CN115146241A - 一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器 - Google Patents

Abstract

一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器，包括身份识别器、无人驾驶航空器、地面飞行控制器和飞行综合管理系统，所述的无人驾驶航空器上设有管控记录仪，所述的身份识别器通过USB接口和地面飞行控制器连接，采用以上结构后，本发明具有如下优点：本发明的身份识别器和管控记录仪、地面飞行控制器、飞行管理平台组成准飞控制的一个整体，通过在地面飞行控制器上增加身份识别器及无人机上新增管控记录仪来实现准飞授权驾驶执照及技术等级加密认证、飞行计划授权、驾驶人员飞行经验计时的功能，进一步避免黑飞事件和不受控飞行的发生。其具有高性能、低功耗、小体积、低成本等特点，也便于携带。

Description

一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器

技术领域

本发明涉及无人驾驶航空器身份识别技术领域，具体是指一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器。

背景技术

近年来，无人驾驶航空器以下简称无人机已经跃升为快速发展的新兴产业，在技术和市场的共同推动下，无人机的数量和规模呈现爆发式增长，在经济社会各领域的应用日趋广泛。与此同时，国际上各类由无人机非法飞行引发的安全事故时有发生，有的甚至已经造成严重的现实危害。无人机管理步伐逐步加快，需要尽快采取有效措施遏制无人机干扰事件多发、频发的现状；同时，做好无人机干扰运行的防治和处置。

无人机“黑飞”已经严重威胁到公共安全、飞行安全甚至防空安全。面对这种情况，利用反无人机技术对无人机进行监控就起到了关键补充作用。近年来无人机反制技术也呈现出一定的发展趋势。无人机反制系统主要包括干扰设备、无人机探测设备、诱骗设备等组成，工作中通过探测区域内的无人机，并通过干扰设备向其发射电磁波，对其飞控信号、图传信号、GPS等信号进行干扰，迫使其降落或返航。

另外目前现有技术中，通过移动蜂窝网络远程超视距作业的无人机管控，需要结合无人机运营人提交的飞行计划，配置蜂窝联网无人机和遥控器组对关系、无人机白名单，对于通过蜂窝网络联网的超视距作业无人机进行鉴权和认证，从而实现对蜂窝联网无人机系统的飞行管控。

无人机飞行管控问题主要包括无人机准飞、驾驶员执照、飞行管理、安全管控、飞行服务保障、飞行动态监控等问题。目前无人机准飞还无法从源头上进行全面有效的控制。无人机驾驶员是否具有合法飞行执照，是否具有驾驶相关机型的资质问题也无法根据作业现场的情况进行有效控制。对包括飞行时长在内的飞行计划更无法进行有效管理。现有无人机飞行管控主要有以下方法，存在一些管控上的缺点。

现有技术中，通过蜂窝网络远程超视距作业的无人机，主要结合飞行计划，由无人机云系统完成超视距飞行校验，需要依赖无人机运营人主动提交的飞行计划，另外这类飞行授权的方法仅适用于蜂窝网范围内的合作无人机，否则无人机运营人不会主动提交飞行计划，因而无法判断是否允许该无人机的飞行。所以采用蜂窝网络进行准飞控制还是存在许多不确定性和局限性，另外对于一些特种无人机，如警用无人机还会受飞行高度、地理环境限制等因素限制，有时并不支持采用蜂窝网络进行控制。

现有无人机飞行管控的相关管理办法，只能防君子不能防小人，事后处理固然有威慑作用，但如果在事前就能进行管控阻止则会更加有效。但目前无人机普遍没有设计加装飞行管控记录仪，也没有在飞行控制系统中运用具有加密功能的准飞装置，无法统一从源头开始进行准飞的控制。

