CN114237276A - 一种无人机管控系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种无人机管控系统，包括：无人机、无人机驿站和数据中心。所述无人机驿站分别与所述无人机和所述数据中心通信连接，所述无人机驿站用于接收来自所述无人机发送的数据信息，并对其进行分析处理或转发至所述数据中心；所述数据中心用于接收来自所述无人机驿站发送的数据信息，并对其进行分析处理后返回至所述无人机驿站。无人机管控系统为无人机的自主化飞行提供数据支持，提供充电、避险、更换功能组件、简单故障维修等功能。实现简单工作本地处理、复杂功能远程协调的高效解决方案，最大限度的发挥无人机的技术特长。
Description
技术领域
本申请涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机管控系统。
背景技术
现在民用多旋翼无人机方案中，无人机与遥控系统间采用非授权频段进行通信，信号传输慢，通信距离短，需要操控人员亲临现场进行无人机的操控，无法从根本上解决操控人员工作量大、工作效率低、成本较高，且存在一定的人身安全风险的问题。无人机采集到的图像通过存储到存储卡的方式进行保存，无法实现远程存储。遇见问题只能通过操控人员进行现场判断或者事后将图像导出由专家进行处理，无法胜任事实处置要求高的场景。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提出一种无人机管控系统，以解决无人机与遥控系统间信号传输慢，通信距离短的问题。
基于上述目的，本申请提供了一种无人机管控系统，包括：无人机、无人机驿站和数据中心，所述无人机驿站分别与所述无人机和所述数据中心通信连接，所述无人机驿站用于接收来自所述无人机发送的数据信息，并对其进行分析处理或转发至所述数据中心；所述数据中心用于接收来自所述无人机驿站发送的数据信息，并对其进行分析处理后返回至所述无人机驿站。
在一种可能的实施方式中，所述无人机驿站包括驿站主接口板、控制模组、环境感知模组、检测模组、功能维护模组、无线通信模组，所述控制模组、环境感知模组、检测模组、功能维护模组、无线通信模组分别与所述驿站主接口板连接，其中，所述控制模组，被配置为用于对所述无人机驿站进行控制管理；所述环境感知模组，被配置为用于对所述无人机驿站的环境进行感知；所述检测模组，被配置为用于对所述无人机驿站和所述无人机的状态进行检测；所述功能维护模组，被配置为用于对所述无人机进行维护和检修；所述无线通信模组，被配置为用于实现所述无人机驿站与所述无人机、所述数据中心和其他所述驿站之间的通信；所述驿站主接口板，被配置为用于实现所述无人机驿站的各个模块之间的物理独立性和逻辑独立性。
进一步，所述无人机驿站还包括电源接口板与充电控制模组，所述充电控制模组与所述电源接口板连接；所述控制模组、所述驿站主接口板分别与所述电源接口板连接，其中，所述电源接口板，被配置为用于与所述驿站主接口板配合实现所述无人机驿站的各个模块之间的物理独立性和逻辑独立性；所述充电控制模组，被配置为用于对所述无人机驿站和所述无人机进行充电。
进一步，所述无线通信模组包括远程通信单元和近程通信单元；所述远程通信单元，包括：所述无人机驿站通过通信基站分别与所述无人机和其他所述驿站进行通信，或所述无人机驿站通过通信基站和自组网分别与所述无人机和其他所述驿站进行通信；所述近程通信单元，包括：所述无人机驿站通过所述无线通信模组分别与所述无人机和其他所述驿站进行通信，或通过无线通信模组和自组网分别与所述无人机和其他所述驿站进行通信。
进一步，所述充电控制模组包括发电单元和电池单元，所述发电单元包括太阳能充电、高压感应取电，所述电池单元包括驿站电池和无人机备用电池。
进一步，所述控制模组包括逻辑控制单元、数据交互单元和边缘计算单元，其中，所述逻辑控制单元，被配置为用于对所述无人机驿站进行协调和控制；所述数据交互单元，被配置为用于实现所述无人机和所述数据中心之间的通信；所述边缘计算单元，被配置为用于对所述无人机和所述驿站产生的数据进行本地处理
