CN115421174A - 一种基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及安全识别技术领域,公开了一种基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统,无人机根据密钥来进行相应的飞行运动,并同时通过无线通信中心与时空信息收集模块进行连接,发送自身的时空信息数据供空间轨迹生成模块生成相应的三维空间轨迹,因此需要是能够识别密钥的无人机参与安全等级的评级,若无人机无法根据密钥来执行相应的飞行动作,则已经被筛选出来;另外,针对同一三维空间轨迹,不同的切分方法会得到不同的断面数据图,因此无人机即使能够根据密钥进行飞行动作模仿,但是切分方法其无从得知,因此能够达到更高级别的安全识别,宠妃的提升远距离的无通信密码的无人机身份识别。

Description

一种基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统及方法
技术领域
本发明涉及安全识别技术领域,具体涉及一种基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统及方法。
背景技术
随着科学技术的发展,无人机被越来越多地应用于军事和民用领域。无人机的应用为人们的生活和工作提供了极大的便利,随着其应用范围的日益广泛,与之相关的安全问题也就受到越来越广泛的关注。
无人机多在近地低空环境下飞行,以完成侦查、巡逻、救援、航拍等任务,而且由于无人机多带有大量的采集性质的传感器,无人机在出库和入库时需要进行审核,以免外部非单位的无人机闯入安全区进行信息采样。
现阶段,为了防止外部无人机恶意进入单位内部,一般是在规定时段设置禁飞区,或者设定相应的应答密码,亦或是采用射频信号的方式进行识别,只有通过了应答密码的审核,才能够被准许进入,但是这种方式容易被通过算法破译,安全防护的可靠性不够高,射频信号也存在被反向读取并破译模仿的可能,因此需要安全可靠性更强的方式来对无人机进行安全审核管理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统及方法,解决以下技术问题:
如何提供一种能够更加安全可靠的对无人机进行识别审核的识别系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统,包括:
无线通信中心,用于与无人机建立数据通信;
时空信息收集模块,用于接收所述无人机的时空信息数据;
空间轨迹生成模块,用于在根据预设时间内的所述时空信息数据生成对应的三维空间轨迹;
密钥生成模块,用于根据输入指令输出相应的密钥;
处理模块,用于根据所述密钥对所述三维空间轨迹进行切分,获得切分后的断面数据图;
识别模块,用于根据所述断面数据图进行识别判断,输出安全等级;所述安全等级包括高、中和异常;
所述无人机根据所述密钥进行相应的运动。
通过上述技术方案,无人机根据密钥来进行相应的飞行运动,并同时通过无线通信中心与时空信息收集模块进行连接,发送自身的时空信息数据供空间轨迹生成模块生成相应的三维空间轨迹,因此需要是能够识别密钥的无人机参与安全等级的评级,若无人机无法根据密钥来执行相应的飞行动作,则已经被筛选出来;另外,针对同一三维空间轨迹,不同的切分方法会得到不同的断面数据图,因此无人机即使能够根据密钥进行飞行动作模仿,但是切分方法其无从得知,因此能够达到更高级别的安全识别,宠妃的提升远距离的无通信密码的无人机身份识别。
作为本发明进一步的方案:所述密钥生成模块包括密钥池和随机选择模块,所述随机选择模块用于从所述密钥池中随机选择所述密钥,并将所述密钥向外广播。
通过上述技术方案,密钥生成模块一旦接收到输入指令,便可通过随机选择模块用于从密钥池中随机选择密钥向外广播发送,以此来获得。