目前在行业应用无人机管控技术中，涉及信息安全、飞行管理、飞行动态监控等方面同样存在一些不足，有的甚至空白，许多问题急待解决。

1、行业无人机、遥控器意外丢失，无法有效防止用做其它用途。特别像警用无人机、重大安保无人机，会涉及信息安全问题。

2、无法解决行业无人机驾驶员飞行作业、训练时长等信息的有效统计问题。

3、无法解决行业无人机飞行实时管控问题，包括像任务地点、任务航线、任务经纬度等问题。

5、存在空域内飞行器相撞的风险。

6、存在事后无法追查、溯源的问题。

7、解决无人机特别是像警用、消防、安防、电力、森林、农业、测绘、物流等行业无人机没有进行集中飞行动态监控及管理的问题。

发明内容

本发明要解决上述技术问题，提供一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器，包括身份识别器、无人驾驶航空器、地面飞行控制器和飞行综合管理系统，所述的身份识别器包括外壳和外壳内设置的线路板主体，所述的线路板主体上设有处理器、系统时钟、Flash程序存储系统、Flash数据存储系统和电源系统，所述的处理器上设有Debug接口，所述的外壳的上设有多个的LED指示灯且LED指示灯电连接处理器，所述的线路板主体的一侧设有USB接口且USB接口延伸至外壳的外侧，所述的系统时钟、Flash程序存储系统、Flash数据存储系统和USB接口分别与处理器电连接，所述的飞行综合管理系统包括飞行管理平台和飞行业务平台，所述的地面飞行控制器包括遥控模块和授权模块，所述的地面飞行控制器和无人驾驶航空器无线连接，所述的无人驾驶航空器上设有管控记录仪，所述的身份识别器通过USB接口和地面飞行控制器连接，所述的地面飞行控制器通过无线或者有限VPN和飞行综合管理系统连接。

采用以上结构后，本发明具有如下优点：

1、本发明的身份识别器和管控记录仪、地面飞行控制器、飞行管理平台组成准飞控制的一个整体，使用新增的两个核心管控点，一个在地面的身份识别器，一个在空中的管控记录仪分别进行分布管控。通过在地面飞行控制器上增加身份识别器及无人机上新增管控记录仪来实现准飞授权驾驶执照及技术等级加密认证、飞行计划授权、驾驶人员飞行经验计时的功能，进一步避免黑飞事件和不受控飞行的发生。为高要求的无人机准飞管控场合，如：警用、消防、安防、电力、森林、农业、测绘、物流无人机等提供更加安全、可控的解决方案。

2、用国产化的高性能低功耗的MCU或ARM处理器，其具有高性能、低功耗、小体积、低成本等特点。通过设计可以实现大容量存储、加密通信等功能。低功耗、小体积的特点，可以设计成U盘大小，通过其USB接口可以方便的与地面飞行控制器、飞行管理平台连接，进行准飞的授权认证，也便于携带。

作为改进，所述的处理器为支持OS系统的MCU或ARM处理器且支持SPI Flash和USBOTG。

作为改进，所述的Flash程序存储系统用于存储驾驶员信息、硬件标识信息和硬件随机因子，所述的驾驶员信息包括驾驶员的身份资料、驾驶执照、所属单位、飞行时间和培训简历。

作为改进，所述的遥控模块和授权模块电连接。

作为改进，所述的地面飞行控制器上设有多个连接身份识别器的连接接口。

作为改进，所述的外壳的外侧设有转动连接的防护盖。

一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器的使用方法，步骤如下：

S:无人机驾驶员需要进行飞行操作时，将获得认证的身份识别器通过USB接口连接到地面飞行控制器上,可以通过多个USB接口同时支持主驾、副驾进行协同作业；

S:地面飞行控制器通过读取身份识别器里认证信息并通过无线网络将认证信息上传至飞行管理平台进行比对验证；

S:验证通过后，驾驶员才能通过地面飞行控制器有效的操控无人机进行飞行，同时身份识别器对驾驶员的飞行控制进行计时，在结合飞行业务平台为驾驶员专业技术水平评估提供参考数据；

S：无人机飞行过程中的数据也可以实时通过加密VPN通道回传飞行管理平台，实现飞行动态监控。

附图说明

图1是本发明一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器的结构示意图。

图2是本发明一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器线路板主体的结构示意图。

图3是本发明一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器的电路连接图。

图4是本发明一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器的无人驾驶航空器飞行管控系统流程图。

如图所示：1、身份识别器；1.1、外壳；1.2、线路板主体；1.3、处理器；1.4、系统时钟；1.5、Flash程序存储系统；1.6、Flash数据存储系统；1.7、电源系统；1.8、LED指示灯；1.9、USB接口；2、无人驾驶航空器；3、地面飞行控制器；3.1、遥控模块；3.2、授权模块；4、飞行综合管理系统；4.1、飞行管理平台；4.2、飞行业务平台；5、防护盖；6、Debug 接口。

具体实施方式

下面结合全文对本发明做进一步的详细说明。

结合附图1-4，一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器，其特征在于，包括身份识别器 1、无人驾驶航空器2、地面飞行控制器3和飞行综合管理系统4，所述的身份识别器1包括外壳1.1和外壳1.1内设置的线路板主体1.2，所述的线路板主体1.2上设有处理器1.3、系统时钟1.4、Flash程序存储系统1.5、Flash数据存储系统1.6和电源系统1.7。

