CN113168175A - 用于收集传感器数据的无人机网关设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于经由自主无人机收集数据的装置和方法。在一个实施例中，该方法包括经由自主无人机接收由至少一个传感器收集的传感器数据。所收集的数据还包括至少一个传感器的地理位置。该传感器数据然后被存储在数据库中并被分析。当分析后确定传感器数据为不完整时，向无人机发送对附加数据收集的请求。

Description

用于收集传感器数据的无人机网关设备

技术领域

本实施例一般涉及处理传感器收集的数据，并且更具体地，涉及处理经由自主无人机接收的传感器收集的数据。

背景技术

本部分旨在向读者介绍本领域的各个方面，这些方面可以与下面描述和/或要求保护的实施例的各个方面相关。这种讨论被认为有助于向读者提供背景信息，以便更好地理解各个方面。因此，应当理解，这些陈述将被从此角度阅读，而不是作为对现有技术的承认。

传感器是用于检测其已被安置的环境中的事件或变化的设备或模块。传感器不仅能够检测和存储这种变化，还能够将这种信息传送到其他设备。信息通常被发送到某种形式的计算机处理器。许多传感器是多传感器网络或子系统中的一部分，并且通常与其他电子设备共置(co-located)。

在早期，大多数传统传感器被制造来检测环境变化中的温度、光线和流量或压力的变化。机械或化学手段都被用来提供关于这些变化的信息并记录其测量。然而，近年来，随着科学领域以及微机械领域的进步，传感器的使用已经远远超出了传统领域。如今，传感器被用于许多应用，包括制造和机械、飞机和航天、汽车、医学、以及机器人学的许多领域中的事件。

近来在家庭和办公室中采用物联网(IoT)的流行增加了对传感器的依赖以及对进一步扩大其用途的研究。然而，随着IoT和包含传感器的其他环境扩展，出现了某些问题。一些环境中使用的传感器的数目指数地增长。这造成了带宽问题，尤其是当这些传感器共置并且必须实时处理正在收集的数据时。在这种情况下，数据完整性可能被影响，并且数据处理可能会变得无效。因此，期望一种能够同时并实时处理和收集大量数据的方法和系统。

发明内容

提供了一种用于经由自主无人机收集数据的装置和方法。在一个实施例中，该方法包括经由自主无人机接收由至少一个传感器收集的传感器数据。所收集的数据还包括所述至少一个传感器的地理位置。该传感器数据随后被存储在数据库中并被分析。当在分析后确定传感器数据不完整时，向无人机发送对附加数据收集的请求。

通过类似的技术实现了附加的特征和优点，并且在本文中详细描述了其他实施例和方面，并且这些实施例和方面被认为是权利要求的一部分。为了更好地理解这些优点和特征，请参考说明书和附图。

附图说明

通过参考附图借助于以下实施例和执行示例，将更好地理解和说明本公开，这些实施例和执行示例并非限制性的，在附图中：

图1示意性地表示根据一个实施例的从多个位置接收数据的系统的框图；

图2示意性地表示根据一个实施例的接收使用无人机收集的数据的系统的框图；

图3是根据一个实施例的数据处理的分发系统的图示；以及

图4是根据一个实施例的方法的流程图表示。

只要可能，将在所有附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似部件。

具体实施方式

将会理解，附图和描述已被简化以说明与清楚理解相关的元素，同时为了清楚起见，消除了在典型的数字多媒体内容传送方法和系统中发现的许多其他元素。然而，因为这些元素在本领域中是公知的，所以本文不提供对这些元素的详细讨论。本文的公开针对本领域技术人员已知的所有这些变化和修改。

图1是图示了可以接收和显示从不同机构110至190接收的多个数据的内容的系统100的框图。系统100可以是简单的处理器(示为101)，或者是具有许多处理器和扩展的处理能力的复杂系统。在所示的实施例中，每个机构可以具有一个或多个传感器，并且可以独立于这些传感器或者共同地(诸如在存在传感器网络的情况下)收集数据。例如，运动场110可以具有连接到其听觉系统111或者广播和/或摄像机/视频装备112的传感器。办公楼120可以具有监控其灯121、文件/数据室122或厨房123的传感器。房屋130可以具有由传感器131监控的其消费电子产品(即触摸屏等)。传感器也被装备在厨房(132)中，以便监控热量或烟雾或甚至环境照明。仓库可以具有由一个或多个传感器监控的其装备141或温度142。商店和/或店铺150可以由许多不同的企业151至153组成，并且每个企业可以具有不同的传感器，其监控从温度到运动到一氧化碳水平的事物。类似救护车160的交通工具可以具有监控包括位置变化的各种事物的传感器，并且医院170也可以具有许多不同的传感器171至176。其监控从患者健康状况到药物分配到氧气流量的多种因素和其他相关信息。

系统100可以是复杂的并且包含许多组件(未示出)。这些组件可以包括一台或多台服务器和其他计算机或者甚至诸如平板计算机和智能电话的智能移动设备。其还可以包括解码器/编码器、显示器和具有至少一个处理器101的CPU、以及存储器组件和用户接口。