在一种可能的实施方式中，所述无人机包括：计算模组，被配置为用于对所述无人机的周围环境进行感知和预处理；飞控模组，被配置为用于为所述无人机提供飞行控制功能；动力模组，被配置为用于为所述无人机提供飞行动力；任务载荷模组，被配置为用于根据实际作业需求为所述无人机提供相应功能组件；导航模组，被配置为用于为所述无人机提供定位导航功能；通信模组被配置为用于为所述无人机提供无线通信功能；安全管理模组，被配置为用于为所述无人机提供身份认证功能。其中，各诉述模组之间均通过松耦合方式连接。
在一种可能的实施方式中，所述无人机驿站冗余设置。
在一种可能的实施方式中，诉述无人机管控系统还包括：所述无人机驿站与所述无人机和其他所述无人机驿站之间通过密钥加密进行通信。
在一种可能的实施方式中，所述数据中心包括大数据模组、云计算模组、云存储模组。
从上面所述可以看出，本申请提供的一种无人机管控系统，通过无人机与远程的数据中心进行连接，数据中心后台可以接入云计算技术、大数据技术等，为无人机的自主化飞行提供数据支持。同时，无人机管控系统为无人机提供充电、避险、更换功能组件、简单故障维修等功能。本申请为无人机的管控提出了一种简单工作本地处理、复杂功能远程协调的高效解决方案，最大限度的发挥无人机的技术特长。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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的附图。
图1为本申请实施例提供的无人机驿站的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的检测模组的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的环境感知模组的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的无人机驿站分布示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本申请实施例提供了一种无人机管控系统，包括：无人机、无人机驿站和数据中心，所述无人机驿站分别与所述无人机和所述数据中心通信连接，所述无人机驿站用于接收来自所述无人机发送的数据信息，并对其进行分析处理或转发至所述数据中心；所述数据中心用于接收来自所述无人机驿站发送的数据信息，并对其进行分析处理后返回至所述无人机驿站。所述无人机在所述无人机驿站通讯范围内飞行，所述无人机驿站根据所述无人机传回的数据，分析所述无人机状态和所处环境状态，为所述无人机提供指令进行起飞、降落和避险。所述无人机驿站利用机械装置为所述无人机提供检修功能，包括更换所述无人机的各所述模组、配件装置、任务载荷设备或电池。所述无人机驿站部署了接收、储存和发送电能的功能，在所述无人机停靠时为所述无人机充电。所述数据中心接收所述无人机驿站传输的数据，再传回经过数据处理的指令，加快了数据处理速度。所述无人机驿站与所述数据中心为所述无人机提供环境感知、检修、通信、充电的功能，提高了所述无人机安全性、飞行精准度和可持续工作能力。
如图1所示，在本实施例中，所述无人机驿站包括驿站主接口板、控制模组、环境感知模组、检测模组、功能维护模组、无线通信模组，所述控制模组、所述环境感知模组、所述检测模组、所述功能维护模组、所述无线通信模组分别与所述驿站主接口板连接。其中，所述控制模组，被配置为用于对所述无人机驿站进行控制管理；所述环境感知模组，被配置为用于对所述无人机驿站的环境进行感知；所述检测模组，被配置为用于对所述无人机驿站和所述无人机的状态进行检测；所述功能维护模组，被配置为用于对所述无人机进行维护和检修；所述无线通信模组，被配置为用于实现所述无人机驿站与所述无人机、所述数据中心和其他所述驿站之间的通信；所述驿站主接口板，被配置为用于实现所述无人机驿站的各个模块之间的物理独立性和逻辑独立性。各个模组间通过接口板实现数据交互，每个模组在物理和逻辑上独立，实现相互无干扰，可独立更换。
