CN113821056A - 一种航海无人机安全测控方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种航海无人机安全测控方法，应用于无人机技术领域，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的相邻两个航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标间的距离；若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，根据计算结果进行安全测控。本申请的安全控制装置能够自动执行航海无人机的安全测控，提高飞行故障的检测概率。
Description
技术领域
本申请涉及串口无人机技术领域，具体而言，涉及一种航海无人机安全测控方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
海上无人机的航路规划是指在特定的条件下，寻找从起始航路点到目标航路点并满足无人机性能指标的最优或可行的航路，其问题本质是在任务要求、导航、安全性等多约束条件下，多目标函数求极值的优化问题，海上无人机在执行安防飞行任务中一旦发生故障，飞行航行轨迹偏离预定航线到达飞行禁区，需要实施必要安全控制干预，但当海上无人机严重偏离预设航行轨迹时，一般都是控制系统已经出现故障，在此条件下采用集成在海上无人机中的电子围栏等安全保护系统，是不能有效控制飞行故障，必须在海上无人机中配置一台独立与飞行控制系统的安全控制装置，从而提升飞行过程中的故障检测效率。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种航海无人机安全测控方法，采用独立的安全测控装置，能够使得航海无人机在飞行过程中精准的读取每个瞬时的航路点坐标，根据三种计算方式，使得安全控制装置自动执行航海无人机的安全测控，能够提高飞行故障的检测概率，以及提高安全控制装置自身的可靠性和稳定性、安全性，有利于航海无人机的海上执行能力。
第一方面，本申请实施例提供了一种航海无人机安全测控方法，包括：
航海无人机在海上航线规划的飞行区域内执行安防任务时，根据安全测控装置的RDSS监控接收机，实时读取所述航海无人机每个瞬时的航路点坐标，以及对应所述航海无人机每个瞬时的航路点坐标的预设的飞行禁区边线位置点坐标和沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线位置点坐标；
若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的相邻两个航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离；
若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；
若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标；
所述安全测控计算机根据计算出的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离、航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离、航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，对所述航海无人机进行安全测控。
结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离，包括：
所述航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，所述航海无人机向地面测控站发送将要飞往的航路边界点坐标；
所述地面测控站根据将要飞往的航路边界点，将航海无人机飞过的上一个航路边界点坐标和飞往下一个航路边界点坐标发送给所述安全测控计算机；
所述安全测控计算机根据三个航路边界点坐标到航线顶点的连线，计算出相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角；
根据计算出的每个相邻航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角，判断夹角区域内的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离，包括：
若所述航海无人机在飞行过程中到达区域预警线后，所述安全测控计算机则读取区域预警线的撞线点经纬度坐标；
所述安全测控计算机根据当前航路边界点坐标到航线顶点的连线，以及与当前航路边界点坐标相邻的两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，得到相邻两个航路点坐标的直线距离；
所述安全测控计算机根据所述区域预警线的撞线点经纬度坐标和每个相邻两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，计算出航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离。
结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，包括：
若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，所述安全测控计算机则读取飞行离地高度的航路点坐标和视距半径；
所述安全测控计算机根据飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算所述航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，并将航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标反馈给地面测控站。
结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，还包括：
当所述航海无人机瞬时的航路点坐标到达区域预警线或低于飞行禁区高度航路点时，安全控制装置则向地面测控站发送干预预警指令；
所述地面测控站通过安全控制装置发送航海无人机的紧急返航指令。
第二方面，本申请实施例还提供了一种航海无人机安全测控装置，所述装置包括：
读取模块，航海无人机在海上航线规划的飞行区域内执行安防任务时，根据安全测控装置的RDSS监控接收机，实时读取所述航海无人机每个瞬时的航路点坐标，以及对应所述航海无人机每个瞬时的航路点坐标的预设的飞行禁区边线位置点坐标和沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线位置点坐标；
第一计算模块，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的相邻两个航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离；
第二计算模块，若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；
第三计算模块，若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标；
安全测控模块，所述安全测控计算机根据计算出的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离、航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离、航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，对所述航海无人机进行安全测控。