作为本发明进一步的方案:所述无人机包括飞行本体和飞行策略库以及通信单元;
所述通信单元与所述无线通信中心连接,所述飞行本体根据所述密钥从所述飞行策略库中调取飞行策略,所述飞行本体按照所述飞行策略进行飞行,并将自身的所述时空信息数据实时发送所述时空信息收集模块;
所述时空信息数据包括GPS位置、时速和运动方向。
通过上述技术方案,由飞行本体按照飞行策略自动执飞,将时空信息数据实时上传至时空信息收集模块处,通过GPS位置、时速和运动方向能够得到相应的三维空间轨迹。
作为本发明进一步的方案:所述无人机还包括避障模块;所述避障模块用于根据当前所述飞行策略进行飞行模拟,若发现存在碰撞几率,则向所述密钥生成模块发出更换请求;
若所述密钥生成模块响应所述更换请求,则对当前所述密钥进行更换并重新广播发送。
通过上述技术方案,考虑到无人机在按照飞行策略自动执飞的过程中有可能与障碍物发生碰撞,可由避障模块根据飞行策略和当前空域环境做出飞行模拟,判断是否存在碰撞几率,只要存在碰撞几率,就发出更换请求,密钥生成模块响应更换请求后会随机重新选择密钥,向外广播,直到避障模块认为没有碰撞几率时启动飞行本体的飞行动作。
作为本发明进一步的方案:所述根据所述密钥对所述三维空间轨迹进行切分,获得切分后的断面数据图的方法包括:
解析所述密钥,获得所述密钥包含的切分规则;
按照所述切分规则对所述三维空间轨迹进行切分,得到第一轨迹数据和第二轨迹数据;
比较所述第一轨迹数据和所述第二轨迹数据的数据量大小,取数据量较大的一项作为待提取轨迹数据;
以垂直于所述待提取轨迹数据切分面的方向获取所述断面数据图。
通过上述技术方案,无人机中没有解析密钥中切分规则的算法,因此可以保证安全识别的安全性。
作为本发明进一步的方案:所述以垂直于所述待提取轨迹数据切分面的方向获取所述断面数据图的方法包括:
获取所述切分面上的点类型图形和线类型图形;所述线类型图形有且只有一个;
以所述线类型图形的中点为中心,预设长度为边长设置正方形的滑选框;
将所述滑选框所框选的内容作为所述断面数据图。
通过上述技术方案,线类型图形表示切面与三维空间轨迹重合,点类型图形表示切面与三维空间轨迹相交,密钥和飞行策略在设计时,需保证切面与三维空间轨迹有且只有一个重合段,因此以线类型图形的中点为中心,预设长度为边长设置正方形的滑选框可以极大的增加破译密钥的难度,充分提升安全性。
作为本发明进一步的方案:所述识别模块根据所述断面数据图与内部储存的与所述密钥对应的数据对照图库做对比,输出对应的相似度判断值;
根据所述相似度判断值与预设标准的比值输出所述安全等级。
作为本发明进一步的方案:一种基于时空信息的无人机运动轨迹识别方法,包括如下步骤:
S1,根据输入指令输出相应的密钥;
S2,无人机接收到所述密钥后根据所述密钥进行飞行,并同步向外发送自身的时空信息数据;
S3,接收所述无人机的时空信息数据后,根据预设时间内的所述时空信息数据生成对应的三维空间轨迹;
S4,根据所述密钥对所述三维空间轨迹进行切分,获得切分后的断面数据图;
S5,根据所述断面数据图进行识别判断,输出安全等级;
所述安全等级包括高、中和异常。
本发明的有益效果:
(1)无人机根据密钥来进行相应的飞行运动,并同时通过无线通信中心与时空信息收集模块进行连接,发送自身的时空信息数据供空间轨迹生成模块生成相应的三维空间轨迹,因此需要是能够识别密钥的无人机参与安全等级的评级,若无人机无法根据密钥来执行相应的飞行动作,则已经被筛选出来;另外,针对同一三维空间轨迹,不同的切分方法会得到不同的断面数据图,因此无人机即使能够根据密钥进行飞行动作模仿,但是切分方法其无从得知,因此能够达到更高级别的安全识别,宠妃的提升远距离的无通信密码的无人机身份识别;