系统时钟1.4用于给处理器工作提供所需的系统主时钟。

Flash程序存储系统1.5用于存储操作系统、程序文件及相关配置文件。

Debug接口6为处理器的调试接口，用于系统在线调试。

处理器1.3选用小体积、低功耗、支持OS系统的MCU或ARM处理器，是身份识别器核心处理单元，支持SPI Flash、USB OTG等接口，如基于Cortex-M3架构的低功耗高性能的RKNanoC 处理器等。

USB接口1.9给身份识别器供电及数据通信。

电源系统1.7将USB接口1.9的电源转换成身份识别器所需的各组电源。

所述的处理器1.3上设有Debug接口6，所述的外壳1.1的上设有多个的LED指示灯1.8 且LED指示灯1.8电连接处理器1.3，所述的线路板主体1.2的一侧设有USB接口1.9且USB 接口1.9延伸至外壳1.1的外侧，所述的系统时钟1.4、Flash程序存储系统1.5、Flash数据存储系统1.6和USB接口1.9分别与处理器1.3电连接，所述的飞行综合管理系统4包括飞行管理平台4.1和飞行业务平台4.2，飞行业务平台4.2含有无人驾驶航空器2的任务地点、任务航线、任务经纬度等数据，所述的地面飞行控制器3包括遥控模块3.1和授权模块 3.2，所述的地面飞行控制器3和无人驾驶航空器2无线连接，所述的无人驾驶航空器2上设有管控记录仪，所述的身份识别器1通过USB接口1.9和地面飞行控制器3连接，所述的地面飞行控制器3通过无线或者有限VPN和飞行综合管理系统4连接。

所述的Flash程序存储系统1.5用于存储驾驶员信息、硬件标识信息和硬件随机因子，所述的驾驶员信息包括驾驶员的身份资料、驾驶执照、所属单位、飞行时间和培训简历。

所述的遥控模块3.1和授权模块3.2通过串口、网络或USB连接。遥控模块3.1给授权模块3.2供电。

所述的地面飞行控制器3上设有多个连接身份识别器1的连接接口。

所述的外壳1.1的外侧设有转动连接的防护盖5。

一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器的使用方法，步骤如下：

S1:无人机驾驶员需要进行飞行操作时，将获得认证的身份识别器1通过USB接口1.9连接到地面飞行控制器3上,可以通过多个USB接口1.9同时支持主驾、副驾进行协同作业；

S2:地面飞行控制器3通过读取身份识别器1里认证信息并通过无线网络将认证信息上传至飞行管理平台4.1进行比对验证；

S3:验证通过后，驾驶员才能通过地面飞行控制器3有效的操控无人机进行飞行，同时身份识别器1对驾驶员的飞行控制进行计时，在结合飞行业务平台4.2为驾驶员专业技术水平评估提供参考数据；

S4：无人机飞行过程中的数据也可以实时通过加密VPN通道回传飞行管理平台4.1，实现飞行动态监控。

实施例一：

S1:无人机驾驶员需要进行飞行操作时，将获得认证的身份识别器1通过USB接口1.9连接到地面飞行控制器3上,可以通过多个USB接口1.9同时支持主驾、副驾进行协同作业；

S2:地面飞行控制器3通过读取身份识别器1里认证信息并通过无线网络将认证信息上传至飞行管理平台4.1进行比对验证；

S3:验证通过后，驾驶员才能通过地面飞行控制器3有效的操控无人机进行飞行，同时身份识别器1对驾驶员的飞行控制进行计时，在结合飞行业务平台4.2为驾驶员专业技术水平评估提供参考数据；

S4：无人机飞行过程中的数据也可以实时通过加密VPN通道回传飞行管理平台4.1，实现飞行动态监控。

身份识别器其与管控记录仪、地面飞行控制器、飞行管理平台组成准飞控制的一个整体，采用在现有无人机管控平台上新增的两个核心管控点，地面的身份识别器和空中的管控记录仪来实现分布式管控。通过在地面飞行控制器上增加身份识别器及无人机上新增管控记录仪来实现准飞授权驾驶执照及技术等级加密认证、飞行计划授权等功能，进一步避免黑飞事件和不受控飞行的发生。同时身份识别器对驾驶员的飞行控制具有计时功能，记录数据存储在计数器内部Flash或eMMC中，可用于飞行经验计时评估用，为高要求的无人机准飞管控场合，如：警用、消防、安防、电力、森林、农业、测绘、物流等提供更加合适的解决方案。