结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第二计算模块，包括：
读取撞线点单元，若所述航海无人机在飞行过程中到达区域预警线后，所述安全测控计算机则读取区域预警线的撞线点经纬度坐标；
确定直线距离单元，所述安全测控计算机根据当前航路边界点坐标到航线顶点的连线，以及与当前航路边界点坐标相邻的两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，得到相邻两个航路点坐标的直线距离；
计算空间距离单元，所述安全测控计算机根据所述区域预警线的撞线点经纬度坐标和每个相邻的两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，计算出航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，第三计算模块，包括：
读取离地高度单元，若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，所述安全测控计算机则读取飞行离地高度的航路点坐标和视距半径；
计算飞行高度单元，所述安全测控计算机根据飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算所述航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，并将航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标反馈给地面测控站。
第三方面，本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至5中任一项航海无人机安全测控的方法步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如航海无人机安全测控的方法步骤。
本申请实施例提供的一种航海无人机安全测控方法，采用独立的安全测控装置，与采用集成在海上无人机中的电子围栏等安全保护系统相比，能够大大提高航海无人机在使用环境中的安全性和稳定性；本方法航海无人机在海上航线规划的飞行区域内执行安防任务时，根据安全测控装置的RDSS监控接收机，实时读取航海无人机每个瞬时的航路点坐标，以及对应航海无人机每个瞬时的航路点坐标的预设的飞行禁区边线位置点坐标和沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线位置点坐标，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的相邻两个航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离；若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标。具体来说，航海无人机根据GNSS接收机和RDSS监控接收机与空间站的中继卫星建立超视距双向短报文通信链路，可以提供超视距安全测控服务，可以在静止、运动状态下精准的读取航海无人机每个瞬时的航路点坐标，精度可达到0.1°满足精度的使用要求；根据读取的每个瞬时的航路点坐标，判断航海无人机当前的位置是否在航线规划的飞行区域内，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机将要飞往的航路边界点坐标，以及与将要飞往的航路边界点坐标相邻的两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角，判断夹角区域内的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离；若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距，根据区域预警线的撞线点经纬度坐标和相邻两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；以及若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度后，根据飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标；上述三种计算方式能够使得航海无人机在飞行过程中精准的计算出瞬时的航路点坐标与飞行禁区边线位置点间的距离，及瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离，以及飞行禁区高度航路点；使得安全控制装置自动执行航海无人机的安全测控，能够提高飞行故障的检测概率，以及提高安全控制装置自身的可靠性和稳定性、安全性，有利于航海无人机的海上执行能力。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例所提供的一种航海无人机安全测控方法的流程图。
图2示出了本申请实施例所提供的一种航海无人机安全测控方法中计算瞬时的航路点坐标与飞行禁区边线位置点坐标的流程示意图。
图2-1示了本申请实施例所提供的一种航海无人机安全测控方法中计算出的每个相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角的结构示意图。
图3示出了本申请实施例所提供的一种航海无人机安全测控方法中瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离的流程示意图。
图4示出了本申请实施例所提供的一种航海无人机安全测控方法中计算海无人机飞行禁区高度航路点的坐标的示意图。
图5示出了本申请实施例所提供的一种航海无人机安全测控方法中执行紧急返航的流程示意图。
图6示出了本申请实施例所提供的一种卫航海无人机安全测控装置的结构示意图。
图7示出了本申请实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
现有技术中四旋翼无人机的自主飞行系统及控制方法，扩大了无人机的室内导航能力和应用的范围，同时提高了无人机躲避障碍的能力，以及无人机的机动性、智能性，针对无人机室内飞行技术对于防恐侦查，室内营救、拾取室内目标等具有重要意义，但是该无人机仅仅用于地面，对于海上安防任务，不太适用。
目前在海上航线规划的飞行区域内执行安防任务时，采用集成在海上无人机中的电子围栏等安全保护系统，一旦控制系统出现故障，不同有效控制飞行故障，无法实现主动和被动安全控制的兼容，避免航海无人机飞行中安全事故的发生。
考虑到提高安全控制装置自身的可靠性和稳定性、安全性，有利于航海无人机的海上执行能力；基于此，本申请实施例提供了一种航海无人机安全测控方法，下面通过实施例进行描述。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1示出了本申请实施例所提供的一种航海无人机安全测控方法流程示意图；如图1所示，航海无人机安全测控具体包括以下步骤：
步骤S10，航海无人机在海上航线规划的飞行区域内执行安防任务时，根据安全测控装置的RDSS监控接收机，实时读取航海无人机每个瞬时的航路点坐标，以及对应航海无人机每个瞬时的航路点坐标的预设的飞行禁区边线位置点坐标和沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线位置点坐标。
