CN112558626A - 一种小型民用无人机空中管制系统 - Google Patents

一种小型民用无人机空中管制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小型民用无人机空中管制系统，包括控制模块、传送模块、采集模块和处理模块，所述控制模块由括机体主控模块和地面主控模块组成，所述采集模块由环境监测模块、续航监测模块、动力模块和双定位模块组成，所述处理模块由数据处理模块、警报模块、显示模块和规划模块，所述机体主控模块分别与传送模块、双定位模块、动力模块、续航监测模块和环境监测模块连接，本发明通过设置环境监测模块对环境中的湿度数据、风速数据、障碍物数据和其他数据进行监测，能够实时监测飞行位置的环境，实时对环境进行分析，对风速、降雨概率和障碍物等进行监控，减少无人机飞行的安全隐患提高无人机飞行的安全性。

Description

一种小型民用无人机空中管制系统
技术领域
本发明涉及无人机管制技术领域，具体为一种小型民用无人机空中管制系统。
背景技术
随着无人机技术的不断发展，无人机已经应用到生活中的各个方面，利用无人机能够更好的进行高空作业，节省人力，工作效率高，无人机空域运行风险主要集中于对空域内其他载人肮空器造成的碰撞风险，即使无人机空域运行的相关法规及规范正在不断完善，有关无人机与载人航空器之间危险接近的报告也在不断增长
但是民用无人机的空中管制系统不够完善，对无人机的空中飞行环境的掌握依然不够全面，大多数数据都是通过预测和以往的飞行经验得来，无法实时的监测无人机飞行的环境，无人机的飞行中意外情况较多，安全性得不到保障。
发明内容
本发明提供一种小型民用无人机空中管制系统，可以有效解决上述背景技术中提出民用无人机的空中管制系统不够完善，对无人机的空中飞行环境的掌握依然不够全面，大多数数据都是通过预测和以往的飞行经验得来，无法实时的监测无人机飞行的环境，无人机的飞行中意外情况较多，安全性得不到保障的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种小型民用无人机空中管制系统，包括控制模块、传送模块、采集模块和处理模块；
所述控制模块由括机体主控模块和地面主控模块组成，所述采集模块由环境监测模块、续航监测模块、动力模块和双定位模块组成，所述处理模块由数据处理模块、警报模块、显示模块和规划模块；
所述机体主控模块分别与传送模块、双定位模块、动力模块、续航监测模块和环境监测模块连接，所述地面主控模块分别与数据处理模块、警报模块和规划模块连接，所述数据处理模块、警报模块和规划模块均与显示模块连接。
根据上述技术方案，所述机体主控模块接收机体监测数据，通过传送模块将数据传送至地面主控模块，所述集体主控模块的数据输入模块为续航监测模块、环境监测模块和双定位模块，所述续航监测模块的监测对象为动力模块；
所述传送模块的数据传送速率为600-1900Mbps。
根据上述技术方案，所述环境监测模块的监测对象包括风速、湿度、障碍物和其他无人机，所述无人机适宜飞行的最大风速为8.0-10.7m/s，空气中的湿度每10-15min监测一次，湿度通过相对湿度表示，相对湿度的为70-95%时，表示降雨概率较大，不建议飞行，障碍物距离无人机的距离为1-2km时，建议减速飞行；
所述环境监测模块的监测范围为无人机周围1-3km的空间。
根据上述技术方案，所述动力模块提供飞行动力控制飞行速度，无人机水平飞行的速度为0-72km/h，无人机的总续航时长为2-10h，续航时长低于0.25-0.5h，建议返航；
所述续航监测模块对无人机动力模块进行监控，对续航时间进行预测，预测数据先传送至机体主控模块，再经过传送模块传送至地面主控模块。
根据上述技术方案，所述双定位模块通过GPS和超声波定位技术结合的方式进行定位，在地面固定有若干个超声波接收器，无人机机内设置有若干超声波发射器，超声波接收器接收无人机发出的超声波信号，再将数据处理计算，从而确定无人机位置。
根据上述技术方案，所述地面主控模块接收传送模块传送的无人机飞行数据，经数据处理模块进行处理，警报模块对存在的安全隐患进行警报，规划模块规划避让路线传送至机体主控模块，并将数据处理结果、安全警报原因和飞行规划显示在显示模块。
根据上述技术方案，所述数据处理模块对数据的处理过程包括数据分类、数据检索和数据计算，数据分类按模块对数据进行归类，数据检索对超出安全范围的湿度数据、风速数据、障碍物数据和其他数据进行检索，数据计算将检索出的数据进行具体计算分析。
根据上述技术方案，所述数据处理模块计算出超范围数据时，通过警报模块进行警报提醒；
数据超安全范围≦5%时，警报间隔响起1-3min，间隔时间为1-3s，相邻间隔时间之间的警报声持续1-3s，先观察再重新规划路线；