在一个实施例中，“传感器”是指本领域技术人员可以理解的各种设备。在一个实施例中，传感器设备被用于感测或检测环境或位置的一个或多个特征参数。环境的一些示例可以包括但不限于室内环境和室外环境。位置的一些示例可以包括但不限于室内环境中的室内位置，诸如房屋、工厂厂房、办公室、机构、娱乐场所(诸如音乐厅等)，并且室外环境中的室外位置也可以包括后院、公园、公共街道、运动场和娱乐公园等。传感器的一些示例可以包括但不限于红外相机、烟雾传感器、电化学气体传感器、气体分析器、振动传感器、声音传感器、超声传感器和射频标识标签读取器、触觉传感器、温度传感器等。在这种情况下，“传感器数据”是指使用前面已提到的传感器生成的任何数字数据。“非历史传感器数据”是指传感器最后生成的传感器数据，并且“历史传感器数据”是指传感器在生成非历史传感器数据之前已生成的传感器数据。

可以不时地使用“视觉标记”一词。视觉标记可以指视觉上可识别的标识符，诸如包括光学机器可读数据的图案、形状或符号，用于标识工厂厂房中的位置、设备或装备。视觉标记的一些示例可以包括但不限于快速响应码、条形码和圆形。

图2是对无人驾驶飞行器(UAV)或无人机的描绘。为了便于说明，图2仅示出了布置在两个不同位置(一个是运动场220，另一个是住宅楼230)附近的两个无人机210和211。无人机被配备有数字成像能力，并且可以与位于公园/住宅区220和住宅230中的传感器通信和/或包含传感器本身。在一个实施例中，从这些无人机聚集的信息然后可以被发送到诸如图1中提供并被标记为100的系统。无人机可以与一个或多个传感器配对，并获得传感器收集的信息中的部分或全部信息。无人机也可以使用传感器发送对接收不同类型的数据的请求。这可以经由诸如图1中101所示的处理器来实现。在一个实施例中，视觉标记可用于这种配对。这种配对可以随着无人机和/或传感器加入系统100而被不断更新。该系统可以跟踪监控可用性和配对。

图2可以用于各种实施例中。例如，如前所述，随着IoT环境的扩展，传感器的数目也指数地增长。由于传感器设备需要网关来连接云，网关处置多个传感器的能力也受到限制。可能存在不需要实时获取传感器数据的情况，这意味着对传感器数据的周期性收集可能是足够的，例如能量消耗、诸如221所示的公共水箱处的水位、如222所示的公共垃圾箱处的垃圾，在这种情况下，可能不需要具有专用网关设备。

为了解决这个问题，可以存在无人机网关，在一个实施例中，其将四处移动以收集传感器数据并将该数据发送到后台进行处理。随着IoT设备指数地增长，网关解析广域网的必要性变得至关重要，每天都有多种协议进入市场(如Iotivity/thread/LoRaWan/ZWave等)，随着网络变得越来越宽，要管理的网关设备的数目也在增加。存在不需要传感器数据来更实时地处置的一些情况。在这种情况下，为这些传感器设置专用网关是浪费金钱。这种非实时传感器数据可以由无人机网关收集，其中，该网关将向传感器移动，以及收集其数据并发送到云。

在一个实施例中，在安装时，所述网关设备可以与传感器配对。在配对过程中，无人机可以通过传感器的GPS坐标来记住传感器及其地理位置，并且无人机网关可以按周期性间隔飞去从传感器收集信息并将其发送到云。可以使用网关的网络UI从膝上型计算机或移动设备上查看传感器列表及其细节。

图3是提供连接解决方案的一个实施例的框图。在所示的一个示例中，来自无人机210/211的数据可以直接去往系统100，或者连接到其他网络或甚至云，或者连接到两者。在一个实施例中，无人机网关可以具有用于互联网连接的LTE模块。在另一实施例中，无人机可以访问或作为通用网关设备，其支持多种协议(zigbee/zwave/BLE/wifi/LoRaWan等)。在又一实施例中，无人机可以具有用于纬度和经度计算的GPS接收器，并将其与传感器的GPS坐标进行比较，使得网关可以相应地移动。如本领域技术人员可以理解的，无人机可以以这种方式随不同的实施例而不同，并且可以相应地进行改装。例如，在一种场景下，无人机可以具有内置摄像头以在需要时捕捉视频，而在另一场景下，其可以包含气压计来测量离地面的高度。

一旦网关数据(GW)到达传感器的位置，其可以通过读取查找表来连接到传感器的无线电。查找表可以包含传感器Id、传感器类型、传感器无线电和传感器的坐标、以及配对过程中无人机所处的高度。