步骤S10在具体实施时，航海无人机根据GNSS接收机和RDSS监控接收机与空间站的中继卫星建立超视距双向短报文通信链路，GNSS接收机根据超视距上行遥控链路，将从地面测控站读取航海无人机的安防任务指令信号，将读取到的安防任务指令信号转换成RDSS监控接收机可识别的低频或中频信号，并将转换后的低频或中频安防任务指令信号传输给RDSS监控接收机，RDSS监控接收机根据安防任务指令信号通过天线，实时读取航海无人机每个瞬时的航路点坐标，以及对应航海无人机每个瞬时的航路点坐标的预设的飞行禁区边线位置点坐标和沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线位置点坐标，组合后的GNSS接收机和RDSS监控接收机可以在静止、运动状态下精准的读取航海无人机每个瞬时的航路点坐标，精度可达到0.1°满足精度的使用要求。
步骤S20，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的相邻两个航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离。
步骤S20在具体实施时，RDSS监控接收将据读取到的航海无人机每个瞬时的航路点坐标发送给安全测控计算机，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，航海无人机通过RDSS监控接收向地面测控站发送将要飞往的航路边界点坐标，以及与将要飞往的航路边界点坐标相邻的两个航路边界点坐标，安全测控计算机根据相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角，判断夹角区域内的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离；上述计算方式能够使得航海无人机在运动状态下精准的计算出瞬时的航路点坐标与飞行禁区边线位置点间的距离；使得安全控制装置自动执行航海无人机的安全测控，能够提高飞行故障的检测概率，以及提高安全控制装置自身的可靠性和稳定性、安全性。
步骤S30，若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离。
步骤S30在具体实施时，RDSS监控接收机将读取到的航海无人机每个瞬时的航路点坐标发送给安全测控计算机，若航海无人机在飞行过程中偏离飞行航线到达区域预警线，即航海无人机瞬时的航路点坐标与区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则通过RDSS监控接收读取航海无人机到达区域预警线的撞线点经纬度坐标，并根据区域预警线的撞线点经纬度坐标和相邻两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；上述计算方式能够在运动状态下精准的计算出航海无人机在瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离，使得安全控制装置自动执行航海无人机的安全测控，能够提高飞行故障的检测概率，以及提高安全控制装置自身的可靠性和稳定性、安全性。
步骤S40，若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标。
步骤S40在具体实施时，RDSS监控接收机将读取到的航海无人机每个瞬时的航路点坐标发送给安全测控计算机，RDSS监控接收机根据超视距上行遥控链路，通过中继卫星实时对航海无人机的飞行高度进行超视距监控，若航海无人的飞行高度低于飞行禁区高度，RDSS监控接收则将飞行离地高度的航路点坐标和视距半径发送给安全测控计算机，安全测控计算机则根据航海无人机高度预警线位置点，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标；上述计算方式能够在运动状态下精准的计算出航海无人机飞行禁区高度航路点坐标；使得安全控制装置自动执行航海无人机的安全测控，能够提高飞行故障的检测概率，以及提高安全控制装置自身的可靠性和稳定性、安全性，有利于航海无人机的海上执行能力。
步骤S50，安全测控计算机根据计算出的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离、航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离、航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，对航海无人机进行安全测控。
步骤S50在具体实施时，安全测控计算机根据计算出航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离、航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离、航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标发送给地面测控站，地面测控站向航海无人机发送干预预警指令，航海无人机通过安全控制装置对航海无人机的发动机急停处理，并启动航海无人机的回收机构，航海无人机执行紧急返航指令。
在一个可行的实现方案中，图2示出了本申请实施例所提供的一种航海无人机安全测控方法中计算瞬时的航路点坐标与飞行禁区边线位置点坐标的流程示意图；上述步骤S20中，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离，包括：
步骤S201，航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，航海无人机向地面测控站发送将要飞往的航路边界点坐标；
步骤S202，地面测控站根据将要飞往的航路边界点，将航海无人机飞过的上一个航路边界点坐标和飞往下一个航路边界点坐标发送给安全测控计算机；
步骤S203，安全测控计算机根据三个航路边界点坐标到航线顶点的连线，计算出相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角；其中，
按照如下公式计算相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角：
其中，i＝1代表上一个航路点坐标；n代表飞往下一个航路点坐标；αi代表相邻两个航路点坐标到顶点连线；αall代表全部航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角。
步骤S204，根据计算出的每个相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角，判断夹角区域内的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离。
步骤S201、S202、S203、S204在具体实施时，航海无人机在飞行区域内执行安防任务时，根据RDSS监控接收机实时读取航海无人机每个瞬时的航路点坐标，根据读取的每个瞬时的航路点坐标，判断航海无人机当前的位置是否在航线规划的飞行区域内，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线，航海无人机则通过RDSS监控接收机读取将要飞往的航路边界点坐标，并将读取到的航路边界点坐标发送给地面测控站，地面测控站根据将要飞往的航路边界点，确定出航海无人机飞过的上一个航路边界点坐标和飞往下一个航路边界点坐标，并将三个航路边界点坐标发送给航海无人机的安全测控计算机，安全测控计算机根据三个航路边界点坐标到航线顶点的连线，计算出相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角，根据计算出的每个相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角，判断夹角区域内的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离。