本发明设计选用完全国产化的高性能低功耗的ARM处理器，其具有高性能、低功耗、小体积、低成本等特点。通过设计可以实现大容量存储、国密加密通信等功能。低功耗、小体积的特点，可以设计成U盘大小，通过其USB接口可以方便地与地面飞行控制器、飞行管理平台连接，进行准飞的授权认证，非常适合携带及安装部署。

身份识别器用于存储飞行控制平台下发的认证信息，首次使用或认证过期需通过无人机飞行控制平台批准授权并签发加密认证信息。无人机驾驶员需要进行飞行操作时，将获得认证的身份识别器通过USB接口连接到地面飞行控制器上。可以通过多个USB接口同时支持主驾、副驾进行协同作业。地面飞行控制器通过私有接口读取地面飞行控制器里认证信息并通过4G或5G网络将认证信息上传至飞行控制平台进行比对验证。验证通过后，驾驶员才能通过地面飞行控制器有效地操控无人机进行飞行。同时身份识别器对驾驶员的飞行控制进行计时，为驾驶员专业技术水平评估提供参考数据，有助提高驾驶员的驾驶水平及无人机飞行空域安全。无人机飞行过程中的数据也可以实时通过加密VPN通道回传飞行管理平台，实现飞行动态监控。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，全文中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器，其特征在于，包括身份识别器(1)、无人驾驶航空器(2)、地面飞行控制器(3)和飞行综合管理系统(4)，所述的身份识别器(1)包括外壳(1.1)和外壳(1.1)内设置的线路板主体(1.2)，所述的线路板主体(1.2)上设有处理器(1.3)、系统时钟(1.4)、Flash程序存储系统(1.5)、Flash数据存储系统(1.6)和电源系统(1.7)，所述的处理器(1.3)上设有Debug接口(6)，所述的外壳(1.1)的上设有多个的LED指示灯(1.8)且LED指示灯(1.8)电连接处理器(1.3)，所述的线路板主体(1.2)的一侧设有USB接口(1.9)且USB接口(1.9)延伸至外壳(1.1)的外侧，所述的系统时钟(1.4)、Flash程序存储系统(1.5)、Flash数据存储系统(1.6)和USB接口(1.9)分别与处理器(1.3)电连接，所述的飞行综合管理系统(4)包括飞行管理平台(4.1)和飞行业务平台(4.2)，所述的地面飞行控制器(3)包括遥控模块(3.1)和授权模块(3.2)，所述的地面飞行控制器(3)和无人驾驶航空器(2)无线连接，所述的无人驾驶航空器(2)上设有管控记录仪，所述的身份识别器(1)通过USB接口(1.9)和地面飞行控制器(3)连接，所述的地面飞行控制器(3)通过无线或者有限VPN和飞行综合管理系统(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器，其特征在于：所述的处理器(1.3)为支持OS系统的MCU或ARM处理器且支持SPI Flash和USB OTG。

3.根据权利要求1所述的一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器，其特征在于：所述的Flash程序存储系统(1.5)用于存储驾驶员信息、硬件标识信息和硬件随机因子，所述的驾驶员信息包括驾驶员的身份资料、驾驶执照、所属单位、飞行时间和培训简历。

4.根据权利要求1所述的一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器，其特征在于：所述的遥控模块(3.1)和授权模块(3.2)电连接。

5.根据权利要求1所述的一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器，其特征在于：所述的地面飞行控制器(3)上设有多个连接身份识别器(1)的连接接口。

6.根据权利要求1所述的一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器，其特征在于：所述的外壳(1.1)的外侧设有转动连接的防护盖(5)。

7.一种行业应用无人驾驶航空器身份识别器的使用方法，其特征在于，步骤如下：

S1:无人机驾驶员需要进行飞行操作时，将获得认证的身份识别器(1)通过USB接口(1.9)连接到地面飞行控制器(3)上,可以通过多个USB接口(1.9)同时支持主驾、副驾进行协同作业；

S2:地面飞行控制器(3)通过读取身份识别器(1)里认证信息并通过无线网络将认证信息上传至飞行管理平台(4.1)进行比对验证；

S3:验证通过后，驾驶员才能通过地面飞行控制器(3)有效的操控无人机进行飞行，同时身份识别器(1)对驾驶员的飞行控制进行计时，在结合飞行业务平台(4.2)为驾驶员专业技术水平评估提供参考数据；

S4：无人机飞行过程中的数据也可以实时通过加密VPN通道回传飞行管理平台(4.1)，实现飞行动态监控。

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