一旦经连接，网关可以向传感器/设备请求可用/当前信息(例如，检查水位/检查垃圾水平/获取能耗读数)。

传感器/设备应保存在防篡改盒中，使得其他人无法破坏或侵入。当网关无法在对应的坐标上找到传感器时，GW可以在做出传感器不可用的决定之前移动+/-20m左右。考虑到GPS接收器的近似精度或任何信号问题，这20米是随机数。当未找到传感器设备时，目标坐标处的网关然后可以向云后台发送警报通知。考虑到400m的限制规则(即UAV的FAV)，高度可以是大约300m。其可以容纳两节可充电电池，并且当第一节电池电量低于10％时，其可以自动切换到第二节电池。无人机可以仅在两节电池都充满时才开始飞行，并且当第一节电池电量低于10％时，其在任何情况下都可以开始返航。无人机和网关可以是可拆卸的模块，使得网关模块可以适合于任何其他类似的无人机。

(多个)网关设备可以有单独的电池以供运行，使得无人机电池可以仅用于无人机。网关可以在由强耐热材料制成的小舱内部，该舱由缓冲气囊覆盖，使得在紧急着陆或任何事故时都不会损坏网关。GPS的读数可以在内部数据库中每30秒更新一次。

在一个实施例中，无人机甚至可以具有碰撞传感器，该碰撞传感器检测无人机的碰撞，并向无人机的GW发送信号，该网关将向云发送具有最后已知的GPS位置和当前GPS位置的紧急信息，如果当前GPS位置由于无人机的严重损坏而不能被GW检索到，则最后已知的GPS位置可以帮助跟踪。

图4是根据一个实施例使用的一种方法的流程图描述。在步骤410，诸如由处理器接收所收集的传感器数据。至少经由自主无人机从至少一个传感器收集数据；其中无人机还传递每个传感器位置的地理位置。在步骤420中，传感器数据和其他接收的数据被存储在轨迹数据库中。在步骤430中，由分析模块分析传感器数据，并且在步骤440中，当分析步骤指示需要附加数据时，向无人机发送对检索和传送更多数据的请求。

虽然已经描述了一些实施例，但是应当理解，本领域的技术人员现在和将来都可以做出落入所附权利要求的范围内的各种改进和增强。

Claims (15)

1.一种方法，包括：

经由自主无人机接收由至少一个传感器收集的传感器数据；其中所述传感器被布置在不在所述无人机上的第一位置处，并且所述收集的数据包括所述至少一个传感器的地理位置；

分析所述传感器收集的数据，并且当所述接收的传感器收集的数据在分析后被确定为不完整时，向所述无人机发送对检索附加数据的请求。

2.一种装置，包括：

一个或多个处理器，被配置为经由自主无人机接收由至少一个传感器收集的传感器数据；其中所述传感器被布置在不在所述无人机上的第一位置处，并且所述收集的数据包括所述至少一个传感器的地理位置；

所述一个或多个处理器还被配置为分析所述传感器收集的数据，并且当所述接收的传感器收集的数据在分析后被确定为不完整时，向所述无人机发送对检索附加数据的请求。

3.根据权利要求1所述的方法或根据权利要求2所述的装置，其中所述请求指示何时基于优先级基础来处理所收集的数据。

4.根据权利要求3所述的方法或根据权利要求3所述的装置，其中所述优先级指示符包括第一时间段，在所述第一时间段期间将收集附加数据。

5.根据权利要求4所述的方法或根据权利要求4所述的装置，其中所述请求的数据将被实时地收集。

6.根据权利要求1或3-5中任一项所述的方法或根据权利要求2-5中任一项所述的装置，其中多个传感器正在收集所述数据，并且所述传感器中的至少一个被布置在路标位置处；其中所述路标位置被定义为标识物理空间中特定点的第一坐标集。

7.根据权利要求1或3-6中任一项所述的方法或根据权利要求2-6中任一项所述的装置，其中所述传感器收集的数据被存储在数据库中，并且轨迹数据的集合被存储在所述数据库中。

8.根据权利要求1或3-7中任一项所述的方法或根据权利要求2-7中任一项所述的装置，其中，实现具有多个传感器的多个无人机，并且每个无人机经由所述处理器与传感器配对。

9.根据权利要求1或3-8中任一项所述的方法或根据权利要求2-8中任一项所述的装置，其中，多个自主无人机收集所述传感器数据。

10.根据权利要求9所述的方法或根据权利要求9所述的装置，其中，所述收集的数据至少包括正从其接收所述收集的数据的一个无人机的高度。

11.根据权利要求1或3-10中任一项所述的方法或根据权利要求2-10中任一项所述的装置，其中所述收集的数据包括至少一种传感器设备类型和相关联的传感器标识。

12.根据权利要求1或3-11中任一项所述的方法，还包括接收被请求收集的所述附加数据，其中所述接收的数据被确定为不完整的。

13.根据权利要求2-11中任一项所述的装置，其中所述一个或多个处理器还被配置为接收被请求收集的所述附加数据，其中所述接收的数据被确定为不完整的。

14.根据权利要求12所述的方法或根据权利要求13所述的装置，其中，如果在第一时间收集周期内未接收到所述附加请求的数据，则生成警报。

15.一种非暂时性计算机可读介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令对于执行根据权利要求1和3-12或14中任一项所述的方法是可执行的。

Images