例如：如图2-1所示，假设图2-1为航海无人机的飞行区域，图中的A、B、C、D、E、F、G分别代表航海无人机的航路边界点坐标，航海无人机的起始点为0点坐标，将航海无人机飞行到达指定高度时的2点坐标，设定为航线顶点，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，航海无人机则通过RDSS监控接收机读取将要飞往的航路边界点坐标B，并将读取到的航路边界点坐标发送给地面测控站，地面测控站根据将要飞往的航路边界点，确定出航海无人机飞过的上一个航路边界点坐标A和飞往下一个航路边界点坐标C，根据三个航路边界点坐标到航线顶点2的连线，计算出相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角α1、α2；即得到全部航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角αall，根据计算出的每个相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角，判断夹角区域内的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离，其中，预设的飞行禁区边线在图中表示为NF1、NF2、NF3。
在一个可行的实现方案中，图3示出了本申请实施例所提供的一种航海无人机安全测控方法中计算瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离的流程示意图；上述步骤S30中，若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离，包括：
步骤S301，若航海无人机在飞行过程中到达区域预警线后，安全测控计算机则读取区域预警线的撞线点经纬度坐标；
步骤S302，安全测控计算机根据当前航路边界点坐标到航线顶点的连线，以及与当前航路边界点坐标相邻的两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，得到相邻两个航路点坐标的直线距离；
步骤S303，安全测控计算机根据区域预警线的撞线点经纬度坐标和每个相邻的两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，计算出航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；其中，按照如下公式计算空间距离：
其中，Xo，Yo代表航海无人机飞行的撞线点经纬度坐标；Ax+By+C＝0代表航路边界点与相邻两个航路边界点到飞行区域航线顶点的连线；d代表瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离。
步骤S301、S302、S302在具体实施时，航海无人机在飞行区域内执行安防任务时，根据RDSS监控接收机实时读取航海无人机每个瞬时的航路点坐标，根据读取的每个瞬时的航路点坐标，判断航海无人机当前的位置是否在航线规划的飞行区域内，若航海无人机在飞行过程中到达区域预警线后，如图2-1所示的d＝3km，航海无人机则通过RDSS监控接收机读取区域预警线的撞线点经纬度坐标(Xo，Yo)，以及读取当前航路边界点坐标相邻的两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，构成直线方程Ax+By+C＝0，根据区域预警线的撞线点经纬度坐标和每个相邻两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，计算出航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离。
在一个可行的实现方案中，图4示出了本申请实施例所提供的一种航海无人机安全测控方法中计算海无人机飞行禁区高度航路点的坐标的流程示意图；上述步骤S40中，若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，包括：
步骤S401，若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则读取飞行离地高度的航路点坐标和视距半径；
步骤S402，安全测控计算机根据飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，并将航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标反馈给地面测控站。
步骤S401、S402在具体实施时，航海无人机在飞行区域内执行安防任务时，根据RDSS监控接收机实时读取航海无人机每个瞬时的航路点坐标，根据读取的每个瞬时的航路点坐标，判断航海无人机当前的位置是否在航线规划的飞行区域内，若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，航海无人机则通过RDSS监控接收机读取飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，并将读取飞行离地高度的航路点坐标和视距半径发送给安全测控计算机，计算出航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，并将计算出的飞行禁区高度航路点的坐标发送给地面测控站。
例如：假设航海无人机飞行离地高度为h1，地面测控站读取的航海无人机的飞行高度为h2，地面测控站相对于航海无人机的视距半径为
根据上述已知条件，当航海无人机的飞行高度为500m时，则视距半径约等于92km，通过RDSS监控接收机与空间站的中继卫星建立超视距双向短报文通信链路，实现对航海无人机的超视距安全控制功能，满足使用工况的需求。
在一个可行的实现方案中，上述步骤S50中，安全测控计算机根据计算出的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离、航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离、航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，对航海无人机进行安全测控；
步骤S50在具体实施时，安全测控计算机根据计算出航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离、航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离、航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标发送给地面测控站，地面测控站向航海无人机发送干预预警指令，航海无人机通过安全控制装置对航海无人机的发动机急停处理，并启动航海无人机的回收机构，航海无人机执行紧急返航指令。
在一个可行的实现方案中，图5示出了本申请实施例所提供的一种航海无人机安全测控方法中执行紧急返航的流程示意图；上述方法还包括：
步骤S601，当航海无人机瞬时的航路点坐标到达区域预警线或低于飞行禁区高度航路点时，安全控制装置则向地面测控站发送干预预警指令；
步骤S602，地面测控站通过安全控制装置发送航海无人机的紧急返航指令。
步骤S601、S602在具体实施时，当航海无人机发生偏离航线规划的飞行区域，到达区域预警线或低于飞行禁区高度航路点时，安全控制装置通过RDSS监控接收机向发送干预预警指令，地面测控站根据超视距上行遥控链路向航海无人机发送紧急返航指令，航海无人机根据紧急返航指令控制航海无人机的发动机急停，启动航海无人机的回收机构，航海无人机执行紧急返航指令。
图6示出了本申请实施例所提供的一种航海无人机安全测控装置60结构示意图，如图6所示，上述装置包括：
