告、气象情报及各种飞行条件参数，用于兼容固定翼类型无人机的多种机型，及具备第三方无人机接入功能，用于提供无人机控制管理及平台登录的历史记录查看，用于无人机机场管理控制，提供机场内部视频、环境参数，控制机场无人机执行任务。
所述多级指挥管理模块在点对点方式上进行联网拓展，所述联网拓展的方法为：
由地面指挥管理站点将飞机的飞行姿态、GPS及实时遥测数据通过4G公网或用户专网，视频则通过编码后传输至区级指挥管理站点、市级指挥管理站和省级智慧管理站点。
所述C2服务器、视频转发服务器和地图服务器架设在云端服务器，如阿里云、腾讯云，此类云端运行比较稳定，IP地址固定，所述数据库的信息存储采用SQL2012数据库，通过用户信息管理和无人机信息管理，实现省市县三级权限控制。
无人机机载各传感器模块获得相应的飞行状态信息后，通过数据链路将这些数据以预定义的格式传输到地面端或者无人机中继端，平台客户端实时接收并解析出各个无人机当前的位置、姿态、连接状态、电量及速度等信息，实时显示在软件主界面上，来实现对任务执行情况的监管，相应地，选中某架无人机进行实时控制，由客户端发出控制指令，经服务器中转至无人机执行。
平台目标为通过建立多级联网指挥架构，实现对覆盖用户全网内所有无人机系统产品及相关人/物/事的统一管理。
所述服务器对于视频图像的处理是在流媒体服务器和硬盘录像服务器上完成的，客户端从硬盘录像机获取视频进行解码显示。
所述禁飞区数据库对空域划分出空中禁区、空中限制区、空中危险区等不同等级，无人机使用时需要进行申请空域，申请内容包括空域的位置、范围、高度和时间段。
所述应用层还包括通过不同的接口与第三方服务器对接，实现航行通告、气象情报、各类机型参数及飞行条件航空情报。
使用Google map的在线/离线加载，也可以通过GIS平台来组建用户自己的地图服务，或者通过轻量级的GMAP.NET来搭建离线地图。地图同时负责无人机模型的显示，并能根据无人机发送过来的位置及姿态数据，更新3D模型的位置及姿态，让用户直观的观察无人机的飞行状态。在地图上为无人机规划任务航线，让其按既定路径飞行，是地面站软件控制无人机的关键功能。飞行航线是由若干个线段组成，不同的线段需要不同的飞行高度和飞行速度，转折点即为无人机的航线中的航点，可通过保存每个航点的经纬度、高度和速度信息来保存整个任务航线。地面站操作人员能方便地规划及修改航点，并可完成对数据的存储。
所述无人机控制单元的无人机机场通过宽带网络实现远程接入，可用于对机场、无人机的姿态信息进行查看，并通过服务器与无人机机场之间的通信实现机场和无人机的远程控制。
所述应用层还包括自动避障单元，所述自动避障单元通过无人机上的机载传感器和避障算法实现自动避障，结合地面站软件高精度电子地图自动航线规划实现无需人为干预的航线飞行模式，当在山区地形复杂，无线信号可能会被阻挡时，利用多个无人机协同工作，保障在山区的实时无线信号传输。
综上所述：本发明提供的一种分布式无人机系统指挥和控制系统，可实现实时获取无人机的位置信息，展示无人机位置和飞行计划，以及空域的相关信息，提供基本的无人机管理服务。实现多级无人机监管控制，不同用户登录进行不同功能的管理和控制操作。兼顾行业各方面信息，全方位解决行业需求。充分运用大数据技术，提供全时在线可靠的用户服务，确保各类用户无缝协同。支持第三方无人机接入功能,对第三方设备实现全面管理。
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种分布式无人机系统指挥和控制系统，其特征在于，包括：多级指挥管理模块和框架模块；