数据超安全范围>5%时，警报持续响起3-10min，立即对路线进行重新规划。
根据上述技术方案，所述显示模块显示无人机位置、无人机周边环境、无人机预测飞行路线和警报原因，警报原因包括动力不足、有障碍物、风速过大、即将降雨和其他故障。
根据上述技术方案，所述无人机飞行路线通过规划模块进行规划，数据超安全范围>5%时，规划模块对路线进行重新规划，路线规划包括飞行线路、飞行高度和飞行速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、通过设置环境监测模块对环境中的湿度数据、风速数据、障碍物数据和其他数据进行监测，能够实时监测飞行位置的环境，实时对环境进行分析，对风速、降雨概率和障碍物等进行监控，减少无人机飞行的安全隐患提高无人机飞行的安全性。
2、通过设置双定位模块，利用GPS定位和超声波结合的方式进行定位，弥补GPS遇障碍物定位不准的缺陷，利用超声波接收器和超声波发射器，对飞行位置进行定位，在遇到障碍物时能够精准的定位，方便精确的掌握无人机的位置，掌握飞行情况，对无人机航行进行更加精准的规划。
3、通过设置数据处理模块和警报模块，对超出安全范围的数据进行检索，根据数据超出范围的不同进行区别警报，在超出范围较低时采取先观察，再重新规划飞行路线的方式，在超出范围较大时立即重新规划飞行路线，更好的应对飞行中的意外状况。
综上所述，通过环境监测模块、双定位模块、续航监测模块、警报模块和规划模块，对环境和续航进行实时监测，根据超安全范围的数值比例进行警报和处理，使数据的获取更加精准，处理的自主选择空间更大，减少飞行的安全隐患，提高飞行的安全性，应对处理更加灵活，使无人机的管控更加方便。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明数据处理模块的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-2所示，本发明提供一种技术方案，一种小型民用无人机空中管制系统，包括控制模块、传送模块、采集模块和处理模块；
控制模块由括机体主控模块和地面主控模块组成，采集模块由环境监测模块、续航监测模块、动力模块和双定位模块组成，处理模块由数据处理模块、警报模块、显示模块和规划模块；
机体主控模块分别与传送模块、双定位模块、动力模块、续航监测模块和环境监测模块连接，地面主控模块分别与数据处理模块、警报模块和规划模块连接，数据处理模块、警报模块和规划模块均与显示模块连接。
根据上述技术方案，机体主控模块接收机体监测数据，通过传送模块将数据传送至地面主控模块，集体主控模块的数据输入模块为续航监测模块、环境监测模块和双定位模块，续航监测模块的监测对象为动力模块；
传送模块的数据传送速率为1900Mbps。
根据上述技术方案，环境监测模块的监测对象包括风速、湿度、障碍物和其他无人机，无人机适宜飞行的最大风速为8.5m/s，空气中的湿度每10min监测一次，湿度通过相对湿度表示，相对湿度的为85%时，表示降雨概率较大，不建议飞行，障碍物距离无人机的距离为2km时，建议减速飞行，能够实时监测飞行位置的环境，实时对环境进行分析，技术对风速，降雨概率和障碍物等进行监控，减少无人机飞行的安全隐患提高无人机飞行的安全性；
环境监测模块的监测范围为无人机周围1-3km的空间。
根据上述技术方案，动力模块提供飞行动力控制飞行速度，无人机水平飞行的速度为48km/h，无人机的总续航时长为4h，续航时长低于0.25h，建议返航；
续航监测模块对无人机动力模块进行监控，对续航时间进行预测，预测数据先传送至机体主控模块，再经过传送模块传送至地面主控模块。
根据上述技术方案，双定位模块通过GPS和超声波定位技术结合的方式进行定位，在地面固定有若干个超声波接收器，无人机机内设置有若干超声波发射器，超声波接收器接收无人机发出的超声波信号，再将数据处理计算，从而确定无人机位置，利用GPS定位和超声波结合的方式进行定位，弥补GPS遇障碍物定位不准的缺陷，利用超声波接收器和超声波发射器，对飞行位置进行定位，在遇到障碍物时能够精准的定位，方便精确的掌握无人机的位置，掌握飞行情况，对无人机航行进行更加精准的规划。
根据上述技术方案，地面主控模块接收传送模块传送的无人机飞行数据，经数据处理模块进行处理，警报模块对存在的安全隐患进行警报，规划模块规划避让路线传送至机体主控模块，并将数据处理结果、安全警报原因和飞行规划显示在显示模块。
根据上述技术方案，数据处理模块对数据的处理过程包括数据分类、数据检索和数据计算，数据分类按模块对数据进行归类，数据检索对超出安全范围的湿度数据、风速数据、障碍物数据和其他数据进行检索，数据计算将检索出的数据进行具体计算分析。
根据上述技术方案，数据处理模块计算出超范围数据时，通过警报模块进行警报提醒；