读取模块701，航海无人机在海上航线规划的飞行区域内执行安防任务时，根据安全测控装置的RDSS监控接收机，实时读取航海无人机每个瞬时的航路点坐标，以及对应航海无人机每个瞬时的航路点坐标的预设的飞行禁区边线位置点坐标和沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线位置点坐标；
第一计算模块702，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的相邻两个航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离；
第二计算模块703，若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；
第三计算模块704，若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标；
安全测控模块705，安全测控计算机根据计算出的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离、航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离、航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，对航海无人机进行安全测控。
具体实施时，航海无人机根据GNSS接收机和RDSS监控接收机与空间站的中继卫星建立超视距双向短报文通信链路；GNSS接收机根据超视距上行遥控链路，将从地面测控站读取安防任务指令信号传输给RDSS监控接收机；RDSS监控接收机根据安防任务指令信号，实时读取航海无人机每个瞬时的航路点坐标，以及对应航海无人机每个瞬时的航路点坐标的预设的飞行禁区边线位置点坐标和沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线位置点坐标；RDSS监控接收机将读取的每个瞬时航路点坐标、预设的飞行禁区边线位置点坐标和沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线位置点坐标发送给安全测控计算机；
若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机根据相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角，判断夹角区域内的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离；
若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机根据航海无人机在飞行过程中的瞬时的每个航路点坐标，计算航海无人机瞬时的相邻两个航路点坐标、航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；
若海航无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机高度预警线位置点，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标；
安全测控计算机根据航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离、航海无人机当前瞬时的定向射线航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离、航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，对航海无人机进行安全测控。
对应于图1中的航海无人机安全测控方法，本申请实施例还提供了一种计算机设备70，图7，如图7所示，该设备包括存储器801、处理器802及存储在该存储器801上并可在该处理器802上运行的计算机程序，其中，上述处理器802执行上述计算机程序时实现上述的方法。
航海无人机在海上航线规划的飞行区域内执行安防任务时，根据安全测控装置的RDSS监控接收机，实时读取航海无人机每个瞬时的航路点坐标，以及对应航海无人机每个瞬时的航路点坐标的预设的飞行禁区边线位置点坐标和沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线位置点坐标；
若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的相邻两个航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离；
若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；
若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标；
安全测控计算机根据计算出的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离、航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离、航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，对航海无人机进行安全测控。
对应于图1中的航海无人机安全测控方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行以下步骤：
航海无人机在海上航线规划的飞行区域内执行安防任务时，根据安全测控装置的RDSS监控接收机，实时读取航海无人机每个瞬时的航路点坐标，以及对应航海无人机每个瞬时的航路点坐标的预设的飞行禁区边线位置点坐标和沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线位置点坐标；
若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的相邻两个航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离；
若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；
若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标；
安全测控计算机根据计算出的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离、航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离、航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，对航海无人机进行安全测控。
基于上述分析可知，与相关技术采用集成在海上无人机中的电子围栏等安全保护系统相比，本申请实施例提供的采用独立的安全测控装置，能够大大提高航海无人机在使用环境中的安全性和稳定性，根据三种计算方式精准的计算出航海无人机在飞行过程中的偏离航线轨迹，有效提高飞行故障的检测概率。
本申请实施例所提供的航海无人机安全测控装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本申请实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的测控站和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露测控站和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种航海无人机安全测控方法，其特征在于，包括：