所述多级指挥管理模块包括地面指挥管理站点、区级指挥管理站点、市级指挥管理站和省级智慧管理站点，融合空管技术，建立多级指挥和控制架构，用于实现多级监管，不同权限用户登录，进行不同功能的管理和控制操作；
所述框架模块包括应用层、服务器和数据库；
所述应用层包括用户管理单元、飞行任务管理单元、地图信息单元、实时视频单元、无人机管理单元、日志管理及查询单元、飞行数据回放单元、无人机控制单元；
所述服务器包括C2服务器、视频转发服务器和地图服务器；
所述数据库包括无人机信息单元、用户信息单元、无人机机场信息单元、地图服务数据库单元、飞行记录数据库、录像存储数据库和禁飞区数据库，用于用户管理、无人机管理、驾驶员管理、空域管理和飞行任务管理，用于无人机轨迹、状态信息实时查看，用户可对无人机进行管理控制，用于远程操作一键起飞、降落、暂停、继续和起降，及编辑、上传、下载临时航线任务，用于飞行状态实时监视与控制、飞行计划申报、飞行数据存储与调阅，用于飞行视频数据实时调度、录像存储和录像文件的查询下载，用于地图软件服务，可在线获取地图资源，可搭建离线地图服务器，用于提供航行通告、气象情报及各种飞行条件参数，用于兼容固定翼类型无人机的多种机型，及具备第三方无人机接入功能，用于提供无人机控制管理及平台登录的历史记录查看，用于无人机机场管理控制，提供机场内部视频、环境参数，控制机场无人机执行任务。
2.根据权利要求1所述的一种分布式无人机系统指挥和控制系统，其特征在于：所述多级指挥管理模块在点对点方式上进行联网拓展，所述联网拓展的方法为：
由地面指挥管理站点将飞机的飞行姿态、GPS及实时遥测数据通过4G公网或用户专网，视频则通过编码后传输至区级指挥管理站点、市级指挥管理站和省级智慧管理站点。
3.根据权利要求1所述的一种分布式无人机系统指挥和控制系统，其特征在于：所述C2服务器、视频转发服务器和地图服务器架设在云端服务器。
4.根据权利要求1所述的一种分布式无人机系统指挥和控制系统，其特征在于：所述数据库的信息存储采用SQL2012数据库。
5.根据权利要求1所述的一种分布式无人机系统指挥和控制系统，其特征在于：所述服务器对于视频图像的处理是在流媒体服务器和硬盘录像服务器上完成的，客户端从硬盘录像机获取视频进行解码显示。
6.根据权利要求1所述的一种分布式无人机系统指挥和控制系统，其特征在于：所述禁飞区数据库对空域划分出空中禁区、空中限制区、空中危险区等不同等级，无人机使用时需要进行申请空域，申请内容包括空域的位置、范围、高度和时间段。
7.根据权利要求1所述的一种分布式无人机系统指挥和控制系统，其特征在于：所述应用层还包括通过不同的接口与第三方服务器对接，实现航行通告、气象情报、各类机型参数及飞行条件航空情报。
8.根据权利要求1所述的一种分布式无人机系统指挥和控制系统，其特征在于：所述地图服务数据库单元采用在线和离线加载。
9.根据权利要求1所述的一种分布式无人机系统指挥和控制系统，其特征在于：所述无人机控制单元的无人机机场通过宽带网络实现远程接入，可用于对机场、无人机的姿态信息进行查看，并通过服务器与无人机机场之间的通信实现机场和无人机的远程控制。
10.根据权利要求1所述的一种分布式无人机系统指挥和控制系统，其特征在于：所述应用层还包括自动避障单元，所述自动避障单元通过无人机上的机载传感器和避障算法实现自动避障，结合地面站软件高精度电子地图自动航线规划实现无需人为干预的航线飞行模式，当在山区地形复杂，无线信号可能会被阻挡时，利用多个无人机协同工作，保障在山区的实时无线信号传输。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200207 |