如图1所示，在一些实施例中，所述无人机驿站还包括电源接口板与充电控制模组，所述充电控制模组与所述电源接口板连接；所述控制模组、所述驿站主接口板分别与所述电源接口板连接，其中，所述电源接口板，被配置为用于与所述驿站主接口板配合实现所述无人机驿站的各个模块之间的物理独立性和逻辑独立性；所述充电控制模组，被配置为用于对所述无人机驿站和所述无人机进行充电。所述控制模组是所述无人机驿站运行的主体，协调和控制所述环境感知模组、所述检测模组、所述功能维护模组、所述无线通信模组和所述充电控制模组的运行，所述控制模组接收所述数据中心的指令并传送给所述无人机执行。
如图2所示，在一些实施例中，所述检测模组由系统级芯片、大容量存储芯片、数据总线与本地通信接口组成，其中所述系统级芯片分别与所述大容量存储芯片、所述数据总线与所述本地通信接口连接。所述检测模组检测所述无人机驿站的软件和硬件状态，以及停靠后或作业起飞前的所述无人机状态，检测日志存储到所述检测模组的大容量存储芯片中，所述大容量存储芯片最多存储6个月的检测日志，所述检测日志可以通过所述检测模组的本地通信接口现场导出，所述控制模组定期向所述数据中心传输所述无人机驿站以及所述无人机的检测日志。所述检测模组通过数据总线与所述无人机驿站中的其他所述模组进行通信。
如图3所示，在一些实施例中，所述环境感知模感知模组包含雨雪传感器、温度传感器、湿度传感器、超声波传感器、北斗定位、大气压力传感器、风速风向传感器，用来感知周围的物理环境，实时监测驿站周边的温湿度、大气压力、风向风速、雨雪情况。当周围的环境异常，不利于所述无人机起飞作业时，自动阻止所述无人机的飞行请求。当所述无人机作业过程中寻求停靠或避险请求时，所述无人机驿站判断自身状态向所述无人机传递允许停靠或禁止停靠的指令，当所述无人机信号覆盖范围内的驿站均不适合停靠时，则由所述无人机自行判断或请求所述数据中心指定停靠的驿站。所述环境感知模组利用北斗模块完成驿站的地理位置信息采集，并通过超声波传感器完成驿站与无人机间的测距功能，辅助无人机平稳的停靠。
在一些实施例中，所述无线通信模组包括远程通信单元和近程通信单元。所述远程通信单元用于所述无人机驿站与所述无人机的数据交换、所述无人机驿站间的数据交换以及所述无人机驿站与所述数据中心的数据交换，包括：所述无人机驿站通过通信基站分别与所述无人机和其他所述驿站进行通信，或所述无人机驿站通过通信基站和自组网分别与所述无人机和其他所述驿站进行通信。当所述远程通信单元在5G信号范围内进行时，利用5G网络基站直接通信；当所述远程通信单元在5G信号范围外进行时，所述无人机驿站利用自组网通过其他驿站中继给5G基站建立局域网完成通信。所述近程通信单元用于所述无人机驿站与所述无人机的数据交换以及所述无人机驿站间的数据交换，包括：所述无人机驿站通过所述无线通信模组分别与所述无人机和其他所述驿站进行通信，或通过无线通信模组和自组网分别与所述无人机和其他所述驿站进行通信。当所述近程通信单元在5G信号范围内进行时，所述无线通信模组利用5G网络建立局域网完成通信；当所述近程通信单元在5G信号范围外进行时，利用所述无线通信模组利用自组网通过其他驿站中继给5G基站建立局域网完成通信。所述无线通信模组为数据传输提供大带宽、低时延、高可靠的通信保障。
在一些实施例中，所述充电控制模组包括发电单元和电池单元，所述发电单元包括太阳能充电、高压感应取电，所述电池单元包括驿站电池和无人机备用电池。在无人值守的野外，选取太阳能作为主要发电手段，通过外置的太阳能电池板为所述电池单元供电。当遇到特殊天气无法利用太阳能时，利用高压感应取电的方式为所述电池单元供电，以保证电能充足。
在一些实施例中，所述控制模组包括逻辑控制单元、数据交互单元和边缘计算单元。所述逻辑控制单元是所述无人机驿站逻辑功能运行的主体，协调和控制所述无人机驿站各所述模块。所述数据交互单元接收所述数据中心的指令并传送给所述无人机执行，向所述数据中心传输所述无人机和所述无人机驿站的数据。所述边缘计算单元对所述无人机驿站自身的数据、采集到的所述无人机的数据进行本地处理，非本地处理范围的业务上传所述数据中心处理。
在一实施例中，当诉述无人机驿站中所述检测模组检测所述无人机状态时，本地处理判断所述无人机是否具备继续作业条件，遇到非本地处理范围的情况上报所述数据中心进行判决。所述检测模组能够判断检测结果并定位常见故障点，遇到非本地处理范围的情况，所述控制模组利用边缘计算功能与逻辑控制功能，让所述检测模组受控于所述数据中心进行远程诊断。所述边缘计算单元能够提高整个生态管控系统的自主化能力，降低非必要的通信开销，减少通信时延、增强系统的实时性响应能力；实现简单业务就地解决，复杂业务通过所述数据中心协同解决。