航海无人机在海上航线规划的飞行区域内执行安防任务时，根据安全测控装置的RDSS监控接收机，实时读取所述航海无人机每个瞬时的航路点坐标，以及对应所述航海无人机每个瞬时的航路点坐标的预设的飞行禁区边线位置点坐标和沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线位置点坐标；
若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的相邻两个航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离；
若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；
若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标；
所述安全测控计算机根据计算出的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离、航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离、航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，对所述航海无人机进行安全测控。
2.根据权利要求1所述的航海无人机安全测控方法，其特征在于，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离，包括：
所述航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，所述航海无人机向地面测控站发送将要飞往的航路边界点坐标；
所述地面测控站根据将要飞往的航路边界点，将航海无人机飞过的上一个航路边界点坐标和飞往下一个航路边界点坐标发送给所述安全测控计算机；
所述安全测控计算机根据三个航路边界点坐标到航线顶点的连线，计算出相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角；
根据计算出的每个相邻两个航路边界点坐标到航线顶点连接的夹角，判断夹角区域内的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离。
3.根据权利要求1所述的航海无人机安全测控方法，其特征在于，若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离，包括：
若所述航海无人机在飞行过程中到达区域预警线后，所述安全测控计算机则读取区域预警线的撞线点经纬度坐标；
所述安全测控计算机根据当前航路边界点坐标到航线顶点的连线，以及与当前航路边界点坐标相邻的两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，得到相邻两个航路点坐标的直线距离；
所述安全测控计算机根据所述区域预警线的撞线点经纬度坐标和每个相邻的两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，计算出航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离。
4.根据权利要求1所述的航海无人机安全测控方法，其特征在于，若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，包括：
若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，所述安全测控计算机则读取飞行离地高度的航路点坐标和视距半径；
所述安全测控计算机根据飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算所述航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，并将航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标反馈给地面测控站。
5.根据权利要求1所述的航海无人机安全测控方法，其特征在于，还包括：
当所述航海无人机瞬时的航路点坐标到达区域预警线或低于飞行禁区高度航路点时，安全控制装置则向地面测控站发送干预预警指令；
所述地面测控站通过安全控制装置发送航海无人机的紧急返航指令。
6.一种航海无人机安全测控装置，其特征在于，所述装置包括：
读取模块，航海无人机在海上航线规划的飞行区域内执行安防任务时，根据安全测控装置的RDSS监控接收机，实时读取所述航海无人机每个瞬时的航路点坐标，以及对应所述航海无人机每个瞬时的航路点坐标的预设的飞行禁区边线位置点坐标和沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线位置点坐标；
第一计算模块，若航海无人机在飞行过程中到达飞行禁区边线后，安全测控计算机则判断航海无人机瞬时的相邻两个航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离；
第二计算模块，若航海无人机与沿飞行区域内侧径向设置的区域预警线之间小于3km距离，安全测控计算机则计算航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离；
第三计算模块，若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，安全测控计算机则根据航海无人机飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标；
安全测控模块，所述安全测控计算机根据计算出的航海无人机瞬时的航路点坐标与预设的飞行禁区边线位置点坐标之间的距离、航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离、航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，对所述航海无人机进行安全测控。
7.根据权利要求6所述的航海无人机安全测控装置，其特征在于，所述第二计算模块，包括：
读取撞线点单元，若所述航海无人机在飞行过程中到达区域预警线后，所述安全测控计算机则读取区域预警线的撞线点经纬度坐标；
确定直线距离单元，所述安全测控计算机根据当前航路边界点坐标到航线顶点的连线，以及与当前航路边界点坐标相邻的两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，得到相邻两个航路点坐标的直线距离；
计算空间距离单元，所述安全测控计算机根据所述区域预警线的撞线点经纬度坐标和每个相邻的两个航路边界点坐标到飞行区域航线顶点的连线，计算出航海无人机当前瞬时的航路点坐标到区域预警线位置点坐标的空间距离。
8.根据权利要求6所述的航海无人机安全测控装置，其特征在于，第三计算模块，包括：
读取离地高度单元，若航海无人机的飞行高度低于飞行禁区高度，所述安全测控计算机则读取飞行离地高度的航路点坐标和视距半径；
计算飞行高度单元，所述安全测控计算机根据飞行离地高度的航路点坐标和视距半径，计算所述航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标，并将航海无人机飞行禁区高度航路点的坐标反馈给地面测控站。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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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 | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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