数据超安全范围≦5%时，警报间隔响起3min，间隔时间为2s，相邻间隔时间之间的警报声持续3s，先观察再重新规划路线；
数据超安全范围>5%时，警报持续响起8min，立即对路线进行重新规划。
根据上述技术方案，显示模块显示无人机位置、无人机周边环境、无人机预测飞行路线和警报原因，警报原因包括动力不足、有障碍物、风速过大、即将降雨和其他故障。
根据上述技术方案，无人机飞行路线通过规划模块进行规划，数据超安全范围>5%时，规划模块对路线进行重新规划，路线规划包括飞行线路、飞行高度和飞行速度，对超出安全范围的数据进行检索，根据数据超出范围的不同进行区别警报，在超出范围较低时采取先观察，再重新规划飞行路线的方式，在超出范围较大时立即重新规划飞行路线，更好的应对飞行中的意外状况。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型民用无人机空中管制系统，其特征在于：包括控制模块、传送模块、采集模块和处理模块；
所述控制模块由括机体主控模块和地面主控模块组成，所述采集模块由环境监测模块、续航监测模块、动力模块和双定位模块组成，所述处理模块由数据处理模块、警报模块、显示模块和规划模块；
所述机体主控模块分别与传送模块、双定位模块、动力模块、续航监测模块和环境监测模块连接，所述地面主控模块分别与数据处理模块、警报模块和规划模块连接，所述数据处理模块、警报模块和规划模块均与显示模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种小型民用无人机空中管制系统，其特征在于，所述机体主控模块接收机体监测数据，通过传送模块将数据传送至地面主控模块，所述集体主控模块的数据输入模块为续航监测模块、环境监测模块和双定位模块，所述续航监测模块的监测对象为动力模块；
所述传送模块的数据传送速率为600-1900Mbps。
3.根据权利要求2所述的一种小型民用无人机空中管制系统，其特征在于，所述环境监测模块的监测对象包括风速、湿度、障碍物和其他无人机，所述0无人机适宜飞行的最大风速为8.0-10.7m/s，空气中的湿度每10-15min监测一次，湿度通过相对湿度表示，相对湿度的为70-95%时，表示降雨概率较大，不建议飞行，障碍物距离无人机的距离为1-2km时，建议减速飞行；
所述环境监测模块的监测范围为无人机周围1-3km的空间。
4.根据权利要求2所述的一种小型民用无人机空中管制系统，其特征在于，所述动力模块提供飞行动力控制飞行速度，无人机水平飞行的速度为0-72km/h，无人机的总续航时长为2-10h，续航时长低于0.25-0.5h，建议返航；
所述续航监测模块对无人机动力模块进行监控，对续航时间进行预测，预测数据先传送至机体主控模块，再经过传送模块传送至地面主控模块。
5.根据权利要求2所述的一种小型民用无人机空中管制系统，其特征在于，所述双定位模块通过GPS和超声波定位技术结合的方式进行定位，在地面固定有若干个超声波接收器，无人机机内设置有若干超声波发射器，超声波接收器接收无人机发出的超声波信号，再将数据处理计算，从而确定无人机位置。
6.根据权利要求1所述的一种小型民用无人机空中管制系统，其特征在于，所述地面主控模块接收传送模块传送的无人机飞行数据，经数据处理模块进行处理，警报模块对存在的安全隐患进行警报，规划模块规划避让路线传送至机体主控模块，并将数据处理结果、安全警报原因和飞行规划显示在显示模块。
7.根据权利要求6所述的一种小型民用无人机空中管制系统，其特征在于，所述数据处理模块对数据的处理过程包括数据分类、数据检索和数据计算，数据分类按模块对数据进行归类，数据检索对超出安全范围的湿度数据、风速数据、障碍物数据和其他数据进行检索，数据计算将检索出的数据进行具体计算分析。
8.根据权利要求6所述的一种小型民用无人机空中管制系统，其特征在于，所述数据处理模块计算出超范围数据时，通过警报模块进行警报提醒；
数据超安全范围≦5%时，警报间隔响起1-3min，间隔时间为1-3s，相邻间隔时间之间的警报声持续1-3s，先观察再重新规划路线；
数据超安全范围>5%时，警报持续响起3-10min，立即对路线进行重新规划。
9.根据权利要求6所述的一种小型民用无人机空中管制系统，其特征在于，所述显示模块显示无人机位置、无人机周边环境、无人机预测飞行路线和警报原因，警报原因包括动力不足、有障碍物、风速过大、即将降雨和其他故障。
10.根据权利要求9所述的一种小型民用无人机空中管制系统，其特征在于，所述无人机飞行路线通过规划模块进行规划，数据超安全范围>5%时，规划模块对路线进行重新规划，路线规划包括飞行线路、飞行高度和飞行速度。
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