在一些实施例中，述无人机包括计算模组、飞控模组、动力模组、任务载荷、导航模组、通信模组、信息安全模组，各模组之间均通过松耦合方式连接。所述无人机利用自身松耦合连接方式与所述无人机驿站中所述功能维护模组，实现简易故障维修和更换任务载荷。其中，故障维修的内容包括：所述动力模组、通信模组、导航模组和计算模组的更换和软件升级。所述无人机可以利用所述功能维护模组根据自身的作业需求更换适合的模组和装备。模组的更换通过驿站的本体结构，通过滑轨、升降电机等机械结构来完成。同时可利用驿站与无人机的本地通信接口完成计算模组的软件升级功能。
如图4所示，在一些实施例中，所述无人机在4个所述无人机驿站通信范围内飞行，所述无人机驿站冗余设置。所述无人机驿站以固定间距散布在作业区域内，所述无人机根据信号强度、距离、环境等信息自主切换连接的驿站。提高所述无人机驿站与所述无人机的通信速度和通信质量，保证无人机远端作业的安全性。
在一些实施例中，所述无人机驿站与所述无人机和其他所述无人机驿站之间均通过密钥加密进行通信。具体的，所述无人机驿站与所述无人机和其他所述无人机驿站之间采用IPsec协议或SSL协议进行通信。所述无人机与当前停靠的所述无人机驿站在非工作时间协商会话密钥，所述无人机通过当前通信的所述无人机驿站指定的该会话密钥与其他所述无人机驿站通信。各所述无人机驿站间定期协商会话密钥；所述无人机驿站与所述数据中心间定期协商会话密钥。协商的密钥包括所述无人机驿站间的会话密钥和所述无人机与其他所述无人机驿站间的会话密钥。在进行通信前，通信双方会利用密钥进行身份验证，从而保证了通信的安全性。
在一些实施例中，所述数据中心包括大数据模组、云计算模组、云存储模组。所述数据中心接收所述无人机驿站传输的数据，存储在所述云存储模组，利用所述大数据模组与所述云计算模组对数据计算分析，增加所述数据中心处理业务范围，加快处理业务速度。所述数据中心还可以通过所述大数据模组输入控制信号解决非所述数据中心处理业务范围的问题。
需要说明的是，上述对本申请的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本申请实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无人机管控系统，其特征在于，包括：无人机、无人机驿站和数据中心；
所述无人机驿站分别与所述无人机和所述数据中心通信连接；
所述无人机驿站用于接收来自所述无人机发送的数据信息，并对其进行分析处理或转发至所述数据中心；
所述数据中心用于接收来自所述无人机驿站发送的数据信息，并对其进行分析处理后返回至所述无人机驿站。
2.根据权利要求1所述的一种无人机管控系统，其特征在于，所述无人机驿站包括控制模组、环境感知模组、检测模组、功能维护模组、无线通信模组，各模组分别与驿站主接口板连接；其中，
所述控制模组，被配置为用于对所述无人机驿站进行控制管理；
所述环境感知模组，被配置为用于对所述无人机驿站的环境进行感知；
所述检测模组，被配置为用于对所述无人机驿站和所述无人机的状态进行检测；
所述功能维护模组，被配置为用于对所述无人机进行维护和检修；
所述无线通信模组，被配置为用于实现所述无人机驿站与所述无人机、所述数据中心和其他所述驿站之间的通信；
所述驿站主接口板，被配置为用于实现所述无人机驿站的各个模块之间的物理独立性和逻辑独立性。
3.根据权利要求2所述的一种无人机管控系统，其特征在于，所述无人机驿站还包括电源接口板与充电控制模组，所述充电控制模组与所述电源接口板连接；所述控制模组、所述驿站主接口板分别与所述电源接口板连接，其中，
所述电源接口板，被配置为用于与所述驿站主接口板配合实现所述无人机驿站的各个模块之间的物理独立性和逻辑独立性；
所述充电控制模组，被配置为用于对所述无人机驿站和所述无人机进行充电。
4.根据权利要求2所述的一种无人机管控系统，其特征在于，所述无线通信模组包括远程通信单元和近程通信单元；