(2)考虑到无人机在按照飞行策略自动执飞的过程中有可能与障碍物发生碰撞,可由避障模块根据飞行策略和当前空域环境做出飞行模拟,判断是否存在碰撞几率,只要存在碰撞几率,就发出更换请求,密钥生成模块响应更换请求后会随机重新选择密钥,向外广播,直到避障模块认为没有碰撞几率时启动飞行本体的飞行动作;
(3)由飞行本体按照飞行策略自动执飞,将时空信息数据实时上传至时空信息收集模块处,通过GPS位置、时速和运动方向能够得到相应的三维空间轨迹;
(4)线类型图形表示切面与三维空间轨迹重合,点类型图形表示切面与三维空间轨迹相交,密钥和飞行策略在设计时,需保证切面与三维空间轨迹有且只有一个重合段,因此以线类型图形的中点为中心,预设长度为边长设置正方形的滑选框可以极大的增加破译密钥的难度,充分提升安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明中无人机运动轨迹识别系统模块连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
现阶段,为了防止外部无人机恶意进入单位内部,一般是在规定时段设置禁飞区,或者设定相应的应答密码,亦或是采用射频信号的方式进行识别,只有通过了应答密码的审核,才能够被准许进入,但是这种方式容易被通过算法破译,安全防护的可靠性不够高,射频信号也存在被反向读取并破译模仿的可能,因此需要安全可靠性更强的方式来对无人机进行安全审核管理。
因此请参阅图1所示,本发明为一种基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统,包括:
无线通信中心,用于与无人机建立数据通信;
时空信息收集模块,用于接收所述无人机的时空信息数据;
空间轨迹生成模块,用于在根据预设时间内的所述时空信息数据生成对应的三维空间轨迹;
密钥生成模块,用于根据输入指令输出相应的密钥;
处理模块,用于根据所述密钥对所述三维空间轨迹进行切分,获得切分后的断面数据图;
识别模块,用于根据所述断面数据图进行识别判断,输出安全等级;所述安全等级包括高、中和异常;
所述无人机根据所述密钥进行相应的运动。
通过上述技术方案,无人机根据密钥来进行相应的飞行运动,并同时通过无线通信中心与时空信息收集模块进行连接,发送自身的时空信息数据供空间轨迹生成模块生成相应的三维空间轨迹,因此需要是能够识别密钥的无人机参与安全等级的评级,若无人机无法根据密钥来执行相应的飞行动作,则已经被筛选出来;另外,针对同一三维空间轨迹,不同的切分方法会得到不同的断面数据图,因此无人机即使能够根据密钥进行飞行动作模仿,但是切分方法其无从得知,因此能够达到更高级别的安全识别,宠妃的提升远距离的无通信密码的无人机身份识别。
作为本发明进一步的方案:所述密钥生成模块包括密钥池和随机选择模块,所述随机选择模块用于从所述密钥池中随机选择所述密钥,并将所述密钥向外广播。
通过上述技术方案,密钥生成模块一旦接收到输入指令,便可通过随机选择模块用于从密钥池中随机选择密钥向外广播发送,以此来获得。
作为本发明进一步的方案:所述无人机包括飞行本体和飞行策略库以及通信单元;
所述通信单元与所述无线通信中心连接,所述飞行本体根据所述密钥从所述飞行策略库中调取飞行策略,所述飞行本体按照所述飞行策略进行飞行,并将自身的所述时空信息数据实时发送所述时空信息收集模块;
所述时空信息数据包括GPS位置、时速和运动方向。
通过上述技术方案,由飞行本体按照飞行策略自动执飞,将时空信息数据实时上传至时空信息收集模块处,通过GPS位置、时速和运动方向能够得到相应的三维空间轨迹。
作为本发明进一步的方案:所述无人机还包括避障模块;所述避障模块用于根据当前所述飞行策略进行飞行模拟,若发现存在碰撞几率,则向所述密钥生成模块发出更换请求;
若所述密钥生成模块响应所述更换请求,则对当前所述密钥进行更换并重新广播发送。
通过上述技术方案,考虑到无人机在按照飞行策略自动执飞的过程中有可能与障碍物发生碰撞,可由避障模块根据飞行策略和当前空域环境做出飞行模拟,判断是否存在碰撞几率,只要存在碰撞几率,就发出更换请求,密钥生成模块响应更换请求后会随机重新选择密钥,向外广播,直到避障模块认为没有碰撞几率时启动飞行本体的飞行动作。
作为本发明进一步的方案:所述根据所述密钥对所述三维空间轨迹进行切分,获得切分后的断面数据图的方法包括:
解析所述密钥,获得所述密钥包含的切分规则;
按照所述切分规则对所述三维空间轨迹进行切分,得到第一轨迹数据和第二轨迹数据;
比较所述第一轨迹数据和所述第二轨迹数据的数据量大小,取数据量较大的一项作为待提取轨迹数据;
以垂直于所述待提取轨迹数据切分面的方向获取所述断面数据图。
通过上述技术方案,无人机中没有解析密钥中切分规则的算法,因此可以保证安全识别的安全性。
作为本发明进一步的方案:所述以垂直于所述待提取轨迹数据切分面的方向获取所述断面数据图的方法包括:
获取所述切分面上的点类型图形和线类型图形;所述线类型图形有且只有一个;
以所述线类型图形的中点为中心,预设长度为边长设置正方形的滑选框;
将所述滑选框所框选的内容作为所述断面数据图。
通过上述技术方案,线类型图形表示切面与三维空间轨迹重合,点类型图形表示切面与三维空间轨迹相交,密钥和飞行策略在设计时,需保证切面与三维空间轨迹有且只有一个重合段,因此以线类型图形的中点为中心,预设长度为边长设置正方形的滑选框可以极大的增加破译密钥的难度,充分提升安全性。
若认为该无人机安全识别的结果为中,则需要再发出一次密钥,由该无人机再进行一次飞行动作,重新进行安全识别,超过三次判断为中,则将其自动判定为异常;而且,每重新进行一次安全识别,将预设长度进行提升。
作为本发明进一步的方案:所述识别模块根据所述断面数据图与内部储存的与所述密钥对应的数据对照图库做对比,输出对应的相似度判断值;
根据所述相似度判断值与预设标准的比值输出所述安全等级。
作为本发明进一步的方案:一种基于时空信息的无人机运动轨迹识别方法,包括如下步骤:
S1,根据输入指令输出相应的密钥;
S2,无人机接收到所述密钥后根据所述密钥进行飞行,并同步向外发送自身的时空信息数据;
S3,接收所述无人机的时空信息数据后,根据预设时间内的所述时空信息数据生成对应的三维空间轨迹;
S4,根据所述密钥对所述三维空间轨迹进行切分,获得切分后的断面数据图;
S5,根据所述断面数据图进行识别判断,输出安全等级;
所述安全等级包括高、中和异常。
本发明中无人机根据密钥来进行相应的飞行运动,并同时通过无线通信中心与时空信息收集模块进行连接,发送自身的时空信息数据供空间轨迹生成模块生成相应的三维空间轨迹,因此需要是能够识别密钥的无人机参与安全等级的评级,若无人机无法根据密钥来执行相应的飞行动作,则已经被筛选出来;另外,针对同一三维空间轨迹,不同的切分方法会得到不同的断面数据图,因此无人机即使能够根据密钥进行飞行动作模仿,但是切分方法其无从得知,因此能够达到更高级别的安全识别,宠妃的提升远距离的无通信密码的无人机身份识别;考虑到无人机在按照飞行策略自动执飞的过程中有可能与障碍物发生碰撞,可由避障模块根据飞行策略和当前空域环境做出飞行模拟,判断是否存在碰撞几率,只要存在碰撞几率,就发出更换请求,密钥生成模块响应更换请求后会随机重新选择密钥,向外广播,直到避障模块认为没有碰撞几率时启动飞行本体的飞行动作;由飞行本体按照飞行策略自动执飞,将时空信息数据实时上传至时空信息收集模块处,通过GPS位置、时速和运动方向能够得到相应的三维空间轨迹;线类型图形表示切面与三维空间轨迹重合,点类型图形表示切面与三维空间轨迹相交,密钥和飞行策略在设计时,需保证切面与三维空间轨迹有且只有一个重合段,因此以线类型图形的中点为中心,预设长度为边长设置正方形的滑选框可以极大的增加破译密钥的难度,充分提升安全性。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统,其特征在于,包括:
无线通信中心,用于与无人机建立数据通信;
时空信息收集模块,用于接收所述无人机的时空信息数据;
空间轨迹生成模块,用于在根据预设时间内的所述时空信息数据生成对应的三维空间轨迹;
密钥生成模块,用于根据输入指令输出相应的密钥;
处理模块,用于根据所述密钥对所述三维空间轨迹进行切分,获得切分后的断面数据图;
识别模块,用于根据所述断面数据图进行识别判断,输出安全等级;所述安全等级包括高、中和异常;
所述无人机根据所述密钥进行相应的运动。
2.根据权利要求1所述的基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统,其特征在于,所述密钥生成模块包括密钥池和随机选择模块,所述随机选择模块用于从所述密钥池中随机选择所述密钥,并将所述密钥向外广播。
3.根据权利要求2所述的基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统,其特征在于,所述无人机包括飞行本体和飞行策略库以及通信单元;
所述通信单元与所述无线通信中心连接,所述飞行本体根据所述密钥从所述飞行策略库中调取飞行策略,所述飞行本体按照所述飞行策略进行飞行,并将自身的所述时空信息数据实时发送所述时空信息收集模块;
所述时空信息数据包括GPS位置、时速和运动方向。
4.根据权利要求3所述的基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统,其特征在于,所述无人机还包括避障模块;所述避障模块用于根据当前所述飞行策略进行飞行模拟,若发现存在碰撞几率,则向所述密钥生成模块发出更换请求;
若所述密钥生成模块响应所述更换请求,则对当前所述密钥进行更换并重新广播发送。
5.根据权利要求1所述的基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统,其特征在于,所述根据所述密钥对所述三维空间轨迹进行切分,获得切分后的断面数据图的方法包括:
解析所述密钥,获得所述密钥包含的切分规则;
按照所述切分规则对所述三维空间轨迹进行切分,得到第一轨迹数据和第二轨迹数据;
比较所述第一轨迹数据和所述第二轨迹数据的数据量大小,取数据量较大的一项作为待提取轨迹数据;
以垂直于所述待提取轨迹数据切分面的方向获取所述断面数据图。
6.根据权利要求5所述的基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统,其特征在于,所述以垂直于所述待提取轨迹数据切分面的方向获取所述断面数据图的方法包括:
获取所述切分面上的点类型图形和线类型图形;所述线类型图形有且只有一个;
以所述线类型图形的中点为中心,预设长度为边长设置正方形的滑选框;
将所述滑选框所框选的内容作为所述断面数据图。
7.根据权利要求1所述的基于时空信息的无人机运动轨迹识别系统,其特征在于,所述识别模块根据所述断面数据图与内部储存的与所述密钥对应的数据对照图库做对比,输出对应的相似度判断值;
根据所述相似度判断值与预设标准的比值输出所述安全等级。
8.一种如权利要求1-7所述的基于时空信息的无人机运动轨迹识别方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1,根据输入指令输出相应的密钥;
S2,无人机接收到所述密钥后根据所述密钥进行飞行,并同步向外发送自身的时空信息数据;
S3,接收所述无人机的时空信息数据后,根据预设时间内的所述时空信息数据生成对应的三维空间轨迹;
S4,根据所述密钥对所述三维空间轨迹进行切分,获得切分后的断面数据图;
S5,根据所述断面数据图进行识别判断,输出安全等级;
所述安全等级包括高、中和异常。
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