所述远程通信单元，包括：所述无人机驿站通过通信基站分别与所述无人机和其他所述驿站进行通信，或所述无人机驿站通过通信基站和自组网分别与所述无人机和其他所述驿站进行通信；
所述近程通信单元，包括：所述无人机驿站通过所述无线通信模组分别与所述无人机和其他所述驿站进行通信，或通过无线通信模组和自组网分别与所述无人机和其他所述驿站进行通信。
5.根据权利要求2所述的一种无人机管控系统，其特征在于，所述充电控制模组包括发电单元和电池单元，所述发电单元包括太阳能充电、高压感应取电，所述电池单元包括驿站电池和无人机备用电池。
6.根据权利要求2所述的一种无人机管控系统，其特征在于，所述控制模组包括逻辑控制单元、数据交互单元和边缘计算单元，其中，
所述逻辑控制单元，被配置为用于对所述无人机驿站进行协调和控制；
所述数据交互单元，被配置为用于实现所述无人机和所述数据中心之间的通信；
所述边缘计算单元，被配置为用于对所述无人机和所述驿站产生的数据进行分析处理。
7.根据权利要求1所述的一种无人机管控系统，其特征在于，所述无人机包括：
计算模组，被配置为用于对所述无人机的周围环境进行感知和预处理；
飞控模组，被配置为用于为所述无人机提供飞行控制功能；
动力模组，被配置为用于为所述无人机提供飞行动力；
任务载荷模组，被配置为用于根据实际作业需求为所述无人机提供相应功能组件；
导航模组，被配置为用于为所述无人机提供定位导航功能；
通信模组，被配置为用于为所述无人机提供无线通信功能；
安全管理模组，被配置为用于为所述无人机提供身份认证功能，
其中，各模组之间均通过松耦合方式连接。
8.根据权利要求1所述的一种无人机管控系统，其特征在于，所述无人机驿站冗余设置。
9.根据权利要求1所述的一种无人机管控系统，其特征在于，还包括：所述无人机驿站与所述无人机和其他所述无人机驿站之间均通过密钥加密进行通信。
10.根据权利要求1所述的一种无人机管控系统，其特征在于，所述数据中心包括大数据模组、云计算模组和云存储模组。
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| CN (1) | CN114237276A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115551039A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-12-30 | 北京连山科技股份有限公司 | 一种融合5g和自组网无人机群通信系统 |
Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN106527472A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-03-22 | 南京奇蛙智能科技有限公司 | 一种无人机全自主超远距离飞行系统及控制方法 |
| CN109319118A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-02-12 | 北京星云城科技有限公司 | 一种基于分布式无人机基站的工业巡线无人机系统 |
| CN109709984A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-03 | 中国计量大学 | 一种基站式无人机大气环境监测系统 |
| CN110850890A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-28 | 中山飞旋天行航空科技有限公司 | 光伏电站无人机巡检系统及其控制方法 |
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-
2021
- 2021-11-02 CN CN202111291867.3A patent/CN114237276A/zh active Pending
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